DE112015002153T5 - Halbleitervorrichtung - Google Patents

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Abstract

In einem Abschnitt einer Randabschlussstruktur sind ein erster und ein zweiter JTE-Bereich angeordnet, die einen Umfang eines aktiven Bereichs konzentrisch umgeben. Zwischen dem ersten und dem zweiten JTE-Bereich ist ein p-Relaxationsbereich (20) des elektrischen Feldes angeordnet. Der Relaxationsbereich (20) des elektrischen Feldes enthält einen ersten Unterbereich (21) und einen zweiten Unterbereich (22), die einen Umfang des ersten JTE-Bereichs konzentrisch umgebend abwechselnd und wiederholt angeordnet sind. Eine durchschnittliche Störstellenkonzentration des Relaxationsbereichs (20) des elektrischen Feldes ist höher als die Störstellenkonzentration des ersten JTE-Bereichs, der auf der Innenseite benachbart ist, und geringer als die Störstellenkonzentration des zweiten JTE-Bereichs, der auf der Außenseite benachbart ist. Die ersten Unterbereiche (21) sind so angeordnet, dass sie Breiten (x1) aufweisen, die abnehmen, je weiter auswärts sich die Anordnung befindet. Die zweiten Unterbereiche (22) sind so angeordnet, dass sie Breiten (x2) aufweisen, die unabhängig von der Anordnungsposition im Wesentlichen die gleichen sind. Die Störstellenkonzentration der ersten Unterbereiche (21) ist gleich der Störstellenkonzentration des ersten JTE-Bereichs. Die Störstellenkonzentration der zweiten Unterbereiche (22) ist gleich der Störstellenkonzentration des zweiten JTE-Bereichs. Es können Kostenzunahmen vermieden werden und es kann die Durchbruchspannung des Abschnitts der Randabschlussstruktur kann vergrößert werden.

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Halbleitervorrichtung.
  • STAND DER TECHNIK
  • Halbleitervorrichtungen unter Verwendung eines Siliciumcarbid-Halbleiters (SiC) (der im Folgenden als eine Siliciumcarbid-Halbleitervorrichtung bezeichnet wird) haben unlängst als Vorrichtungen Beachtung gefunden, die die Einschränkungen der Halbleitervorrichtungen unter Verwendung eines Silicium-Halbleitermaterials (Si-Halbleitermaterials) übertreffen. Insbesondere wird erwartet, dass Siliciumcarbid-Halbleitervorrichtungen auf Hochspannungsvorrichtungen angewendet werden, indem die Eigenschaften einer höheren kritischen Feldstärke und einer höheren Wärmeleitfähigkeit im Vergleich zu den Silicium-Halbleitermaterialien ausgenutzt werden. Beim Erzeugen (Herstellen) einer praktischen Siliciumcarbid-Halbleitervorrichtung ist es jedoch wichtig, eine Randabschlussstruktur zu bilden, die stabil eine hohe Durchbruchspannung schafft. Ein Abschnitt einer Randabschlussstruktur ist ein Bereich, der einen Umfang eines aktiven Bereichs umgibt und das elektrische Feld an der Substratstirnfläche des aktiven Bereichs relaxiert, um die Durchbruchspannung beizubehalten. Der aktive Bereich ist ein Bereich, durch den in einem Einschaltzustand Strom fließt.
  • Die Durchbruchspannung einer Vorrichtung ist normalerweise durch die Konzentration des elektrischen Feldes an einem äußeren Umfangsabschnitt eines p-Bereichs mit hoher Konzentration begrenzt, der an einer Stirnfläche eines n–-Halbleitersubstrats (eines Halbleiter-Chips), der als eine n–-Driftschicht dient, ausgebildet ist und der sich von dem aktiven Bereich in die Nähe einer Grenze zwischen dem aktiven Bereich und dem Abschnitt der Randabschlussstruktur erstreckt. In dem Fall einer pn-Übergang-Diode ist dieser p-Bereich mit hoher Konzentration ein p-Anodenbereich, der einen pn-Übergang mit der n–-Driftschicht bildet. Deshalb ist eine Übergangsabschlusserweiterungsstruktur (JTE-Struktur) bekannt, in der ein p–-Bereich mit geringer Konzentration, der eine Störstellenkonzentration aufweist, die geringer als die des p-Bereichs mit hoher Konzentration ist, einem Endabschnitt einer Außenseite (einer äußeren Umfangsseite des Chips) des p-Bereichs mit hoher Konzentration benachbart ausgebildet ist, um das elektrische Feld an dem Abschnitt der Randabschlussstruktur relaxieren zu lassen.
  • In der JTE-Struktur erstreckt sich eine Verarmungsschicht von einem pn-Übergang zwischen dem p-Bereich mit hoher Konzentration und der n-Driftschicht zur Außenseite, wobei er sich sowohl zu dem p-Bereich mit hoher Konzentration als auch zu dem p–-Bereich mit geringer Konzentration ausbreitet. Im Ergebnis wird das elektrische Feld an einem äußeren Randabschnitt des p-Bereichs mit hoher Konzentration relaxiert, wobei deshalb die Durchbruchspannung verbessert werden kann. Falls diese JTE-Struktur auf ein Element mit einer höheren Durchbruchspannung angewendet wird, konzentriert sich das elektrische Feld außerdem an einem äußeren Umfangsabschnitt des p–-Bereichs mit geringer Konzentration, wobei deshalb die Durchbruchspannung durch den Lawinendurchbruch in dem äußeren Umfangsabschnitt des p–-Bereichs mit geringer Konzentration, der die JTE-Struktur bildet, begrenzt ist. Derartige Probleme können durch das allmähliche Verringern der Störstellenkonzentration des p–-Bereichs mit geringer Konzentration in der Auswärtsrichtung von einer Innenseite (der Seite des aktiven Bereichs) verhindert werden.
  • Die aus dem p–-Bereich mit geringer Konzentration, der eine Verteilung der Störstellenkonzentration aufweist, die in dieser Weise von der Innenseite in der Auswärtsrichtung allmählich abnimmt, bestehende JTE-Struktur wird als eine Struktur einer Variation der lateralen Dotierung (VLD-Struktur) bezeichnet. Weil die Konzentrationspunkte des elektrischen Feldes an mehreren Orten in der VLD-Struktur verteilt sind, ist die Intensität des kritischen elektrischen Feldes signifikant verringert. In dem Fall der Siliciumcarbid-Halbleitervorrichtung, die eine äußerst kleine thermische Diffusion der Störstellen aufweist und die einer Ionenimplantation mit einer hohen Beschleunigungsspannung zum Einfügen der Störstellen unterworfen wird, ist es schwierig, die VLD-Struktur anzuwenden, um die Störstellenkonzentration des p–-Bereichs mit geringer Konzentration von der Innenseite in der Auswärtsrichtung zu verringern. Deshalb muss die JTE-Struktur konfiguriert werden, indem mehrere p–-Bereiche mit geringer Konzentration benachbart gebildet werden, so dass ein auf der Außenseite angeordneter Bereich eine geringere Störstellenkonzentration oder eine kleinere Dicke aufweist.
  • In dem Fall des Konfigurierens der JTE-Struktur, die aus mehreren p–-Bereichen mit geringer Konzentration, deren Störstellenkonzentration oder Dicke verschieden ist, besteht, ist es bevorzugt, die Anzahl der p–-Bereiche mit geringer Konzentration zu vergrößern, um einen Unterschied der Störstellenkonzentrationen benachbarter p–-Bereiche mit geringer Konzentration vom Standpunkt der Durchbruchspannungsleistung einer Vorrichtung so klein wie möglich zu machen. Dies führt jedoch zu einer Zunahme der Anzahl der Prozesse und ist deshalb ein Faktor, der eine Verringerung der Herstellungskosten verhindert. Gegenwärtig sind die Siliciumcarbid-Halbleitervorrichtungen typischerweise mit einer JTE-Struktur versehen, die aus mehreren p–-Bereichen mit geringer Konzentration besteht, die eine Störstellenkonzentration oder eine Dicke aufweisen, die sich in zwei oder drei Stufen ändert. Eine typische JTE-Struktur der Siliciumcarbid-Halbleitervorrichtungen wird beschrieben, in dem eine Schottky-Barrieren-Diode (SBD) als ein Beispiel genommen wird.
  • 15 ist eine erklärende Ansicht einer herkömmlichen SiC-SBD-Struktur. 15(a) stellt ein ebenes Layout dar, während 15(b) eine entlang einer Schnittlinie AA-AA' nach 15(a) genommene Querschnittsstruktur darstellt. Wie in 15 gezeigt ist, ist z. B. bei einer Durchbruchspannung von 600 V oder 1200 V ein Abschnitt 112 der Randabschlussstruktur, der einen Umfang eines aktiven Bereichs 111 umgibt, typischerweise mit einer JTE-Struktur versehen, die aus zwei p-Bereichen (einen p–-Bereich 104 und einem p---Bereich 105) besteht, deren Störstellenkonzentration unterschiedlich ist. Eine epitaktische Siliciumcarbidschicht, die als eine n-Driftschicht 102 dient, ist z. B. auf einer Stirnfläche eines n+-Siliciumcarbidsubstrats 101 abgeschieden. Ein aus dem n+-Siliciumcarbidsubstrat 101 und der n-Driftschicht 102 bestehendes epitaktisches Substrat wird im Folgenden als eine Siliciumcarbidbasis (ein Halbleiter-Chip) bezeichnet.
  • Eine Oberflächenschicht der Stirnfläche (eine Oberfläche auf der Seite der n-Driftschicht 102) der Siliciumcarbidbasis weist einen p-Schutzring 103 auf, der an einer Grenze zwischen dem aktiven Bereich 111 und dem Abschnitt 112 der Randabschlussstruktur von dem aktiven Bereich 111 in den Abschnitt 112 der Randabschlussstruktur angeordnet ist. Der p-Schutzring 103 umgibt einen Umfang eines Schottky-Übergangs zwischen der n-Driftschicht 102 und einer Anodenelektrode 108 in dem aktiven Bereich 111. In dem Abschnitt 112 der Randabschlussstruktur weist die Oberflächenschicht der Stirnfläche der Siliciumcarbidbasis eine JTE-Struktur auf, die außerhalb des p-Schutzrings 103 angeordnet ist, so dass sie einen Umfang des p-Schutzrings 103 umgibt. Die JTE-Struktur besteht aus dem p–-Bereich 104 und dem p---Bereich 105 (die im Folgenden als der erste JTE-Bereich 104 und der zweite JTE-Bereich 105 bezeichnet werden).
  • Der erste JTE-Bereich 104 umgibt den Umfang des p-Schutzrings 103 und befindet sich mit einem äußeren Endabschnitt des p-Schutzrings 103 in Kontakt. Die Störstellenkonzentration des ersten JTE-Bereichs 104 ist geringer als die Störstellenkonzentration des p-Schutzrings 103. Der zweite JTE-Bereich 105 ist außerhalb des ersten JTE-Bereichs 104 angeordnet, so dass er einen Umfang des ersten JTE-Bereichs 104 umgibt und sich mit einem äußeren Endabschnitt des ersten JTE-Bereichs 104 in Kontakt befindet. Die Störstellenkonzentration des zweiten JTE-Bereichs 105 ist geringer als die Störstellenkonzentration des ersten JTE-Bereichs 104. Sowohl der erste als auch der zweite JTE-Bereich 104, 105 weisen eine gleichmäßige Verteilung der Störstellenkonzentration auf. Die Bezugszeichen 107, 109 bezeichnen eine isolierende Zwischenschicht und eine Kathodenelektrode.
  • Im Ergebnis der intensiven Untersuchungen durch die Erfinder kann durch die in 15 dargestellte JTE-Struktur die Durchbruchspannung bis zu 1200 V sichergestellt werden; es ist jedoch bestätigt worden, dass die Konzentration des elektrischen Feldes bei einer höheren Klasse der Durchbruchspannung an der Grenze zwischen dem ersten JTE-Bereich 104 und dem zweiten JTE-Bereich 105 signifikant wird. Das Auftreten der Konzentration des elektrischen Feldes an der Grenze zwischen dem ersten JTE-Bereich 104 und dem zweiten JTE-Bereich 105 verursacht ein Problem der Verringerung der Spielräume des Herstellungsprozesses, die für das Sicherstellen einer vorgegebenen Durchbruchspannung des Abschnitts 112 der Randabschlussstruktur notwendig sind. Die Spielräume des Herstellungsprozesses, die für das Sicherstellen einer vorgegebenen Durchbruchspannung des Abschnitts der Randabschlussstruktur notwendig sind, sind die Spielräume der Durchbruchspannung des Abschnitts der Randabschlussstruktur für die Genauigkeit der Ionenimplantation (eine Dosismenge, eine Diffusionstiefe) und eine elektrische Aktivierungsrate, wenn ein p-Bereich, der die JTE-Struktur bildet, gebildet wird.
  • Das Problem, das mit derartigen Spielräumen des Herstellungsprozesses in Beziehung steht, kann durch das Vergrößern der Anzahl der p-Bereiche, die die JTE-Struktur bilden, und durch das Anordnen mehrerer p-Bereiche, so dass die p-Bereiche mit einem kleinen Unterschied der Störstellenkonzentration einander benachbart sind, um die Störstellenkonzentration in Stufen von der Innenseite zur Außenseite zu verringern, verbessert werden. Die Anzahl der Prozesse der Photolithographie und der Ionenimplantation wird jedoch durch die vergrößerte Anzahl der p-Bereiche, die die JTE-Struktur bilden, vergrößert, was zu einem neuen Problem der Kostenzunahme führt. Folglich sind hinsichtlich der JTE-Struktur von Siliciumcarbid-Halbleitervorrichtungen verschiedene Vorschläge zum Relaxieren des elektrischen Feldes der JTE-Struktur gemacht worden.
  • In einer vorgeschlagenen Vorrichtung, in der das elektrische Feld der JTE-Struktur relaxiert ist, sind mehrere p-Unterbereiche, die die gleiche Störstellenkonzentration wie ein erster JTE-Bereich aufweisen, in einer Ringform angeordnet, die den ersten JTE-Bereich in einem Abschnitt eines zweiten JTE-Bereichs nah bei dem ersten JTE-Bereich umgibt (siehe z. B. Patentdokument 1 (Absatz 0033, 11)). In einer weiteren vorgeschlagenen Vorrichtung mit dem relaxierten elektrischen Feld der JTE-Struktur ist die JTE-Struktur nach Patentdokument 1 weiter optimiert (siehe z. B. Patentdokument 2). Im Patentdokument 2 ist ferner ein dritter JTE-Bereich, der einen Umfang des zweiten JTE-Bereichs umgibt, enthalten, wobei mehrere p-Unterbereiche, die die gleiche Störstellenkonzentration wie der zweite JTE-Bereich aufweisen, in einem Abschnitt des dritten JTE-Bereichs nah bei dem zweiten JTE-Bereich angeordnet sind.
  • 16 stellt eine Struktur dar, die durch das Hinzufügen der JTE-Strukturen nach Patentdokument 1 und Patentdokument 2 zu der JTE-Struktur erhalten werden, die die Zweischichtstruktur des ersten und des zweiten JTE-Bereichs 104, 105 in 15 aufweist. 16 ist eine erklärende Ansicht eines weiteren Beispiels der herkömmlichen SiC-SBD-Struktur. 16(a) stellt ein ebenes Layout der JTE-Struktur dar, während 16(b) eine Querschnittsstruktur der JTE-Struktur darstellt. In der in 16 dargestellten JTE-Struktur ist ein Relaxationsbereich 120 des elektrischen Feldes, der aus den p–-Unterbereichen 121 und den p---Unterbereichen 122 besteht, zwischen dem ersten JTE-Bereich 104 und dem zweiten JTE-Bereich 105 angeordnet. Die p---Unterbereiche 122 und die p–-Unterbereiche 121 sind in der Auswärtsrichtung von der Innenseite (der Seite des aktiven Bereichs 111) abwechselnd wiederholt angeordnet, so dass sie die Umfänge der p-Unterbereiche, die der Innenseite benachbart sind, umgeben.
  • Die Störstellenkonzentration der p–-Unterbereiche 121 ist gleich der Störstellenkonzentration des ersten JTE-Bereichs 104. Die Breite x11 jedes der p–-Unterbereiche 121 (die Breite in der Auswärtsrichtung von der Innenseite, im Folgenden einfach die Breite) ist kleiner als die Breite des ersten JTE-Bereichs 104, wobei, je weiter die p–-Unterbereiche 121 zur Außenseite angeordnet sind, desto kleiner ihre Breite ist. Die Störstellenkonzentration der p---Unterbereiche 122 ist gleich der Störstellenkonzentration des zweiten JTE-Bereichs 105. Die Breite x12 jedes der p---Unterbereiche 122 ist kleiner als die Breite des zweiten JTE-Bereichs 105, wobei, je weiter die p---Unterbereiche 122 zur Außenseite angeordnet sind, desto größer ihre Breite ist. In dieser Weise verringert in dieser Konfiguration die fortschreitende Variation der jeweiligen Breiten X11, x12 der p–-Unterbereiche 121 und der p---Unterbereiche 122 zur Außenseite allmählich die Störstellenkonzentration in der Richtung von dem ersten JTE-Bereich 104 zum zweiten JTE-Bereich 105.
  • Im Patentdokument 1 und im Patentdokument 2 sind die JTE-Bereiche in einer konzentrischen Form ausgebildet, die den Umfang des aktiven Bereichs umgibt, wobei die Störstellenkonzentration der JTE-Bereiche durch die Dosismenge der Ionenimplantation gesteuert ist. Ferner ist zusätzlich zu einem Verfahren zum Steuern der Störstellenkonzentration des JTE-Bereichs in dieser Weise ein Verfahren zum Steuern der Störstellenkonzentration der jeweiligen JTE-Bereiche durch das Ändern des ebenen Musters jedes JTE-Bereichs berichtet worden. Es ist z. B. eine Vorrichtung, die einen zweiten JTE-Bereich enthält, in dem ein p–-Bereich, der die gleiche Störstellenkonzentration und die gleiche Tiefe wie ein erster JTE-Bereich aufweist, in einer Maschenform (einer Gitterform) angeordnet ist, wobei die n-Driftschicht in einer Matrixform gelassen ist, vorgeschlagen worden (siehe z. B. Patentdokument 3). Eine JTE-Struktur im Patentdokument 3 ist in den 17 und 18 dargestellt.
  • 17 ist eine graphische Darstellung eines weiteren Beispiels einer herkömmlichen SiC-SBD-Struktur. 17(a) stellt ein ebenes Layout dar, während 17(b) eine entlang einer Schnittlinie BB-BB' nach 17(a) genommene Querschnittsstruktur darstellt. 18 ist ein vergrößerter Grundriss eines in 17(a) dargestellten Hauptteils. 18 stellt eine vergrößerte Ansicht eines Abschnitts dar, der durch einen rechteckigen Rahmen 130 nach 17(a) umgeben ist. Wie in den 17 und 18 dargestellt ist, ist im Patentdokument 3 die n-Driftschicht 102 selektiv innerhalb eines zweiten JTE-Bereichs 132, der die gleiche Störstellenkonzentration und die gleiche Tiefe wie ein erster JTE-Bereich 131 aufweist, gelassen, was zum Anordnen des JTE-Bereichs, der eine Störstellenkonzentration aufweist, die geringer als die des ersten JTE-Bereichs 131 ist, auf der Außenseite des ersten JTE-Bereichs 131 äquivalent ist.
  • Patentdokument 3 beschreibt, dass die in einer Matrixform gelassene n-Driftschicht 102 in der Breite und der Anordnungsdichte geändert werden kann, um den Anteil der n-Driftschicht 102, der das Innere des zweiten JTE-Bereichs 132 belegt, zu ändern, um eine vorgegebene Verteilung der Störstellenkonzentration zu erzeugen. Die im Patentdokument 1, Patentdokument 2 und Patentdokument 3 beschriebenen JTE-Strukturen sind als Verbesserungselemente nicht nur für die JTE-Struktur der Siliciumcarbid-Halbleitervorrichtung bekannt, sondern außerdem für die oben beschriebene VLD-Struktur. Es ist z. B. ein Verfahren zum Erhalten einer vorgegebenen Verteilung der Störstellenkonzentration des JTE-Bereichs durch das Bilden eines p–-Bereichs in einem vorgegebenen ebenen Muster durch Ionenimplantation unter Verwendung eines Oxidfilms, der Öffnungen in einem Muster in einer Maschen- oder Matrixform aufweist, als eine Maske vorgeschlagen worden (siehe z. B. Patentdokument 4 (Absatz 0050, 3)). Ferner ist ein Verfahren zum Bilden einer Ionenimplantationsmaske durch Einheitsmasken, die eine Kreisform, eine Rechteckform oder ein plus ”+” aufweisen, vorgeschlagen worden (siehe z. B. Patentdokument 5). Im Patentdokument 5 werden in den jeweiligen Bildungsbereichen der JTE-Bereiche die Ionenimplantationsmasken so gebildet, dass sich die Abmessungen und die Anordnungsintervalle der Einheitsmasken voneinander unterscheiden.
  • Als ein weiteres Verfahren zum Bilden einer JTE-Struktur ist das folgende Verfahren hinsichtlich der Bildung einer JTE-Struktur, die aus einem ersten JTE-Bereich, einem zweiten JTE-Bereich, der außerhalb des ersten JTE Bereichs angeordnet ist und eine Störstellenkonzentration aufweist, die geringer als die des ersten JTE-Bereichs ist, und einem dritten JTE-Bereich, der aus ersten und zweiten p-Unterbereichen, deren Störstellenkonzentration unterschiedlich ist, besteht und der zwischen dem ersten JTE-Bereich und dem zweiten JTE-Bereich angeordnet ist und der eine durchschnittliche Störstellenkonzentration zwischen dem ersten JTE-Bereich und dem zweiten JTE-Bereich aufweist, besteht, vorgeschlagen worden. Die Ionenimplantation wird unter Verwendung einer ersten Maske, um die Schicht mit den gleichen Störstellen wie der zweite JTE-Bereich zu bilden, so dass die Störstellenschicht einen Bildungsbereich des ersten JTE-Bereichs erreicht, und um die zweiten Unterbereiche zu bilden, ausgeführt. Danach wird die Ionenimplantation unter Verwendung einer zweiten Maske, die wenigstens den zweiten JTE-Bereich abdeckt, um den ersten JTE-Bereich und die ersten Unterbereiche zu bilden, ausgeführt (siehe z. B. Patentdokument 2).
    • Patentdokument 1: Japanische Offenlegungsschrift Nr. 2008-034646
    • Patentdokument 2: Internationale Veröffentlichung Nr. 2012/049872
    • Patentdokument 3: Japanische Offenlegungsschrift Nr. 2011-187767
    • Patentdokument 4: Japanische Offenlegungsschrift Nr. 2014-038937
    • Patentdokument 5: Japanische Offenlegungsschrift Nr. 2011-165856
  • OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
  • DAS DURCH DIE ERFINDUNG ZU LÖSENDE PROBLEM
  • Wie oben beschrieben worden ist, muss der Siliciumcarbid-Halbleiter mehrere JTE-Bereiche aufweisen, die benachbart ausgebildet sind, wobei die Störstellenkonzentration in den auf der Außenseite angeordneten Bereichen geringer gemacht ist, um die Durchbruchspannung zu verbessern, die durch die kritische Feldstärke in dem äußeren Umfangsabschnitt der JTE-Struktur bestimmt ist, wobei, weil der Gradient der Störstellenkonzentration an den Grenzen zwischen den JTE-Bereichen diskontinuierlich gemacht ist, eine Konzentration des elektrischen Feldes auftritt. Hinsichtlich dieses Problems sind im Patentdokument 1 und Patentdokument 2 die p–-Unterbereiche 121, die die gleiche Störstellenkonzentration wie der erste JTE-Bereich 104 aufweisen, und die p---Unterbereiche 122, die die gleiche Störstellenkonzentration wie der zweite JTE-Bereich 105 aufweisen, in einer konzentrischen Form zwischen dem ersten und dem zweiten JTE-Bereich 104, 105 abwechselnd wiederholt angeordnet, wobei sie eine Breite aufweisen, die schmaler als die des ersten und des zweiten JTE-Bereichs 104, 105 ist. Weil dies zu dem Anordnen des Relaxationsbereichs 120 des elektrischen Feldes, der eine dazwischenliegende Störstellenkonzentration zwischen der des ersten und der des zweiten JTE-Bereichs 104, 105 aufweist, zwischen dem ersten und dem zweiten JTE-Bereich 104, 105 äquivalent ist, wird angenommen, dass der von der Innenseite zur Außenseite verringerte Gradient der Störstellenkonzentration in der JTE-Struktur allmählich gemacht ist.
  • Der Gradient der räumlichen Störstellenkonzentration in dem gesamten Relaxationsbereich 120 des elektrischen Feldes ist durch die jeweiligen Breiten der Gradienten der Störstellenkonzentration der p–-Unterbereiche 121 und der p---Unterbereiche 122, die abwechselnd angeordnet sind, und ein Verhältnis der Störstellenkonzentration zwischen den p–-Unterbereichen 121 und den p---Unterbereichen 122 bestimmt. Unter einer Kombination aus einem p–-Unterbereich 121 und einem benachbarten p---Unterbereich 122 werden z. B. die Breite und die Störstellenkonzentration des p–-Unterbereichs 121 als x11 bzw. np11 angenommen, während die Breite und die Störstellenkonzentration des p---Unterbereichs 122 als x12 bzw. np12 angenommen werden. In diesem Fall ist in dem Relaxationsbereich 120 des elektrischen Feldes eine durchschnittliche Störstellenkonzentration N des Abschnitts, wo die Kombination aus dem p–-Unterbereich 121 und dem benachbarten p–-Unterbereich 122 angeordnet ist, durch die Gleichung 1 im Folgenden ausgedrückt. Deshalb variieren die Breiten x11, x12 und die Störstellenkonzentrationen np11, np12 des p–-Unterbereichs 121 und des p---Unterbereichs 122, die benachbart sind, kontinuierlich in der Richtung zur Außenseite, wobei die Verteilung der Störstellenkonzentration des Relaxationsbereichs 120 des elektrischen Feldes vorteilhaft so nah wie möglich zu einer Verteilung der Störstellenkonzentration wird, wenn die Störstellenkonzentration von der Innenseite allmählich zur Außenseite abnimmt. N = ((x11 × np11) + (x12 × np12))/(x11 + x12) (1)
  • Wenn die Verteilung der Störstellenkonzentration des Relaxationsbereichs 120 des elektrischen Feldes durch eine Konfiguration, die die Gleichung 1 erfüllt, so nah wie möglich zu einem Idealzustand wird, nimmt trotzdem die Breite der Verarmungsschicht zu, wobei schließlich die Breite des Relaxationsbereichs 120 des elektrischen Feldes zunimmt, was zu einem Problem der zunehmenden Chip-Größe führt. Um die Verteilung der Störstellenkonzentration des Relaxationsbereichs 120 des elektrischen Feldes von der Innenseite zur Außenseite ohne eine Zunahme der Breite der Verarmungsschicht allmählich zu verringern, ist es deshalb wichtig, dass die Breiten x11, x12 und die Störstellenkonzentrationen np11, np12 der p–-Unterbereiche und der p---Unterbereiche 122 für jeden zum Zeitpunkt des Entwurfs des Elements geeignet gewählt werden. Insbesondere offenbart Patentdokument 2, dass die Breiten x11 der p–-Unterbereiche 121 die gleichen sind oder zunehmend abnehmen, je weiter der p–-Unterbereich 121 zur Außenseite angeordnet ist, und dass die Breiten x12 der p---Unterbereiche 122 größer sind, je weiter der p---Unterbereich 122 zur Außenseite angeordnet ist. Deshalb nimmt im Vergleich zu einem Fall, in dem alle der p–-Unterbereiche 121 und der p---Unterbereiche 122 so angeordnet sind, dass sie die gleiche Breite aufweisen, obwohl die Verteilung der Störstellenkonzentration des Relaxationsbereichs 120 des elektrischen Feldes in einer Richtung zur Außenseite allmählich verringert werden kann und die Relaxationswirkung des elektrischen Feldes vergrößert ist, die Breite des Relaxationsbereichs 120 des elektrischen Feldes zu.
  • Hinsichtlich der Breite des Relaxationsbereichs 120 des elektrischen Feldes wurde die JTE-Struktur nach Patentdokument 2 als ein Beispiel verifiziert. 19 ist eine Querschnittsansicht eines Beispiels einer weiteren herkömmlichen SiC-SBD-Struktur. 19 entspricht 11 des Patentdokuments 2. In 19 ist die linke Seite die Seite des aktiven Bereichs 111, während die rechte Seite der Chip-Endabschnitt ist. Typischerweise wird in einer 3000-V- oder größer SBD eine 3-Zonen-JTE-Struktur verwendet, in der drei p-Bereiche mit verschiedenen Störstellenkonzentrationen außerhalb des p-Schutzrings 103, der den aktiven Bereich 111 umgibt, konzentrisch angeordnet sind. 19 stellt als ein Beispiel einer in einer SBD verwendeten JTE-Struktur eine 3-Zonen-JTE-Struktur dar, die durch die drei p-Bereiche 104 bis 106 ausgebildet ist, die unterschiedliche Störstellenkonzentrationen aufweisen (im Folgenden die ersten bis dritten JTE-Bereiche, sequentiell von der Seite der hohen Störstellenkonzentration (d. h., der Seite des p-Schutzrings 103) zur Außenseite). Zwischen benachbarten JTE-Bereichen zwischen den ersten bis dritten JTE-Bereichen 104 bis 106 sind die Relaxationsbereiche des elektrischen Feldes (im Folgenden die ersten bis dritten Relaxationsbereiche des elektrischen Feldes) 120, 141, 142 angeordnet (der dritte Relaxationsbereich 142 des elektrischen Feldes befindet sich zwischen dem dritten JTE-Bereich 106 und der n–-Driftschicht 102).
  • Bei der Verifikation waren die Störstellenkonzentration und die Dicke der n–-Driftschicht 102 3 × 1015/cm3 bzw. 30 μm. Das Verhältnis der Störstellenkonzentration der ersten bis dritten JTE-Bereiche 104 bis 106 war der erste JTE-Bereich 104:der zweite JTE-Bereich 105:der dritte JTE-Bereich 105 = 1:0,6:0,4. In jedem der ersten bis dritten Relaxationsbereiche 120, 141, 142 sind ein Unterbereich mit hoher Konzentration, der die gleiche Störstellenkonzentration wie der benachbarte JTE-Bereich auf der Innenseite aufweist, und ein Unterbereich mit geringer Konzentration, der die gleiche Störstellenkonzentration wie der benachbarte JTE-Bereich auf der Außenseite (in dem dritten Relaxationsbereich 142 des elektrischen Feldes die gleiche Störstellenkonzentration wie die n–-Driftschicht 102) aufweist, in einer konzentrischen Form abwechselnd und wiederholt angeordnet. Ferner nehmen zusammen mit den ersten bis dritten Relaxationsbereichen 120, 141, 142 des elektrischen Feldes die Breiten der Unterbereiche mit hoher Konzentration ab, je näher der Unterbereich mit hoher Konzentration auf der Außenseite angeordnet ist, und nehmen die Breiten der Unterbereiche mit geringer Konzentration zu, je näher der Unterbereich mit geringer Konzentration auf der Außenseite angeordnet ist. Ein Beispiel eines Ergebnisses des Simulierens bezüglich der optimalen Bereiten der Unterbereiche mit hoher Konzentration und der Unterbereiche mit geringer Konzentration, wodurch die Konzentration des elektrischen Feldes in den ersten bis dritten Relaxationsbereichen 120, 141, 142 des elektrischen Feldes nicht auftritt, ist in 19 dargestellt. In 19 sind die Bereiche, die die gleiche Störstellenkonzentration aufweisen, durch die gleiche Schraffur angegeben.
  • Wie in 19 dargestellt ist, sind in jedem der ersten bis dritten Relaxationsbereiche 120, 141, 142 vier Unterbereiche mit hoher Konzentration und vier Unterbereiche mit geringer Konzentration angeordnet. Die Breiten der Unterbereiche mit hoher Konzentration (der p–-Unterbereiche 121, die die gleiche Störstellenkonzentration wie der erste JTE-Bereich 104 aufweisen) des ersten Relaxationsbereichs 120 des elektrischen Feldes waren sequentiell von der Innenseite 12,5 μm, 11,0 μm, 9,5 μm bzw. 8,0 μm. Die Breiten der Unterbereiche mit geringer Konzentration (der p---Unterbereiche 122, die die gleiche Störstellenkonzentration wie der zweite JTE-Bereich 105 aufweisen) des ersten Relaxationsbereichs 120 des elektrischen Feldes waren sequentiell von der Innenseite 1,5 μm, 3,0 μm, 4,5 μm bzw. 6,0 μm. Die Breiten der Unterbereiche mit hoher Konzentration und der Unterbereiche mit geringer Konzentration des zweiten und des dritten Relaxationsbereichs 141, 142 des elektrischen Feldes sind die gleichen Messwerte wie jene der Unterbereiche mit hoher Konzentration und der Unterbereiche mit geringer Konzentration des ersten Relaxationsbereichs 120 des elektrischen Feldes (die nicht dargestellt sind). Deshalb ist in dem vorliegenden Beispiel die Breite eines Relaxationsbereichs des elektrischen Feldes 56 μm und nimmt die Breite der JTE-Struktur um die Gesamtbreite 168 μm (= 3 × 56 μm) der ersten bis dritten Relaxationsbereiche 104 bis 106 des elektrischen Feldes zu. Folglich nimmt die Breite des Abschnitts 112 der Randabschlussstruktur um die Breite der JTE-Struktur zu.
  • Ein Siliciumcarbid-Halbleitermaterial weist z. B. höhere Kosten als ein Siliciummaterial auf, wobei dieser Unterschied signifikant ist. Insbesondere kostet in dem Fall des gleichen Wafer-Durchmessers der Siliciumcarbid-Halbleiter-Wafer das 20-fache der Kosten eines Halbleiter-Wafers oder mehr. Ferner weist ein Siliciumcarbid-Halbleitermaterial eine viel größere Fehlstellendichte als ein Silicium-Halbleitermaterial auf. Deshalb tragen die Verringerungen der Chip-Größe im hohen Maße zu den Verringerungen der Chip-Kosten und einer verbesserten Qualität bei. Folglich ist die Breite des Relaxationsbereichs des elektrischen Feldes innerhalb eines Bereichs, der die vorgegebenen elektrischen Eigenschaften erfüllt (das Aufrechterhalten der Durchbruchspannung usw.), vorteilhaft so klein wie möglich.
  • Um die Probleme, die den obigen herkömmlichen Techniken zugeordnet sind, zu lösen, ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Halbleitervorrichtung zu schaffen, die eine vergrößerte Durchbruchspannung des Abschnitts der Randabschlussstruktur ermöglicht.
  • DIE MITTEL ZUM LÖSEN DES PROBLEMS
  • Um die obigen Probleme zu lösen und eine Aufgabe zu lösen, weist eine Halbleitervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung die folgenden Eigenschaften auf. Ein aktiver Bereich, durch den ein Hauptstrom fließt, ist auf einer Stirnfläche eines Halbleitersubstrats eines ersten Leitfähigkeitstyps angeordnet und ist aus einem Siliciumcarbid-Halbleiter ausgebildet. Ein Abschnitt einer Randabschlussstruktur, der einen Umfang des aktiven Bereichs umgibt, ist angeordnet. Der Abschnitt der Randabschlussstruktur weist mehrere Halbleiterbereiche und einen Zwischenbereich auf. Die mehreren Halbleiterbereiche sind den Umfang des aktiven Bereichs konzentrisch umgebend angeordnet. Die mehreren Halbleiterbereiche weisen eine Störstellenkonzentration auf, die geringer ist, je weiter auswärts sich die Anordnung befindet. Der Zwischenbereich ist so angeordnet, dass er sich mit einer Kombination der Halbleiterbereiche, die benachbart sind, wechselseitig in Kontakt befindet, und ist bezüglich wenigstens einer Kombination angeordnet. Die Störstellenkonzentration des Zwischenbereichs ist geringer als die Störstellenkonzentration des auf der Innenseite benachbarten Halbleiterbereichs und höher als die Störstellenkonzentration des auf der Außenseite benachbarten Halbleiterbereichs. Der Zwischenbereich enthält einen ersten Unterbereich des zweiten Leitfähigkeitstyps und einen zweiten Unterbereich des zweiten Leitfähigkeitstyps, der eine Störstellenkonzentration aufweist, die geringer als die des ersten Unterbereichs ist, die einen Umfang des der Innenseite benachbarten Halbleiterbereichs konzentrisch umgebend abwechselnd und wiederholt angeordnet sind. Die mehreren zweiten Unterbereiche sind so angeordnet, dass sie die gleiche Breite aufweisen. Die mehreren ersten Unterbereiche sind so angeordnet, dass sie eine Breite aufweisen, die schmaler ist, je weiter auswärts sich die Anordnung befindet.
  • Die Halbleitervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass in der obigen Erfindung der dritte Unterbereich ganz außen in dem Zwischenbereich angeordnet ist und eine Störstellenkonzentration, die geringer als die des ersten Unterbereichs ist, und eine Störstellenkonzentration, die höher als die des auf der Außenseite benachbarten Halbleiterbereichs ist, aufweist.
  • Die Halbleitervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass in der obigen Erfindung der dritte Unterbereich einen Abschnitt des ersten Unterbereichs des zweiten Leitfähigkeitstyps enthält, der eine Störstellenkonzentration aufweist, die geringer als die des ersten Unterbereichs ist, und der in dem ersten Bereich, der ganz außen in dem Zwischenbereich angeordnet ist, selektiv angeordnet ist.
  • Die Halbleitervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass in der obigen Erfindung der dritte Unterbereich entlang einer Richtung einer Grenze des aktiven Bereichs und des Abschnitts der Randabschlussstruktur den ersten Unterbereich und den Abschnitt des ersten Unterbereichs, die abwechselnd und wiederholt angeordnet sind, enthält.
  • Die Halbleitervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass in der obigen Erfindung ein vierter Unterbereich ganz innen im Zwischenbereich angeordnet ist und eine Störstellenkonzentration, die geringer als die des auf der Innenseite benachbarten Halbleiterbereichs ist, und eine Störstellenkonzentration, die höher als die des zweiten Unterbereichs ist, aufweist.
  • Die Halbleitervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass in der obigen Erfindung der vierte Unterbereich einen Abschnitt des zweiten Unterbereichs des zweiten Leitfähigkeitstyps, der eine Störstellenkonzentration aufweist, die höher als die des zweiten Unterbereichs ist, und der selektiv in dem zweiten Unterbereich angeordnet ist, der ganz innen in dem Zwischenbereich angeordnet ist.
  • Die Halbleitervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass in der obigen Erfindung der vierte Unterbereich entlang einer Richtung einer Grenze des aktiven Bereichs und des Abschnitts der Randabschlussstruktur den zweiten Unterbereich und den Abschnitt des zweiten Unterbereichs, die abwechselnd und wiederholt angeordnet sind, enthält.
  • Die Halbleitervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass in der obigen Erfindung der zweite Unterbereich ganz innen in dem Zwischenbereich angeordnet ist und der erste Unterbereich ganz außen in dem Zwischenbereich angeordnet ist.
  • Die Halbleitervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass in der obigen Erfindung ein fünfter Unterbereich zwischen dem ersten Unterbereich und dem zweiten Unterbereich, die benachbart sind, angeordnet ist und eine Störstellenkonzentration, die geringer als die des ersten Unterbereichs ist, und eine Störstellenkonzentration, die höher als die des zweiten Unterbereichs ist, aufweist.
  • Die Halbleitervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass in der obigen Erfindung der fünfte Unterbereich einen dritten Abschnitt des Unterbereichs des zweiten Leitfähigkeitstyps enthält, der eine Störstellenkonzentration aufweist, die geringer als die des ersten Unterbereichs ist, und der selektiv in dem ersten Unterbereich angeordnet ist.
  • Die Halbleitervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass in der obigen Erfindung der fünfte Unterbereich entlang einer Richtung einer Grenze des aktiven Bereichs und des Abschnitts der Randabschlussstruktur den ersten Unterbereich und den Abschnitt des dritten Unterbereichs, die abwechselnd und wiederholt angeordnet sind, enthält.
  • Die Halbleitervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass in der obigen Erfindung der Abschnitt des dritten Unterbereichs in der Nähe einer Grenzfläche des ersten Unterbereichs und des zweiten Unterbereichs, der auf einer Außenseite des ersten Unterbereichs benachbart ist, angeordnet ist.
  • Um die obigen Probleme zu lösen und eine Aufgabe zu lösen, weist eine Halbleitervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung die folgenden Eigenschaften auf. Ein aktiver Bereich, durch den ein Hauptstrom fließt, ist auf einer Stirnfläche eines Halbleitersubstrats eines ersten Leitfähigkeitstyps angeordnet und ist aus einem Siliciumcarbid-Halbleiter ausgebildet. Ein Abschnitt einer Randabschlussstruktur, der einen Umfang des aktiven Bereichs umgibt, ist angeordnet. Der Abschnitt der Randabschlussstruktur weist mehrere Halbleiterbereiche und einen Zwischenbereich auf. Die mehreren Halbleiterbereiche sind den Umfang des aktiven Bereichs konzentrisch umgebend angeordnet. Die mehreren Halbleiterbereiche weisen eine Störstellenkonzentration auf, die geringer ist, je weiter auswärts sich die Anordnung befindet. Der Zwischenbereich ist so angeordnet, dass er sich mit einer Kombination der Halbleiterbereiche, die benachbart sind, wechselseitig in Kontakt befindet, und ist bezüglich wenigstens einer Kombination angeordnet. Die Störstellenkonzentration des Zwischenbereichs ist geringer als die Störstellenkonzentration des auf der Innenseite benachbarten Halbleiterbereichs und höher als die Störstellenkonzentration des auf der Außenseite benachbarten Halbleiterbereichs. Der Zwischenbereich ist in mehrere Abschnitte unterteilt, die einen Umfang des auf einer Innenseite benachbarten Halbleiterbereichs konzentrisch umgeben. Eine oder mehrere Kombinationen aus einem ersten Unterbereich des zweiten Leitfähigkeitstyps und einem zweiten Unterbereich des zweiten Leitfähigkeitstyps, der eine Störstellenkonzentration aufweist, die geringer als die des ersten Unterbereichs ist, die abwechselnd und wiederholt angeordnet sind, sind in den Abschnitten von einer Innenseite zu einer Außenseite konzentrisch angeordnet. Ein Mikrobereich, der eine Kombination aus dem ersten Unterbereich und dem zweiten Unterbereich, die benachbart sind, enthält, ist so angeordnet, dass er eine gleiche Breite in einem gleichen Abschnitt der Abschnitte aufweist, und ist so angeordnet, dass er eine Breite aufweist, die schmaler ist, je weiter auswärts der Abschnitt positioniert ist, in dem der Mikrobereich angeordnet ist.
  • Die Halbleitervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass in der obigen Erfindung der Mikrobereich eine durchschnittliche Störstellenkonzentration Np, die die Gleichung 2 erfüllt, aufweist, wobei eine Breite und die Störstellenkonzentration des ersten Unterbereichs x1 bzw. np1 sind und eine Breite und die Störstellenkonzentration des zweiten Unterbereichs x2 bzw. np2 sind. Np = ((x1 × np1) + (x2 × np2))/(x1 + x2) (2)
  • Die Halbleitervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass in der obigen Erfindung die mehreren zweiten Unterbereiche so angeordnet sind, dass sie eine gleiche Breite aufweisen.
  • Die Halbleitervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass in der obigen Erfindung die mehreren ersten Unterbereiche so angeordnet sind, dass sie eine Breite aufweisen, die schmaler ist, je weiter auswärts sich die Anordnung befindet.
  • Die Halbleitervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass in der obigen Erfindung der ganz außen angeordnete erste Unterbereich eine Breite aufweist, die eine kleinste durch die Herstellungsverarbeitung bildbare Größe ist.
  • Die Halbleitervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass in der obigen Erfindung ein Abschnitt des ersten Unterbereichs des zweiten Leitfähigkeitstyps selektiv in dem ersten Unterbereich angeordnet ist, der in dem ganz außen positionierten Abschnitt angeordnet ist, und eine Störstellenkonzentration aufweist, die geringer als die des ersten Unterbereichs ist.
  • Die Halbleitervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass in der obigen Erfindung ein Abschnitt des ersten Unterbereichs des zweiten Leitfähigkeitstyps selektiv in dem ersten Unterbereich angeordnet ist und eine Störstellenkonzentration aufweist, die geringer als die des ersten Unterbereichs ist. Ein Anteil des Abschnitts des ersten Unterbereichs in dem ersten Unterbereich ist höher, je weiter auswärts der erste Unterbereich angeordnet ist.
  • Die Halbleitervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass in der obigen Erfindung der Abschnitt des ersten Unterbereichs in einem vorgegebenen Intervall entlang einer Richtung einer Grenze des aktiven Bereichs und des Abschnitts der Randabschlussstruktur angeordnet ist.
  • Die Halbleitervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass in der obigen Erfindung ein Abschnitt des zweiten Unterbereichs des zweiten Leitfähigkeitstyps in dem zweiten Unterbereich, der in dem ganz innen positionierten Abschnitt angeordnet ist, selektiv angeordnet ist und eine Störstellenkonzentration aufweist, die höher als die des zweiten Unterbereichs ist.
  • Die Halbleitervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass in der obigen Auffindung ein Abschnitt des zweiten Unterbereichs des zweiten Leitfähigkeitstyps in dem zweiten Unterbereich selektiv angeordnet ist und eine Störstellenkonzentration aufweist, die höher als die des zweiten Unterbereichs ist. Ein Anteil des Abschnitts des zweiten Unterbereichs in dem zweiten Unterbereich ist geringer, je weiter auswärts der zweite Unterbereich angeordnet ist.
  • Die Halbleitervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass in der obigen Erfindung der Abschnitt des zweiten Unterbereichs in einem vorgegebenen Intervall entlang einer Richtung einer Grenze des aktiven Bereichs und des Abschnitts der Randabschlussstruktur angeordnet ist.
  • Um die obigen Probleme zu lösen und eine Aufgabe zu lösen, weist eine Halbleitervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung die folgenden Eigenschaften auf. Ein aktiver Bereich, durch den ein Hauptstrom fließt, ist auf einer Stirnfläche eines Halbleitersubstrats eines ersten Leitfähigkeitstyps angeordnet und ist aus einem Siliciumcarbid-Halbleiter ausgebildet. Ein Abschnitt einer Randabschlussstruktur, der einen Umfang des aktiven Bereichs umgibt, ist angeordnet. Der Abschnitt der Randabschlussstruktur weist mehrere Halbleiterbereiche und einen Zwischenbereich auf. Der Abschnitt der Randabschlussstruktur weist mehrere Halbleiterbereiche und einen Zwischenbereich auf. Die mehreren Halbleiterbereiche sind den Umfang des aktiven Bereichs konzentrisch umgebend angeordnet. Die mehreren Halbleiterbereiche weisen eine Störstellenkonzentration auf, die geringer ist, je weiter auswärts sich die Anordnung befindet. Der Zwischenbereich ist so angeordnet, dass er sich mit einer Kombination aus den Halbleiterbereichen, die benachbart sind, wechselseitig in Kontakt befindet, und ist bezüglich wenigstens einer Kombination angeordnet. Die Störstellenkonzentration des Zwischenbereichs ist geringer als die Störstellenkonzentration des auf der Innenseite benachbarten Halbleiterbereichs und höher als die Störstellenkonzentration des auf der Außenseite benachbarten Halbleiterbereichs. Der Zwischenbereich ist in mehrere Abschnitte unterteilt, die einen Umfang des auf einer Innenseite benachbarten Halbleiterbereichs konzentrisch umgeben. Eine oder mehrere Kombinationen aus einem ersten Unterbereich des zweiten Leitfähigkeitstyps und einem zweiten Unterbereich des zweiten Leitfähigkeitstyps, der eine Störstellenkonzentration aufweist, die geringer als die des ersten Unterbereichs ist, die abwechselnd und wiederholt angeordnet sind, sind in den Abschnitten von einer Innenseite zu einer Außenseite konzentrisch angeordnet. Jeder der Abschnitte weist eine durchschnittliche Störstellenkonzentration auf, die basierend auf der Breite des ersten Unterbereichs und des zweiten Unterbereichs, die in dem Abschnitt angeordnet sind, bestimmt ist, wobei die durchschnittliche Störstellenkonzentration geringer ist, je weiter auswärts sich die Anordnung befindet. Ein Unterschied der durchschnittlichen Störstellenkonzentration zwischen allen Abschnitten, die benachbart sind, ist gleich.
  • Die Halbleitervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass in der obigen Erfindung ein Mikrobereich, der eine Kombination aus dem ersten Unterbereich und dem zweiten Unterbereich, die benachbart sind, enthält, eine durchschnittliche Störstellenkonzentration aufweist, die gleich der durchschnittlichen Störstellenkonzentration des Abschnitts ist, in dem der Mikrobereich angeordnet ist.
  • Die Halbleitervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass in der obigen Erfindung die durchschnittliche Störstellenkonzentration N des Mikrobereichs die Gleichung 2 erfüllt, wobei eine Breite und die Störstellenkonzentration des ersten Unterbereichs x1 bzw. np1 sind und eine Breite und die Störstellenkonzentration des zweiten Unterbereichs x2 bzw. np2 sind.
  • Die Halbleitervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass in der obigen Erfindung der Mikrobereich in einem gleichen Intervall in einem gleichen Abschnitt der Abschnitte angeordnet ist.
  • Die Halbleitervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass in der obigen Erfindung der innerste Abschnitt eine durchschnittliche Störstellenkonzentration aufweist, die 90 Prozent oder mehr der durchschnittlichen Störstellenkonzentration des auf der Innenseite des Abschnitts benachbarten Halbleiterbereichs ist.
  • Die Halbleitervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass in der obigen Erfindung der Zwischenbereich einen Anstieg der durchschnittlichen Störstellenkonzentration aufweist, der über den gesamten Zwischenbereich konstant ist.
  • Die Halbleitervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass in der obigen Erfindung ein Abschnitt des ersten Unterbereichs des zweiten Leitfähigkeitstyps in dem ersten Unterbereich, der in dem ganz außen positionierten Abschnitt angeordnet ist, selektiv angeordnet ist, wobei der Abschnitt des ersten Unterbereichs eine Störstellenkonzentration aufweist, die geringer als die des ersten Unterbereichs ist.
  • Die Halbleitervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass in der obigen Erfindung der Abschnitt des ersten Unterbereichs in einem vorgegebenen Intervall entlang einer Richtung einer Grenze des aktiven Bereichs und des Abschnitts der Randabschlussstruktur angeordnet ist.
  • Die Halbleitervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass in der obigen Erfindung ein Abschnitt des zweiten Unterbereichs des zweiten Leitfähigkeitstyps in dem zweiten Unterbereich selektiv angeordnet ist, der in dem ganz innen positionierten Abschnitt angeordnet ist, und eine Störstellenkonzentration aufweist, die höher als die des zweiten Unterbereichs ist.
  • Die Halbleitervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass in der obigen Erfindung der Abschnitt des zweiten Unterbereichs in einem vorgegebenen Intervall entlang einer Richtung einer Grenze des aktiven Bereichs und des Abschnitts der Randabschlussstruktur angeordnet ist.
  • Die Halbleitervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass in der obigen Erfindung der Abschnitt des ersten Unterbereichs eine Störstellenkonzentration aufweist, die eine gleiche wie die des auf einer Außenseite benachbarten Halbleiterbereichs ist.
  • Die Halbleitervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass in der obigen Erfindung der Abschnitt des zweiten Unterbereichs eine Störstellenkonzentration aufweist, die eine gleiche wie die des auf einer Innenseite benachbarten Halbleiterbereichs ist.
  • Die Halbleitervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass in der obigen Erfindung der Abschnitt des dritten Unterbereichs eine Störstellenkonzentration aufweist, die eine gleiche wie die des auf einer Außenseite benachbarten Halbleiterbereichs ist.
  • Die Halbleitervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass in der obigen Erfindung der erste Unterbereich eine Störstellenkonzentration aufweist, die eine gleiche wie die des auf einer Innenseite benachbarten Halbleiterbereichs ist.
  • Die Halbleitervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass in der obigen Erfindung der zweite Unterbereich eine Störstellenkonzentration aufweist, die eine gleiche wie die des auf einer Außenseite benachbarten Halbleiterbereichs ist.
  • Die Halbleitervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass in der obigen Erfindung der Zwischenbereich eine durchschnittliche Störstellenkonzentration aufweist, die eine dazwischenliegende Störstellenkonzentration des auf der Innenseite benachbarten Halbleiterbereichs und des auf der Außenseite benachbarten Halbleiterbereichs ist.
  • Gemäß der obigen Erfindung ist ein Zwischenbereich zwischen benachbarten Halbleiterbereichen angeordnet, wodurch der Anstieg der Störstellenkonzentration zwischen den benachbarten Halbleiterbereichen im Vergleich zu einem Fall, in dem der Zwischenbereich nicht angeordnet ist, kleiner gemacht werden kann. Weil das elektrische Feld zwischen den benachbarten Halbleiterbereichen relaxieren kann, kann deshalb der dielektrische Durchbruchwiderstand an einem äußeren Abschnitt des Abschnitts der Randabschlussstruktur vergrößert werden. Ferner weisen gemäß der beschriebenen Erfindung die zweiten Unterbereiche eine konstante Breite auf und weisen die ersten Unterbereiche Breiten auf, die schmaler sind, je weiter außerhalb sich die Anordnung befindet, wobei dadurch ermöglicht wird, dass die Breite des Zwischenbereichs schmaler gemacht wird, wodurch die Randlänge (die Breite des Abschnitts der Randabschlussstruktur) verringert werden kann.
  • DIE WIRKUNG DER ERFINDUNG
  • Die Halbleitervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung erreicht insofern eine Wirkung, als die Kostenzunahmen vermieden werden können und die Durchbruchspannung des Abschnitts der Randabschlussstruktur vergrößert werden kann.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 ist eine graphische Darstellung einer Struktur einer Halbleitervorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform;
  • 2 ist eine vergrößerte Ansicht eines Abschnitts einer JTE-Struktur in 1;
  • 3 ist eine graphische Darstellung der Eigenschaften, die eine Verteilung der Störstellenkonzentration eines Abschnitts der JTE-Struktur in 1 darstellt;
  • 4 ist eine graphische Darstellung, die einen Abschnitt der JTE-Struktur der Halbleitervorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform darstellt;
  • 5 ist eine graphische Darstellung, die einen Abschnitt der JTE-Struktur der Halbleitervorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform darstellt;
  • 6 ist eine graphische Darstellung einer Struktur der Halbleitervorrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform;
  • 7 ist eine graphische Darstellung einer Struktur der Halbleitervorrichtung gemäß einer fünften Ausführungsform;
  • 8 ist eine Querschnittsansicht der Halbleitervorrichtung während der Herstellung gemäß einer sechsten Ausführungsform;
  • 9 ist eine Querschnittsansicht der Halbleitervorrichtung während der Herstellung gemäß der sechsten Ausführungsform;
  • 10 ist eine graphische Darstellung der Eigenschaften, die die Eigenschaften der Durchbruchspannung eines Abschnitts einer Randabschlussstruktur einer Halbleitervorrichtung gemäß einem Beispiel 1 darstellt;
  • 11 ist ein Grundriss eines ebenen Layouts einer JTE-Struktur einer Halbleitervorrichtung gemäß einem Beispiel 2;
  • 12 ist eine graphische Darstellung der Eigenschaften, die eine Verteilung der elektrischen Feldstärke der Halbleitervorrichtung gemäß dem Beispiel 2 darstellt;
  • 13 ist eine graphische Darstellung der Eigenschaften, die eine Verteilung der elektrischen Feldstärke einer Halbleitervorrichtung gemäß einem herkömmlichen Beispiel 2 darstellt;
  • 14 ist eine graphische Darstellung der Eigenschaften, die eine Verteilung der elektrischen Feldstärke einer Halbleitervorrichtung gemäß einem herkömmlichen Beispiel 3 darstellt;
  • 15 ist eine erklärende Ansicht einer herkömmlichen SiC-SBD-Struktur;
  • 16 ist eine erklärende Ansicht eines weiteren Beispiels einer herkömmlichen SiC-SBD-Struktur;
  • 17 ist eine graphische Darstellung eines weiteren Beispiels einer herkömmlichen SiC-SBD-Struktur;
  • 18 ist ein vergrößerter Grundriss eines in 17(a) dargestellten Hauptteils;
  • 19 ist eine Querschnittsansicht eines Beispiels einer weiteren herkömmlichen SiC-SBD-Struktur;
  • 20 ist eine graphische Darstellung einer Struktur der Halbleitervorrichtung gemäß einer siebenten Ausführungsform;
  • 21 ist eine Querschnittsansicht eines weiteren Beispiels einer Struktur der Halbleitervorrichtung gemäß der siebenten Ausführungsform;
  • 22 ist eine graphische Darstellung, die einen Abschnitt der JTE-Struktur einer Halbleitervorrichtung gemäß einem Beispiel 3 darstellt;
  • 23 ist eine graphische Darstellung, die einen Abschnitt einer JTE-Struktur einer Halbleitervorrichtung gemäß einem herkömmlichen Beispiel 4 darstellt;
  • 24 ist eine graphische Darstellung der Eigenschaften, die die Eigenschaften der Durchbruchspannung an einem Abschnitt einer Randabschlussstruktur der Halbleitervorrichtung gemäß dem Beispiel 3 darstellt;
  • 25 ist eine graphische Darstellung der Eigenschaften, die eine Verteilung der elektrischen Feldstärke der Halbleitervorrichtung gemäß dem Beispiel 3 darstellt;
  • 26 ist eine graphische Darstellung einer Struktur der Halbleitervorrichtung gemäß einer achten Ausführungsform;
  • 27 ist eine graphische Darstellung einer Struktur der Halbleitervorrichtung gemäß einer neunten Ausführungsform;
  • 28 ist eine graphische Darstellung einer Struktur der Halbleitervorrichtung gemäß einer zehnten Ausführungsform;
  • 29 ist eine graphische Darstellung einer Struktur der Halbleitervorrichtung gemäß einer elften Ausführungsform;
  • 30 ist eine graphische Darstellung einer Struktur der Halbleitervorrichtung gemäß einer zwölften Ausführungsform;
  • 31 ist eine graphische Darstellung einer Struktur der Halbleitervorrichtung gemäß einer dreizehnten Ausführungsform;
  • 32 ist eine graphische Darstellung eines Beispiels der Breiten der ersten und der zweiten Unterbereiche der Abschnitte in 31;
  • 33 ist eine graphische Darstellung eines Beispiels der Breiten der ersten und der zweiten Unterbereiche der Abschnitte in 31;
  • 34 ist eine graphische Darstellung eines weiteren Beispiels einer Struktur der Halbleitervorrichtung gemäß der dreizehnten Ausführungsform;
  • 35 ist eine graphische Darstellung, die ein Beispiel der Breiten der ersten und der zweiten Unterbereiche der Abschnitte, die in 34 dargestellt sind, darstellt;
  • 36 ist eine graphische Darstellung einer Struktur der Halbleitervorrichtung gemäß einer vierzehnten Ausführungsform;
  • 37 ist eine graphische Darstellung, die ein Beispiel der Breiten der ersten und der zweiten Unterbereiche in den in 36 dargestellten Abschnitten darstellt;
  • 38 ist eine graphische Darstellung, die ein weiteres Beispiel der Struktur der Halbleitervorrichtung gemäß der vierzehnten Ausführungsform darstellt;
  • 39 ist eine graphische Darstellung, die ein Beispiel der Breiten der ersten und der zweiten Unterbereiche in den Abschnitten, die in 38 dargestellt sind, darstellt;
  • 40 ist eine graphische Darstellung, die einen Abschnitt einer JTE-Struktur einer Halbleitervorrichtung gemäß einem herkömmlichen Beispiel 5 darstellt;
  • 41 ist eine graphische Darstellung, die ein Beispiel der Breiten der ersten und der zweiten Unterbereiche der Abschnitte, die in 40 dargestellt sind, darstellt;
  • 42 ist eine graphische Darstellung der Eigenschaften der Eigenschaften der Durchbruchspannung eines Abschnitts einer Randabschlussstruktur einer Halbleitervorrichtung gemäß einem Beispiel 4;
  • 43 ist eine graphische Darstellung der Eigenschaften, die eine Verteilung der elektrischen Feldstärke der Halbleitervorrichtung des Beispiels 4 darstellt;
  • 44 ist eine graphische Darstellung einer Struktur der Halbleitervorrichtung gemäß einer sechzehnten Ausführungsform;
  • 45 ist eine graphische Darstellung eines Beispiels der Breiten der ersten und der zweiten Unterbereiche in den Abschnitten, die in 44 dargestellt sind;
  • 46 ist eine graphische Darstellung einer Struktur der Halbleitervorrichtung gemäß einer siebzehnten Ausführungsform; und
  • 47 ist ein Grundriss, der ein ebenes Layout der Halbleitervorrichtung gemäß einer achtzehnten Ausführungsform darstellt.
  • DIE BESTE(N) ART(EN) ZUM AUSFÜHREN DER ERFINDUNG
  • Die Ausführungsformen einer Halbleitervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung werden bezüglich der beigefügten Zeichnungen ausführlich beschrieben. In der vorliegenden Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen bedeuten die Schichten und Bereiche mit einem vorangestellten n oder p, dass die Majoritätsträger Elektronen oder Löcher sind. Außerdem bedeutet ein an das n oder das p angefügtes + oder –, dass die Störstellenkonzentration jeweils höher oder geringer als die der Schichten und Bereiche ohne ein + oder ein – ist. In der folgenden Beschreibung der Ausführungsformen und den beigefügten Zeichnungen sind völlig gleichen Aufbauelementen die gleichen Bezugszeichen gegeben, wobei sie nicht wiederholt beschrieben werden.
  • (Die erste Ausführungsform)
  • Es wird eine Struktur der Halbleitervorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform beschrieben, wobei eine Schottky-Barrieren-Diode (SBD) als ein Beispiel genommen wird. 1 ist eine graphische Darstellung einer Struktur der Halbleitervorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform. 1(a) stellt ein ebenes Layout dar; 1(b) stellt eine Querschnittsansicht entlang einer Schnittlinie A-A in 1(a) dar. 2 ist eine vergrößerte Ansicht eines Abschnitts (eines Relaxationsbereichs 20 des elektrischen Feldes, der im Folgenden beschrieben wird) der JTE-Struktur in 1. Die 2(a) und 2(b) stellen vergrößerte Ansichten eines ebenen Layouts bzw. einer Querschnittsansicht des Relaxationsbereichs 20 des elektrischen Feldes dar. 3 ist eine graphische Darstellung der Eigenschaften, die die Verteilung der Störstellenkonzentration eines Abschnitts der JTE-Struktur in 1 darstellt. 3(a) stellt ein ebenes Layout des Relaxationsbereichs 20 des elektrischen Feldes dar. 3(b) stellt eine Verteilung der p-Störstellenkonzentration an einer Schnittlinie B-B' in 3(a) dar. 3(c) stellt die Verteilung der Störstellenkonzentration des Relaxationsbereichs 20 des elektrischen Feldes dar.
  • Wie in 1(a) gezeigt ist, enthält die Halbleitervorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform einen aktiven Bereich 11, durch den in einem Einschaltzustand ein Strom fließt, und einen Abschnitt 12 einer Randabschlussstruktur, der das elektrische Feld an einer Stirnfläche der Basis des aktiven Bereichs 11 relaxieren lässt, um eine Durchbruchspannung beizubehalten. Der aktive Bereich 11 ist mit einer (nicht dargestellte) Vorrichtungsstruktur der SBD versehen. An einer Grenze zwischen dem aktiven Bereich 11 und dem Abschnitt 12 der Randabschlussstruktur ist ein p-Schutzring 3 angeordnet, so dass er einen Umfang des aktiven Bereichs 11 umgibt. Der Abschnitt 12 der Randabschlussstruktur umgibt den Umfang des aktiven Bereichs 11. Der Abschnitt 12 der Randabschlussstruktur ist mit einer JTE-Struktur, die aus zwei p-Bereichen (Halbleiterbereichen eines zweiten Leitfähigkeitstyps (einem p–-Bereich 4 und einem p---Bereich 5)) besteht, die verschiedene Störstellenkonzentrationen aufweisen, und dem p-Relaxationsbereich des elektrischen Feldes (einem Zwischenbereich des zweiten Leitfähigkeitstyps) 20, der zwischen dem p–-Bereich 4 und dem p---Bereich 5 angeordnet ist, versehen.
  • Der p-Schutzring 3, der p–-Bereich (der im Folgenden als ein erster JTE-Bereich bezeichnet wird) 4, der Relaxationsbereich 20 des elektrischen Feldes und der p---Bereich (der im Folgenden als ein zweiter JTE-Bereich bezeichnet wird) 5 sind in dieser Reihenfolge von der Innenseite (der Seite des aktiven Bereichs) in einer konzentrischen Form um den aktiven Bereich 11 (z. B. die Mitte eines Halbleiter-Chips) angeordnet. Die Störstellenkonzentration des ersten JTE-Bereichs 4 ist geringer als die Störstellenkonzentration des p-Schutzrings 3. Die Störstellenkonzentration des zweiten JTE-Bereichs 5 ist geringer als die Störstellenkonzentration des ersten JTE-Bereichs 4. Die durchschnittliche Störstellenkonzentration des Relaxationsbereichs 20 des elektrischen Feldes ist geringer als die Störstellenkonzentration des ersten JTE-Bereichs 4 und höher als die Störstellenkonzentration des zweiten JTE-Bereichs 5. Die durchschnittliche Störstellenkonzentration pro Einheitsfläche des Relaxationsbereichs 20 des elektrischen Feldes ist eine dazwischenliegende Störstellenkonzentration zwischen dem ersten JTE-Bereich 4 und dem zweiten JTE-Bereich 5. Der Relaxationsbereich 20 des elektrischen Feldes wird später beschrieben.
  • Wie in 1(b) dargestellt ist, sind der p-Schutzring 3, der erste JTE-Bereich 4, der Relaxationsbereich 20 des elektrischen Feldes und der zweite JTE-Bereich 5 jeder selektiv in einer Oberflächenschicht einer Stirnfläche (einer Oberfläche einer Seite einer n–-Driftschicht 2) einer Siliciumcarbidbasis (eines Halbleiter-Chips) 10 angeordnet. Die Siliciumcarbidbasis 10 ist ein epitaktisches Substrat, das durch das Stapeln einer epitaktischen Siliciumcarbidschicht, die als die n–-Driftschicht 2 dient, auf einer Stirnfläche eines n+-Siliciumcarbidsubstrats 1 ausgebildet ist. Der p-Schutzring 3 ist selektiv an einer Grenze zwischen dem aktiven Bereich 11 und dem Abschnitt 12 der Randabschlussstruktur von dem aktiven Bereich 11 in den Abschnitt 12 der Randabschlussstruktur angeordnet. Der p-Schutzring 3 umgibt einen Umfang eines Schottky-Übergangs zwischen der n–-Driftschicht 2 und einer Anodenelektrode 8 in dem aktiven Bereich 11.
  • Die JTE-Struktur ist außerhalb des p-Schutzrings 3 angeordnet. Unter den Bereichen, die die JTE-Struktur bilden, ist z. B. der erste JTE-Bereich 4 ganz innen angeordnet, wobei er sich mit dem äußeren Endabschnitt des p-Schutzrings 3 in Kontakt befindet. Der Relaxationsbereich 20 des elektrischen Feldes ist außerhalb des ersten JTE-Bereichs 4 angeordnet und befindet sich mit dem äußeren Endabschnitt des ersten JTE-Bereichs 4 in Kontakt. Der zweite JTE-Bereich 5 ist außerhalb des Relaxationsbereichs 20 des elektrischen Feldes angeordnet und befindet sich mit dem äußeren Endabschnitt des Relaxationsbereichs 20 des elektrischen Feldes in Kontakt. Die Tiefen des p-Schutzrings 3, des ersten JTE-Bereichs 4, des Relaxationsbereichs 20 des elektrischen Feldes und des zweiten JTE-Bereichs 5 können zueinander gleich sein oder können verschieden eingestellt sein, um dem Unterschied der Störstellenkonzentration mit den benachbarten Bereichen zu entsprechen.
  • Eine isolierende Zwischenschicht 7 deckt die JTE-Struktur des Abschnitts 12 der Randabschlussstruktur (d. h., den ersten JTE-Bereich 4, den Relaxationsbereich 20 des elektrischen Feldes und den zweiten JTE-Bereich 5) ab. Deshalb ist die JTE-Struktur des Abschnitts 12 der Randabschlussstruktur durch die isolierende Zwischenschicht 7 von der Anodenelektrode 8 elektrisch isoliert. Der innere Endabschnitt der isolierenden Zwischenschicht 7 erstreckt sich auf dem p-Schutzring 3. Die Anodenelektrode 8 ist auf der Stirnfläche der Siliciumcarbidbasis 10 angeordnet und bildet einen Schottky-Übergang mit der n–-Driftschicht 2 und befindet sich mit dem p-Schutzring 3 in Kontakt. Der Endabschnitt der Anodenelektrode 8 erstreckt sich auf der isolierenden Zwischenschicht 7. Eine Kathodenelektrode 9 ist auf einer Rückseite der Siliciumcarbidbasis 10 (einer Rückseite des n+-Siliciumcarbidsubstrats 1, das als eine n+-Kathodenschicht dient) angeordnet.
  • Der Relaxationsbereich 20 des elektrischen Feldes wird ausführlich beschrieben. Wie in 2 dargestellt ist, ist der Relaxationsbereich 20 des elektrischen Feldes durch einen p–-Bereich (im Folgenden einen ersten Unterbereich) 21 und einen p---Bereich (im Folgenden einen zweiten Unterbereich) 22 ausgebildet, die in einer konzentrischen Form, die den ersten JTE-Bereich 4 umgibt, abwechselnd und wiederholt angeordnet sind. In 2 ist die linke Seite die Seite des aktiven Bereichs 11 (d. h., die Seite des ersten JTE-Bereichs 4), während die rechte Seite die äußere Umfangsseite des Chips (d. h., die Seite des zweiten JTE-Bereichs 5) ist (ähnlich für die 3 bis 6, 11, 20, 22, 23, 26 bis 31, 34, 36, 38, 40, 44, 46, 47). Auf der innersten Seite des Relaxationsbereichs 20 des elektrischen Feldes ist der zweite Unterbereich 22 so angeordnet, dass er sich mit dem ersten JTE-Bereich 4 in Kontakt befindet, wobei auf der äußersten Seite des Relaxationsbereichs 20 des elektrischen Feldes der erste Unterbereich 21 so angeordnet ist, dass er sich mit dem zweiten JTE-Bereich 5 in Kontakt befindet. Die ersten Unterbereiche 21 sind so angeordnet, dass sie Breiten (Breiten in einer Richtung von der Innenseite zur Außenseite) x1 aufweisen, die kleiner sind, je weiter der erste Unterbereich 21 zur Außenseite angeordnet ist. Die zweiten Unterbereiche 22 sind so angeordnet, dass sie Breiten x2 aufweisen, die ungeachtet der Anordnungsposition die gleichen (fest) sind. Die Störstellenkonzentrationen der ersten Unterbereiche 21 sind z. B. im Wesentlichen gleich der Störstellenkonzentration des ersten JTE-Bereichs 4. Die Störstellenkonzentrationen der zweiten Unterbereiche 22 sind z. B. im Wesentlichen gleich der Störstellenkonzentration des zweiten JTE-Bereichs 5.
  • Wie in 3(b) dargestellt ist, ist ein Unterschied Δnp der p-Störstellenkonzentration zwischen einem ersten Unterbereich 21 und einem benachbarten zweiten Unterbereich 22 vorhanden. Unter einer Kombination aus einem ersten Unterbereich 21 und einem benachbarten zweiten Unterbereich 22 wird z. B. angenommen, dass die Breite und die Störstellenkonzentration des ersten Unterbereichs 21 x1 bzw. np1 sind, wobei angenommen wird, dass die Breite und die Störstellenkonzentration des zweiten Unterbereichs 22 x2 bzw. np2 sind. In diesem Fall ist in dem Relaxationsbereich 20 des elektrischen Feldes die durchschnittliche Störstellenkonzentration Np eines Bereichs (im Folgenden eines Bereichs äquivalenter Konzentration) 30, der eine Kombination aus einem ersten Unterbereich 21 und einem benachbarten zweiten Unterbereich 22 enthält, durch die Gleichung 3 ausgedrückt. Ferner kann angenommen werden, dass der Relaxationsbereich 20 des elektrischen Feldes aus mehreren Bereichen 30 äquivalenter Konzentration besteht, die in einer Richtung von der Innenseite zur Außenseite benachbart angeordnet sind. Np = ((x1 × np1) + (x2 × np2))/(x1 + x2) (3)
  • Deshalb nimmt aus einer Makroperspektive, wie in 3(c) dargestellt ist und wie oben beschrieben worden ist, durch das Festlegen der Breiten x1, x2 des ersten und des zweiten Bereichs 21, 22 die durchschnittliche Störstellenkonzentration Np der Bereiche 30 äquivalenter Konzentration mit der Anordnung zur Außenseite ab (was durch die punktierten Linien angegeben ist, die zwischen den ersten und zweiten Unterbereichen kreuzen). Mit anderen Worten, der Unterschied Δnp der p-Störstellenkonzentration eines ersten Unterbereichs 21 und eines benachbarten zweiten Unterbereichs 22 kann von der Innenseite zur Außenseite allmählich verringert sein, wobei gefolgert werden kann, dass die Verringerung des Unterschieds Δnp der p-Störstellenkonzentration begleitend die elektrische Feldstärke des betreffenden Abschnitts verringert sein kann. Deshalb kann die Verteilung der Störstellenkonzentration des Relaxationsbereichs 20 des elektrischen Feldes nah bei einer Verteilung der Störstellenkonzentration hergestellt werden, die im Wesentlichen gleich einer Verteilung der Störstellenkonzentration ist, die von der Innenseite zur Außenseite allmählich abnimmt. In den 2 und 3(a) sind die Bereiche, die im Wesentlichen gleiche Störstellenkonzentrationen aufweisen, (der erste JTE-Bereich 4 und die ersten Unterbereiche 21; der zweite JTE-Bereich 5 und die zweiten Unterbereiche 22) durch die gleiche Schraffur angegeben (ähnlich für die 4 bis 9, 11, 20(a), 20(b), 21, 22(a), 23(a), (a) der 26 bis 30, 46, 47 und (a) und (b) der 31, 34, 36, 38, 40, 44).
  • Wie oben beschrieben worden ist, ist gemäß der ersten Ausführungsform ein Relaxationsbereich des elektrischen Feldes zwischen einem ersten JTE-Bereich und einem zweiten JTE-Bereich angeordnet, wobei der Relaxationsbereich des elektrischen Feldes durch das Abwechseln erster und zweiter Unterbereiche gebildet wird, die Störstellenkonzentrationen aufweisen, die im Wesentlichen die gleichen wie die des ersten bzw. zweiten JTE-Bereichs sind, und die in einer konzentrischen Form, die den ersten JTE-Bereich umgibt, wiederholt angeordnet sind. Folglich kann der Anstieg der Störstellenkonzentration zwischen dem ersten JTE-Bereich und dem zweiten JTE-Bereich im Vergleich zu einem Fall verringert werden, in dem der Relaxationsbereich des elektrischen Feldes nicht angeordnet ist. Folglich kann das elektrische Feld zwischen dem ersten JTE-Bereich und dem zweiten JTE-Bereich relaxieren, was es ermöglicht, dass ein dielektrischer Durchbruchswiderstand an einem äußeren Umfangsabschnitt des Abschnitts der Randabschlussstruktur erhöht ist. Ferner weisen gemäß der ersten Ausführungsform die zweiten Unterbereiche, die relativ geringere Störstellenkonzentrationen aufweisen, die gleiche Breite auf; während die ersten Unterbereiche, die relativ höhere Störstellenkonzentrationen aufweisen, Breiten aufweisen, die kleiner sind, je näher sich der erste Unterbereich zur Außenseite befindet, wodurch die Breite des Relaxationsbereichs des elektrischen Feldes verringert werden kann. Deshalb kann die Durchbruchspannung des Abschnitts der Randabschlussstruktur vergrößert sein, ohne die Breite des gesamten Abschnitts der Randabschlussstruktur (die Randlänge) zu vergrößern. Im Ergebnis können erhöhte Kosten vermieden werden und kann die Durchbruchspannung des Abschnitts der Randabschlussstruktur vergrößert werden. In einer SBD, einem Metalloxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor (MOSFET), der als eine Siliciumcarbid-Halbleitervorrichtung verwendet wird, stabilisiert der Unterschied der Durchbruchspannung des aktiven Bereichs und des Abschnitts der Randabschlussstruktur den Betrieb, je größer die Durchbruchspannung des Abschnitts der Randabschlussstruktur ist, wobei er die Zuverlässigkeit in der praktischen Verwendung vergrößert. Deshalb wird die Durchbruchspannung des Abschnitts der Randabschlussstruktur so hoch wie möglich gemacht.
  • (Die zweite Ausführungsform)
  • Es wird eine Struktur der Halbleitervorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform beschrieben. 4 ist eine graphische Darstellung, die einen Abschnitt der JTE-Struktur der Halbleitervorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform darstellt. Die 4(a) und 4(b) stellen vergrößerte Ansichten eines ebenen Layouts bzw. einer Querschnittsansicht des Relaxationsbereichs 20 des elektrischen Feldes dar. Die Konfiguration der Halbleitervorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform außer dem Relaxationsbereich 20 des elektrischen Feldes ist die gleiche wie die der Halbleitervorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform (1). Die Halbleitervorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform unterscheidet sich von der Halbleitervorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform insofern, als in dem ersten Unterbereich 21 ganz außen (d. h., dem ersten Unterbereich 21, der sich mit der Innenseite des zweiten JTE-Bereichs 5 in Kontakt befindet) des Relaxationsbereichs 20 des elektrischen Feldes die Abschnitte 31 des ersten Unterbereichs, die eine Störstellenkonzentration aufweisen, die geringer als die des ersten Unterbereichs 21 ist, selektiv angeordnet sind. Mit anderen Worten, der äußerste Unterbereich (im Folgenden der dritte Unterbereich) 20a des Relaxationsbereichs 20 des elektrischen Feldes besteht aus dem ersten Unterbereich 21 und den Abschnitten 31 des ersten Unterbereichs. Deshalb ist die durchschnittliche Störstellenkonzentration des dritten Unterbereichs 20a geringer als die Störstellenkonzentration des ersten Unterbereichs 21 und höher als die Störstellenkonzentration des zweiten JTE-Bereichs 5.
  • Insbesondere sind die Abschnitte 31 des ersten Unterbereichs in einem vorgegebenen Intervall entlang einer tangentialen Richtung Y entlang einer Grenzfläche des aktiven Bereichs 11 und des Abschnitts 12 der Randabschlussstruktur angeordnet. In 4 ist X eine Normalenrichtung X von der Grenzfläche des aktiven Bereichs 11 und des Abschnitts 12 der Randabschlussstruktur zur Außenseite, wobei es eine zu der tangentialen Richtung Y orthogonale Richtung ist. Die Abschnitte 31 des ersten Unterbereichs befinden sich mit dem auf der Innenseite benachbarten zweiten Unterbereich 22 und dem auf der Außenseite benachbarten zweiten JTE-Bereich 5 in Kontakt. Mit anderen Worten, der dritte Unterbereich 20a ist durch das abwechselnde und wiederholte Anordnen des ersten Unterbereichs 21 und der Abschnitte 31 des ersten Unterbereichs entlang der tangentialen Richtung Y konfiguriert. Die Störstellenkonzentration der Abschnitte 31 des ersten Unterbereichs ist z. B. im Wesentlichen zur Störstellenkonzentration des zweiten JTE-Bereichs 5 gleich. Das Flächenverhältnis des ersten Unterbereichs 21 und der Abschnitte 31 des ersten Unterbereichs wird geeignet variiert, wodurch die durchschnittliche Störstellenkonzentration des dritten Unterbereichs 20a gesteuert werden kann. Im Ergebnis kann die durchschnittliche Störstellenkonzentration des Bereichs 30a äquivalenter Konzentration, der durch den dritten Unterbereich 20a und den auf der Innenseite des dritten Unterbereichs 20a benachbarten zweiten Unterbereich 22 ausgebildet ist, nah bei der Störstellenkonzentration des zweiten JTE-Bereichs 5 hergestellt werden.
  • Zwischen dem zweiten JTE-Bereich 5 und dem äußersten Bereich 30a äquivalenter Konzentration des Relaxationsbereichs 20 des elektrischen Feldes ist z. B. der Unterschied Δnp1 der p-Störstellenkonzentration vorhanden, was eine Prozessgrenze für den Bildungsprozess der ersten und der zweiten Unterbereiche 21, 22 verursacht (siehe 3(c)). Insbesondere ist der Grenzwert einer Breite x1 des ersten Unterbereichs 21 ganz außen des Relaxationsbereichs 20 des elektrischen Feldes eine minimale Breite x1min, die durch die Prozessgrenzen des Photolithographieprozesses der Ionenimplantationsmaske zum Bilden der ersten Unterbereiche 21 bestimmt ist. Ferner ist der Grenzwert der Breite (der konstanten Breite) x2 der zweiten Unterbereiche 22 die minimale Breite x2min, die durch die Prozessgrenze des Photolithographieprozesses der Ionenimplantationsmaske zum Bilden der zweiten Unterbereiche 22 bestimmt ist. Im Ergebnis ist außerdem ein Grenzwert für die durchschnittliche Störstellenkonzentration des Bereichs 30a äquivalenter Konzentration, der durch den ersten Unterbereich 21, der die minimale Breite x1min aufweist, und den zweiten Unterbereich 22, der die minimale Breite x2min aufweist und auf der Innenseite des ersten Unterbereichs 21 benachbart ist, ausgebildet ist, vorhanden. Deshalb sind die Abschnitte 31 des ersten Unterbereichs im ersten Unterbereich 21 ganz außen des Relaxationsbereichs 20 des elektrischen Feldes angeordnet, wie oben beschrieben worden ist, wobei die durchschnittliche Störstellenkonzentration des äußersten Bereichs 30a äquivalenter Konzentration des Relaxationsbereichs 20 des elektrischen Feldes nah zu der Störstellenkonzentration des zweiten JTE-Bereichs 5 wird. Folglich kann der Unterschied Δnp1 der p-Störstellenkonzentration des zweiten JTE-Bereichs 5 und des äußersten Bereichs 30a äquivalenter Konzentration des Relaxationsbereichs 20 des elektrischen Feldes verringert werden, wodurch eine Abnahme der Durchbruchspannung infolge der durch den Unterschied Δnp1 der p-Störstellenkonzentration verursachten Konzentration des elektrischen Feldes verhindert werden kann.
  • Wie oben beschrieben worden ist, können gemäß der zweiten Ausführungsform Wirkungen, die zu jenen der ersten Ausführungsform völlig gleich sind, erhalten werden. Ferner sind gemäß der zweiten Ausführungsform die Abschnitte des ersten Unterbereichs, die eine Störstellenkonzentration aufweisen, die geringer als die des ersten Unterbereichs ist, im ersten Bereich ganz außen des Relaxationsbereichs des elektrischen Feldes angeordnet, wodurch die durchschnittliche Störstellenkonzentration des äußersten Bereichs äquivalenter Konzentration des Relaxationsbereichs des elektrischen Feldes nahe bei der Störstellenkonzentration des zweiten JTE-Bereichs hergestellt werden kann. Deshalb kann die Verteilung der Störstellenkonzentration des Relaxationsbereichs des elektrischen Feldes noch näher bei der Verteilung der Störstellenkonzentration hergestellt werden, die im Wesentlichen gleich der Verteilung der Störstellenkonzentration ist, die von der Innenseite zur Außenseite allmählich abnimmt. im Ergebnis kann die Konzentration des elektrischen Feldes, die infolge des Unterschieds der Störstellenkonzentration in der Nähe der Grenzfläche des Relaxationsbereichs des elektrischen Feldes und des zweiten JTE-Bereichs auftritt, relaxieren.
  • (Die dritte Ausführungsform)
  • Es wird eine Struktur der Halbleitervorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform beschrieben. 5 ist eine graphische Darstellung, die einen Abschnitt der JTE-Struktur der Halbleitervorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform darstellt. Die 5(a) und 5(b) stellen vergrößerte Ansichten eines ebenen Layouts bzw. einer Querschnittsansicht des Relaxationsbereichs 20 des elektrischen Feldes dar. Die Konfiguration der Halbleitervorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform außer dem Relaxationsbereich 20 des elektrischen Feldes ist die gleiche wie die der Halbleitervorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform (1). Die Halbleitervorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform unterscheidet sich von der Halbleitervorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform insofern, als in dem zweiten Unterbereich 22 ganz innen (d. h., dem zweiten Unterbereich 22, der sich mit der Außenseite des ersten JTE-Bereichs 4 in Kontakt befindet) des Relaxationsbereichs 20 des elektrischen Feldes die Abschnitte 32 des zweiten Unterbereichs, die eine Störstellenkonzentration aufweisen, die höher als die des zweiten Unterbereichs 22 ist, selektiv angeordnet sind. Mit anderen Worten, der innerste Unterbereich (im Folgenden der vierte Unterbereich) 20b des Relaxationsbereichs 20 des elektrischen Feldes besteht aus dem zweiten Unterbereich 22 und den Abschnitten 32 des zweiten Unterbereichs. Deshalb ist die durchschnittliche Störstellenkonzentration des vierten Unterbereichs 20b geringer als die Störstellenkonzentration des ersten JTE-Bereichs 4 und höher als die Störstellenkonzentration der zweiten Unterbereiche 22.
  • Insbesondere sind die Abschnitte 32 des zweiten Unterbereichs in einem vorgegebenen Intervall entlang der tangentialen Richtung Y angeordnet. Die Abschnitte 32 des zweiten Unterbereichs befinden sich mit dem auf der Innenseite benachbarten ersten JTE-Bereich 4 und dem auf der Außenseite benachbarten ersten Unterbereich 21 in Kontakt. Mit anderen Worten, der vierte Unterbereich 20b ist durch das abwechselnde und wiederholte Anordnen des zweiten Unterbereichs 22 und der Abschnitte 32 des zweiten Unterbereichs entlang der tangentialen Richtung Y konfiguriert. Die Störstellenkonzentration der Abschnitte 32 des zweiten Unterbereichs ist z. B. im Wesentlichen gleich der Störstellenkonzentration des ersten JTE-Bereichs 4. Das Flächenverhältnis der zweiten Unterbereiche 22 und der Abschnitte 32 des zweiten Unterbereichs wird geeignet variiert, wodurch die durchschnittliche Störstellenkonzentration des vierten Unterbereichs 20b gesteuert werden kann. Im Ergebnis kann die durchschnittliche Störstellenkonzentration des Bereichs 30b äquivalenter Konzentration, der durch den vierten Unterbereich 20b und den auf der Außenseite des vierten Unterbereichs 20b benachbarten ersten Unterbereich 21 ausgebildet ist, nah bei der Störstellenkonzentration des ersten JTE-Bereichs 4 hergestellt werden.
  • Zwischen dem ersten JTE-Bereich 4 und dem innersten Bereich 30b äquivalenter Konzentration des Relaxationsbereichs 20 des elektrischen Feldes ist z. B. der Unterschied Δnph der p-Störstellenkonzentration vorhanden, was eine Prozessgrenze des Bildungsprozesses der zweiten Unterbereiche 22 verursacht (siehe 3(c)). Insbesondere ist, wie oben beschrieben worden ist, der Grenzwert der Breite x2 der zweiten Unterbereiche 22 die minimale Breite x2min, die durch die Prozessgrenzen des Photolithographieprozesses der Ionenimplantationsmaske zum Bilden der zweiten Unterbereiche 22 bestimmt ist. Im Ergebnis ist außerdem ein Grenzwert für die durchschnittliche Störstellenkonzentration des Bereichs 30b äquivalenter Konzentration, der durch den zweiten Unterbereich 22, der die minimale Breite x2min aufweist, und den ersten Unterbereich 21, der die maximale Breite x1max aufweist und auf der Außenseite des zweiten Unterbereichs 22 benachbart ist, ausgebildet ist, vorhanden. Deshalb sind, wie oben beschrieben worden ist, die Abschnitte 32 des zweiten Unterbereichs im zweiten Unterbereich 22 ganz innen des Relaxationsbereichs 20 des elektrischen Feldes angeordnet, wobei die durchschnittliche Störstellenkonzentration des innersten Bereichs 30b äquivalenter Konzentration des Relaxationsbereichs 20 des elektrischen Feldes nah zu der Störstellenkonzentration des ersten JTE-Bereichs 4 wird. Folglich kann der Unterschied Δnph der p-Störstellenkonzentration des ersten JTE-Bereichs 4 und des innersten Bereichs 30b äquivalenter Konzentration des Relaxationsbereichs 20 des elektrischen Feldes verringert werden, wodurch eine Abnahme der Durchbruchspannung infolge der durch den Unterschied Δnph der p-Störstellenkonzentration verursachten Konzentration des elektrischen Feldes verhindert werden kann.
  • Die zweite Ausführungsform kann auf die dritte Ausführungsform angewendet werden, wobei die durchschnittliche Störstellenkonzentration des vierten Unterbereichs 20b zusammen mit der durchschnittlichen Störstellenkonzentration des äußersten Unterbereichs (des dritten Unterbereichs) des Relaxationsbereichs 20 des elektrischen Feldes gesteuert werden kann.
  • Wie oben beschrieben worden ist, können gemäß der dritten Ausführungsform Wirkungen, die zu jenen der ersten Ausführungsform völlig gleich sind, erhalten werden. Ferner ist gemäß der dritten Ausführungsform ein Abschnitt des zweiten Unterbereichs, der eine Störstellenkonzentration aufweist, die höher als die des zweiten Unterbereichs ist, im zweiten Unterbereich ganz innen des Relaxationsbereichs des elektrischen Feldes angeordnet, wodurch die durchschnittliche Störstellenkonzentration des innersten Bereichs äquivalenter Konzentration des Relaxationsbereichs des elektrischen Feldes nah bei der Störstellenkonzentration des ersten JTE-Bereichs hergestellt werden kann. Deshalb kann die Verteilung der Störstellenkonzentration des Relaxationsbereichs des elektrischen Feldes noch näher bei einer Verteilung der Störstellenkonzentration hergestellt werden, die im Wesentlichen gleich der Verteilung der Störstellenkonzentration ist, die von der Innenseite zur Außenseite allmählich abnimmt. Im Ergebnis kann die Konzentration des elektrischen Feldes, die infolge des Unterschieds der Störstellenkonzentration in der Nähe der Grenzfläche des Relaxationsbereichs des elektrischen Feldes und des ersten JTE-Bereichs auftritt, relaxieren.
  • (Die vierte Ausführungsform)
  • Es wird eine Struktur der Halbleitervorrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform beschrieben. 6 ist eine graphische Darstellung einer Struktur der Halbleitervorrichtung gemäß der vierten Ausführungsform. Die 6(a) und 6(b) stellen vergrößerte Ansichten eines ebenen Layouts bzw. einer Querschnittsansicht des Relaxationsbereichs 20 des elektrischen Feldes dar; während 6(c) die Verteilung der Störstellenkonzentration des Relaxationsbereichs 20 des elektrischen Feldes darstellt. Die Konfiguration der Halbleitervorrichtung gemäß der vierten Ausführungsform außer dem Relaxationsbereich 20 des elektrischen Feldes ist die gleiche wie die der Halbleitervorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform (1). Die Halbleitervorrichtung gemäß der vierten Ausführungsform unterscheidet sich von der Halbleitervorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform insofern, als die Abschnitte 33 des dritten Unterbereichs, die eine Störstellenkonzentration aufweisen, die geringer als die der ersten Unterbereiche 21 ist, in den ersten Unterbereichen 21 in der Nähe einer Grenzfläche 20c des ersten Unterbereichs 21 und des auf der Außenseite des ersten Unterbereichs 21 benachbarten zweiten Unterbereich 22 selektiv angeordnet sind.
  • Mit anderen Worten, die Unterbereiche (im Folgenden die fünften Unterbereiche) 20d, die durch die ersten Unterbereiche 21 und die Abschnitte 33 der dritten Unterbereiche ausgebildet sind, sind in der Nähe der Grenzflächen 20c der ersten Unterbereiche 21 und der jeweiligen zweiten Unterbereiche 22, die auf der Außenseite der ersten Unterbereiche 21 benachbart sind, angeordnet. Die durchschnittliche Störstellenkonzentration der fünften Unterbereiche 20d ist geringer als die Störstellenkonzentration der ersten Unterbereiche 21 und höher als die Störstellenkonzentration der zweiten Unterbereiche 22. Insbesondere sind die Abschnitte 33 des dritten Unterbereichs in vorgegebenen Intervallen entlang der tangentialen Richtung Y angeordnet. Die Abschnitte 33 des dritten Unterbereichs befinden sich mit dem zweiten Unterbereich 22 auf ihrer Außenseite in Kontakt. Mit anderen Worten, die Abschnitte 33 des dritten Unterbereichs und der erste Unterbereich 21 sind z. B. abwechselnd und wiederholt entlang der tangentialen Richtung Y angeordnet. Die Störstellenkonzentration der Abschnitte 33 des dritten Unterbereichs ist z. B. im Wesentlichen gleich der Störstellenkonzentration des zweiten JTE-Bereichs 5.
  • Das Flächenverhältnis des zweiten Unterbereichs 22 und der Abschnitte 331 des dritten Unterbereichs wird geeignet variiert, wodurch die durchschnittliche Störstellenkonzentration in der Nähe der Grenzfläche 20c des ersten Unterbereichs 21 und des auf der Außenseite des ersten Unterbereichs 21 benachbarten zweiten Unterbereichs 22 gesteuert wird, was z. B. eine dazwischenliegende Störstellenkonzentration zwischen dem ersten Unterbereich 21 und dem zweiten Unterbereich 22 ermöglicht. Deshalb kann verursacht werden, dass sich in einem Abschnitt von dem ersten Unterbereich 21 bis zu dem auf der Außenseite des ersten Unterbereichs 21 benachbarten zweiten Unterbereich 22 der Unterschied Δnp der p-Störstellenkonzentration (siehe 6(c)), der zwischen dem ersten Unterbereich 21 und dem zweiten Unterbereich 22 auftritt, von der Störstellenkonzentration des ersten Unterbereichs 21 von der Innenseite zur Außenseite der Störstellenkonzentration des zweiten Unterbereichs 22 zunehmend nähert. Im Ergebnis kann an allen der Grenzflächen 20c zwischen den ersten Unterbereichen 21 und den auf der Außenseite der jeweiligen ersten Unterbereiche 21 benachbarten zweiten Unterbereiche 22 der Unterschied Δnp der p-Störstellenkonzentration der ersten Unterbereiche 21 und der zweiten Unterbereiche 22 verringert werden.
  • In den ersten Unterbereichen 21 in der Nähe der Grenzfläche 20e der ersten Unterbereiche 21 und den auf der Innenseite der jeweiligen ersten Unterbereiche 21 benachbarten zweiten Unterbereiche 22 können die (nicht dargestellten) Abschnitte des vierten Unterbereichs, die eine Störstellenkonzentration aufweisen, die geringer als die der ersten Unterbereiche 21 ist, selektiv angeordnet sein. In diesem Fall kann an den Abschnitten von den zweiten Unterbereichen 22 zu den auf der Außenseite der jeweiligen zweiten Unterbereiche 22 benachbarten ersten Unterbereichen 21 verursacht werden, dass sich der Unterschied Δnp der p-Störstellenkonzentration der ersten Unterbereiche 21 und der zweiten Unterbereiche 22 von der Störstellenkonzentration der zweiten Unterbereiche 22 von der Innenseite zur Außenseite der Störstellenkonzentration der ersten Unterbereiche 21 zunehmend nähert. Im Ergebnis kann an den Grenzflächen 20e der ersten Unterbereiche 21 und der auf der Innenseite der jeweiligen ersten Unterbereiche 21 benachbarten zweiten Unterbereiche 22 der Unterschied Δnp der p-Störstellenkonzentration der ersten Unterbereiche 21 und der zweiten Unterbereiche 22 verringert werden.
  • Die zweite und/oder die dritte Ausführungsform können auf die vierte Ausführungsform angewendet werden, wobei die durchschnittliche Störstellenkonzentration des innersten Unterbereichs (des vierten Unterbereichs) des Relaxationsbereichs 20 des elektrischen Feldes und/oder die durchschnittliche Störstellenkonzentration des äußersten Unterbereichs (des dritten Unterbereichs) des Relaxationsbereichs 20 des elektrischen Feldes gesteuert werden können.
  • Wie oben beschrieben worden ist, können gemäß der vierten Ausführungsform Wirkungen, die zu jenen der ersten bis dritten Ausführungsformen völlig gleich sind, erhalten werden. Ferner sind gemäß der vierten Ausführungsform in den ersten Unterbereichen in der Nähe der Grenzfläche mit den zweiten Unterbereichen die Abschnitte des dritten Unterbereichs und/oder die Abschnitte des vierten Unterbereichs, die Störstellenkonzentrationen aufweisen, die geringer als die der ersten Unterbereiche sind, angeordnet, wodurch die Verteilung der Störstellenkonzentration des Relaxationsbereichs des elektrischen Feldes noch näher bei der Verteilung der Störstellenkonzentration hergestellt werden kann, die im Wesentlichen gleich der Verteilung der Störstellenkonzentration ist, die von der Innenseite zur Außenseite allmählich abnimmt.
  • (Die fünfte Ausführungsform)
  • Es wird eine Struktur der Halbleitervorrichtung gemäß einer fünften Ausführungsform beschrieben. 7 ist eine graphische Darstellung einer Struktur der Halbleitervorrichtung gemäß der fünften Ausführungsform. Die 7(a) bis 7(c) stellen verschiedene Beispiele der Querschnittsansichten des Relaxationsbereichs 20 des elektrischen Feldes dar. In 7 ist die linke Seite die Seite des aktiven Bereichs 11, während die rechte Seite der Endabschnitt des Chips ist (ähnlich für 21). Die Halbleitervorrichtung gemäß der fünften Ausführungsform unterscheidet sich von der Halbleitervorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform insofern, als ein oder mehrere Relaxationsbereiche des elektrischen Feldes ferner außerhalb des zweiten JTE-Bereichs 5 angeordnet sind. Die Verteilung der Störstellenkonzentration der Relaxationsbereiche des elektrischen Feldes ist eine Verteilung der Störstellenkonzentration, die im Wesentlichen gleich der Verteilung der Störstellenkonzentration ist, die ähnlich zur ersten Ausführungsform von der Innenseite zur Außenseite allmählich abnimmt.
  • Insbesondere ist z. B. ein Relaxationsbereich des elektrischen Feldes (im Folgenden der zweite Relaxationsbereich des elektrischen Feldes) 41 ferner außerhalb des zweiten JTE-Bereichs 5 angeordnet, wie in 7(a) dargestellt ist. Der zweite Relaxationsbereich 41 des elektrischen Feldes befindet sich mit einem äußeren Endabschnitt des zweiten JTE-Bereichs 5 in Kontakt und umgibt einen Umfang des zweiten JTE-Bereichs 5. Der zweite Relaxationsbereich 41 des elektrischen Feldes ist durch die ersten Unterbereiche 23 und die zweiten Unterbereiche 24 ausgebildet, die abwechselnd und wiederholt in einer konzentrischen Form, die den zweiten JTE-Bereich 5 umgibt, angeordnet sind. Die Störstellenkonzentration der ersten Unterbereiche 23 des zweiten Relaxationsbereichs 41 des elektrischen Feldes ist z. B. im Wesentlichen gleich der Störstellenkonzentration des zweiten JTE-Bereichs 5. Die zweiten Unterbereiche 24 des zweiten Relaxationsbereichs des elektrischen Feldes 41 sind n–-Bereiche, wobei deren Störstellenkonzentration im Wesentlichen gleich der Störstellenkonzentration der n–-Driftschicht 2 ist. Die durchschnittliche Störstellenkonzentration des zweiten Relaxationsbereichs 41 des elektrischen Feldes ist geringer als die Störstellenkonzentration des zweiten JTE-Bereichs 5. Die Breiten und die ebenen Layouts der ersten und der zweiten Unterbereiche 23, 24 des zweiten Relaxationsbereichs 41 des elektrischen Feldes sind die gleichen wie jene des Relaxationsbereichs des elektrischen Feldes (im Folgenden des ersten Relaxationsbereichs des elektrischen Feldes) 20, der zwischen dem ersten JTE-Bereich 4 und dem zweiten JTE-Bereich 5 angeordnet ist. Die Konfiguration des ersten Relaxationsbereichs 20 des elektrischen Feldes ist die gleiche wie die des Relaxationsbereichs des elektrischen Feldes der ersten Ausführungsform.
  • Wie in 7(b) dargestellt ist, kann ein dritter JTE-Bereich (ein p----Bereich) 6 ferner außerhalb des zweiten Relaxationsbereichs 41 des elektrischen Feldes angeordnet sein, d. h., er kann eine 3-Zonen-JTE-Struktur bilden, die aus den ersten bis dritten JTE-Bereichen 4 bis 6 besteht. Der dritte JTE-Bereich 6 befindet sich mit einem äußeren Ende des zweiten Relaxationsbereichs 41 des elektrischen Feldes in Kontakt und umgibt einen Umfang des zweiten Relaxationsbereichs 41 des elektrischen Feldes. In diesem Fall sind die zweiten Unterbereiche 24 des zweiten Relaxationsbereichs 41 des elektrischen Feldes p-Bereiche, wobei deren Störstellenkonzentration z. B. im Wesentlichen gleich der Störstellenkonzentration des dritten JTE-Bereichs 6 ist. Die Störstellenkonzentration des dritten JTE-Bereichs 6 ist geringer als die durchschnittliche Störstellenkonzentration des zweiten Relaxationsbereichs 41 des elektrischen Feldes.
  • Wie in 7(c) dargestellt ist, kann ein Relaxationsbereich des elektrischen Feldes (im Folgenden ein dritter Relaxationsbereich des elektrischen Feldes) 42 ferner außerhalb des dritten JTE-Bereichs 6 angeordnet sein. Der dritte Relaxationsbereich 42 des elektrischen Feldes befindet sich mit einem äußeren Endabschnitt des dritten JTE-Bereichs 6 in Kontakt und umgibt einen Umfang des dritten JTE-Bereichs 6. Der dritte Relaxationsbereich 42 des elektrischen Feldes besteht aus den ersten Unterbereichen 25 und den zweiten Unterbereichen 26, die abwechselnd und wiederholt in einer konzentrischen Form, die den Umfang des dritten JTE-Bereichs 6 umgibt, angeordnet sind. Die Störstellenkonzentration der ersten Unterbereiche 25 des dritten Relaxationsbereichs 42 des elektrischen Feldes ist z. B. im Wesentlichen gleich der Störstellenkonzentration des dritten JTE-Bereichs 6. Die zweiten Unterbereiche 26 des dritten Relaxationsbereichs 42 des elektrischen Feldes sind n–-Bereiche, wobei deren Störstellenkonzentration im Wesentlichen gleich der Störstellenkonzentration der n–-Driftschicht 2 ist. Die durchschnittliche Störstellenkonzentration des dritten Relaxationsbereichs 42 des elektrischen Feldes ist geringer als die Störstellenkonzentration des dritten JTE-Bereichs 6. Die Breiten und das ebene Layout der ersten und der zweiten Unterbereiche 25, 26 des dritten Relaxationsbereichs 42 des elektrischen Feldes sind die gleichen wie jene des ersten Relaxationsbereichs 20 des elektrischen Feldes.
  • Obwohl die zusätzliche abwechselnde und wiederholte Anordnung des JTE-Bereichs und des Relaxationsbereichs des elektrischen Feldes außerhalb des dritten Relaxationsbereichs 42 des elektrischen Feldes ferner ermöglicht, dass die Konzentration des elektrischen Feldes der JTE-Struktur relaxiert, müssen entsprechende Photolithographie- und Ionenimplantationsprozesse hinzugefügt werden, wodurch die Kosten zunehmen. Deshalb wird angenommen, dass die in den 7(a) bis 7(c) dargestellte JTE-Struktur, die oben beschrieben worden ist, eine praktische Konfiguration ist. Ferner können die zweiten bis vierten Ausführungsformen auf die fünfte Ausführungsform angewendet werden, wobei die durchschnittliche Störstellenkonzentration des innersten Unterbereichs (des vierten Unterbereichs) der Relaxationsbereiche 20, 41, 42 des elektrischen Feldes; die durchschnittliche Störstellenkonzentration des äußersten Unterbereichs (des dritten Unterbereichs) der Relaxationsbereiche 20, 41, 42 des elektrischen Feldes; die durchschnittliche Störstellenkonzentration der Unterbereiche (des fünften Unterbereichs) zwischen den ersten und den zweiten Unterbereichen der Relaxationsbereiche 20, 41, 42 des elektrischen Feldes usw. gesteuert werden können.
  • Wie oben beschrieben worden ist, können gemäß der fünften Ausführungsform Wirkungen, die zu jenen der ersten bis vierten Ausführungsform völlig gleich sind, erhalten werden. Ferner können gemäß der fünften Ausführungsform ein Relaxationsbereich des elektrischen Feldes und ein JTE-Bereich ferner abwechselnd und wiederholt außerhalb des zweiten JTE-Bereichs angeordnet sein, wodurch die Konzentration des elektrischen Feldes auf der Außenseite des zweiten GTI-Bereichs relaxieren kann, was es ermöglicht, dass die Konzentration des elektrischen Feldes an dem Abschnitt der Randabschlussstruktur weiter relaxiert.
  • (Die sechste Ausführungsform)
  • Als ein Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung gemäß einer sechsten Ausführungsform wird ein Verfahren zum Herstellen der Halbleitervorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform bezüglich der 1, 8 und 9 beschrieben. Die 8 und 9 sind Querschnittsansichten der Halbleitervorrichtung während der Herstellung gemäß der sechsten Ausführungsform. In den 8 und 9 ist (a) eine Ansicht des ebenen Layouts während der Herstellung; und ist (b) eine Querschnittsansicht während der Herstellung. In den 8 und 9 ist die linke Seite die Seite des aktiven Bereichs 11, während die rechte Seite der Endabschnitt des Wafers ist.
  • Es wird ein n+-Siliciumcarbidsubstrat (ein Halbleiter-Wafer) 1 vorbereitet, so dass er eine vorgegebene Dicke und eine vorgegebene Störstellenkonzentration aufweist. Auf der Stirnfläche des n+-Siliciumcarbidsubstrats 1 wird eine epitaktische Siliciumcarbidschicht, die die n–-Driftschicht 2 bildet, epitaktisch aufgewachsen, wodurch ein epitaktischer Wafer (die Siliciumcarbidbasis 10) erzeugt wird. In dem Abschnitt 12 der Randabschlussstruktur, der den aktiven Bereichs 11 umgibt, wird der p-Schutzring 3 z. B. durch Photolithographie und Implantation von p-Störstellen in der Oberflächenschicht der Stirnfläche (der Oberfläche der Seite der n–-Driftschicht 2) der Siliciumcarbidbasis 10 selektiv gebildet, so dass er eine ebene Ringform aufweist, die einen Umfang des aktiven Bereichs 11 umgibt.
  • Wie in 8 dargestellt ist, wird eine erste Ionenimplantationsmaske 51, die die Öffnungen für die Bildungsbereiche des ersten JTE-Bereichs 4 und die ersten Unterbereiche 21 aufweist, in der Stirnfläche der Siliciumcarbidbasis 10, z. B. durch ein Schutzlackmaterial oder eine Oxidschicht (SiO2), gebildet. Es wird eine erste Ionenimplantation des Implantierens einer p-Störstelle, wie z. B. Aluminium (Al), unter Verwendung der ersten Ionenimplantationsmaske 51 als eine Maske, um in der Oberflächenschicht der n–-Driftschicht 2 den ersten JTE-Bereich 4 bzw. die ersten Unterbereiche 21 selektiv zu bilden, ausgeführt. Zu diesem Zeitpunkt sind die Bildungsbereiche des zweiten JTE-Bereichs 5 und der zweiten Unterbereiche 22 durch die erste Ionenimplantationsmaske 51 abgedeckt, wobei deshalb die p-Störstelle nicht implantiert wird. Die erste Ionenimplantationsmaske 51 wird entfernt.
  • Wie in 9 dargestellt ist, wird eine zweite Ionenimplantationsmaske 52, die die Öffnungen für die Bildungsbereiche des ersten und des zweiten JTE-Bereichs 4, 5 und die ersten und die zweiten Unterbereiche 21, 22 aufweist, in der Oberfläche der n–-Driftschicht 2 z. B. durch ein Schutzlackmaterial oder eine Oxidschicht gebildet. Eine zweite Ionenimplantation des Implantierens einer p-Störstelle, wie z. B. Aluminium, wird unter Verwendung der zweiten Ionenimplantationsmaske 52 als eine Maske, um den zweiten JTE-Bereich 5 und die zweiten Unterbereiche 22 in der Oberflächenschicht der n–-Driftschicht 2 selektiv zu bilden, ausgeführt. Ferner wird durch diese zweite Ionenimplantation die Störstellenkonzentration des ersten JTE-Bereichs 4 und der ersten Unterbereiche 21, die bereits gebildet worden sind, vergrößert.
  • In dieser Weise werden die Bildungsbereiche der zweiten Unterbereiche 22 durch die erste Ionenimplantationsmaske 51 abgedeckt, was es ermöglicht, dass die ersten und die zweiten Unterbereiche 21, 22 leicht gebildet werden. Ferner ermöglichen zwei Ionenimplantationssitzungen (die erste und die zweite Ionenimplantation) die Bildung der JTE-Struktur, die eine 2-Schicht-Struktur (den ersten und den zweiten JTE-Bereich 4, 5) aufweist, durch die die Störstellenkonzentration in zwei Stufen abnimmt, und die Bildung des Relaxationsbereichs 20 des elektrischen Feldes, der die ersten und die zweiten Unterbereiche 21, 22 enthält, die verschiedene Störstellenkonzentrationen aufweisen und in einem vorgegebenen ebenen Layout angeordnet sind. Mit anderen Worten, es wird der Relaxationsbereich 20 des elektrischen Feldes gebildet, der eine Verteilung der durchschnittlichen Störstellenkonzentration, die mit einer konstanten Rate von der Seite des aktiven Bereichs 11 zur Außenseite abnimmt, aufweist.
  • Die zweite Ionenimplantationsmaske 52 wird entfernt, wobei danach normale Herstellungsprozesses (z. B. die Bildung der isolierenden Zwischenschicht 7, der Anodenelektrode 8 und der Kathodenelektrode 9) ausgeführt werden. Danach wird der Halbleiter-Wafer in Chips geschnitten (gedicet), wodurch die in 1 dargestellte SBD fertiggestellt ist.
  • Bei dem Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung gemäß der sechsten Ausführungsform kann das ebene Layout der ersten und der zweiten Unterbereiche, die den Relaxationsbereich 20 des elektrischen Feldes konfigurieren, durch das Muster der ersten Ionenimplantationsmaske 51 verschieden geändert werden. Mit anderen Worten, die zweite und die vierte Ausführungsform können auf die sechste Ausführungsform angewendet werden, um die Abschnitte des ersten Unterbereichs 31 (siehe 4), die im Wesentlichen die gleiche Störstellenkonzentration wie der zweite JTE-Bereich 5 aufweisen, die Abschnitte des dritten Unterbereichs 33 (siehe 6) und die (nicht dargestellten) Abschnitte des vierten Unterbereichs zu bilden und es dadurch zu ermöglichen, dass die Halbleitervorrichtung gemäß der zweiten und der vierten Ausführungsform hergestellt wird. Ferner kann die dritte Ausführungsform auf die sechste Ausführungsform angewendet werden, um die Abschnitte 32 des zweiten Unterbereichs (siehe 5) zu bilden, die im Wesentlichen die gleiche Störstellenkonzentration wie der erste JTE-Bereich 4 aufweisen, und es dadurch zu ermöglichen, dass die Halbleitervorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform hergestellt wird.
  • Wie oben beschrieben worden ist, können gemäß der sechsten Ausführungsform Wirkungen erhalten werden, die zu jenen der ersten bis fünften Ausführungsformen völlig gleich sind.
  • (Das Beispiel 1)
  • Es wurde eine Verifikation hinsichtlich der Durchbruchspannung des Abschnitts 12 der Randabschlussstruktur ausgeführt. 10 ist eine graphische Darstellung der Eigenschaften, die die Eigenschaften der Durchbruchspannung des Abschnitts der Randabschlussstruktur einer Halbleitervorrichtung gemäß dem Beispiel 1 darstellt. Die horizontale Achse in 10 repräsentiert das Dosisvolumen der ersten Ionenimplantation zum Bilden des ersten JTE-Bereichs 4, während die vertikale Achse die Durchbruchspannung des Abschnitts 12 der Randabschlussstruktur repräsentiert. Gemäß dem Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung gemäß der sechsten Ausführungsform wurde eine SiC-SBD (siehe die 1 und 2), die den Relaxationsbereich 20 des elektrischen Feldes zwischen dem ersten und dem zweiten JTE-Bereich 4, 5, die die 2-Schicht-JTE-Struktur konfigurieren, enthält, hergestellt (im Folgenden das Beispiel 1). Im Beispiel 1 waren das Verhältnis der Störstellenkonzentration des ersten JTE-Bereichs 4 und des zweiten JTE-Bereichs 5 als 1:0,5 fest, während die Dosismenge des Aluminiums bei der ersten Ionenimplantation zum Bilden des ersten JTE-Bereichs 4 variiert wurde, um mehrere Proben herzustellen, deren Durchbruchspannungen gemessen wurden. Die Ergebnisse sind in 10 dargestellt. 10 stellt ferner zum Vergleich die Durchbruchspannung einer SiC-SBD (siehe 15, im Folgenden das herkömmliche Beispiel 1) dar, die aus einer herkömmlichen JTE-Struktur besteht, in der der Relaxationsbereich 20 des elektrischen Feldes nicht angeordnet ist. Die Konfiguration des herkömmlichen Beispiels 1, in dem der Relaxationsbereich 20 des elektrischen Feldes nicht enthalten ist, ist die gleiche wie die des Beispiels 1.
  • Aus den in 10 dargestellten Ergebnissen wurde bestätigt, dass in dem herkömmlichen Beispiel 1 die Durchbruchspannung infolge der Störstellenkonzentration (der Dosismenge der ersten Ionenimplantation) des ersten JTE-Bereichs 4 in einigen Fällen abnimmt. Andererseits wurde im Beispiel 1 bestätigt, dass die Durchbruchspannung ungeachtet der Störstellenkonzentration des ersten JTE-Bereichs 4 im Wesentlichen konstant ist, wobei die Abnahme der Durchbruchspannung, die im herkömmlichen Beispiel 1 auftritt, verbessert wurde. Die größte Durchbruchspannung der Halbleitervorrichtung war durch die Durchbruchspannung außerhalb der JTE-Struktur in dem Abschnitt 12 der Randabschlussstruktur bestimmt. Im Beispiel 1 ist der Relaxationsbereich 20 des elektrischen Feldes angeordnet, wodurch angenommen wird, dass das elektrische Feld zwischen dem ersten JTE-Bereich 4 und dem zweiten JTE-Bereich 5 relaxiert und der Punkt der Konzentration des elektrischen Feldes verteilt ist und folglich die Abnahme der Durchbruchspannung nicht auftritt.
  • (Das Beispiel 2)
  • Es wurde eine Verifikation hinsichtlich der Randlänge (der Breite des Abschnitts 12 der Randabschlussstruktur) ausgeführt. 11 ist ein Grundriss eines ebenen Layouts der JTE-Struktur einer Halbleitervorrichtung gemäß dem Beispiel 2. In 11 stellt (a) die JTE-Struktur einer SiC-SBD dar, die die Konfiguration der Halbleitervorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform (siehe 1) aufweist (im Folgenden das Beispiel 2); stellen (b) und (c) eine JTE-Struktur (im Folgenden die herkömmlichen Beispiele 2, 3) einer herkömmlichen SiC-SBD (siehe 16) dar. Das Beispiel 2 enthält den Relaxationsbereich 20 des elektrischen Feldes zwischen dem ersten JTE-Bereich 4 und dem zweiten JTE-Bereich 5. Der Relaxationsbereich 20 des elektrischen Feldes des Beispiels 2 besteht aus den ersten Unterbereichen 21 (deren Breite x1 kleiner ist, je weiter auswärts der erste Unterbereich 21 angeordnet ist) und den zweiten Unterbereichen 22 (deren Breite x2 ungeachtet der Anordnungsposition konstant ist), wobei die ersten Unterbereiche 21 und die zweiten Unterbereiche 22 abwechselnd und wiederholt angeordnet sind.
  • Die herkömmlichen Beispiele 2, 3 enthalten den Relaxationsbereich 120 des elektrischen Feldes zwischen dem ersten JTE-Bereich 104 und dem zweiten JTE-Bereich 105. Der Relaxationsbereich 120 des elektrischen Feldes des herkömmlichen Beispiels 2 besteht aus den ersten Unterbereichen 121 (deren Breite x11 ungeachtet der Anordnungsposition konstant ist) und den zweiten Unterbereichen 122 (deren Breite x12 größer ist, je weiter auswärts der zweite Unterbereich 122 angeordnet ist), wobei die ersten Unterbereiche 121 und die zweiten Unterbereiche 122 abwechselnd und wiederholt angeordnet sind (entsprechend 10 nach Patentdokument 2). Der Relaxationsbereich 120 des elektrischen Feldes des herkömmlichen Beispiels 3 besteht aus den ersten Unterbereichen 121 (deren Breite x11 kleiner ist, je weiter auswärts der erste Unterbereich 121 angeordnet ist) und den zweiten Unterbereichen 122 (deren Breite x12 größer ist, je weiter auswärts der zweite Unterbereich 122 angeordnet ist), wobei die ersten Unterbereiche 121 und die zweiten Unterbereiche 122 abwechselnd und wiederholt angeordnet sind (entsprechend 11 nach Patentdokument 2). Sowohl das Beispiel 2 als auch die herkömmlichen Beispiele 2, 3 ordnen vier erste Unterbereiche und vier zweite Unterbereiche an.
  • Wie in 11 dargestellt ist, sind Bereiche, die Breiten aufweisen, die größer sind, je weiter auswärts der Bereich angeordnet ist, in dem Relaxationsbereich 20 des elektrischen Feldes des Beispiels 2 wie in den herkömmlichen Beispielen 2, 3 nicht vorhanden. Im Vergleich zu den herkömmlichen Beispielen 2, 3 ist im Ergebnis die Breite des Relaxationsbereichs 20 des elektrischen Feldes im Beispiel 2 kleiner, was es ermöglicht, dass die Randlänge verringert ist. Deshalb wurde in der vorliegenden Erfindung bestätigt, dass es die Anordnung des Relaxationsbereichs 20 des elektrischen Feldes in dem Abschnitt 12 der Randabschlussstruktur ermöglicht, dass die Ausdehnung der Randlänge bis zu dem Minimum unterdrückt wird und dass die Kostenzunahmen unterdrückt werden.
  • Es wurde eine Verifikation hinsichtlich der Durchbruchspannung und der Verteilung der elektrischen Feldstärke des Abschnitts 12 der Randabschlussstruktur, der die 3-Zonen-JTE-Struktur aufweist, ausgeführt. 12 ist eine graphische Darstellung der Eigenschaften, die die Verteilung der elektrischen Feldstärke der Halbleitervorrichtung gemäß dem Beispiel 2 darstellt. 13 ist eine graphische Darstellung der Eigenschaften, die die Verteilung der elektrischen Feldstärke der Halbleitervorrichtung gemäß dem herkömmlichen Beispiel 2 darstellt. 14 ist eine graphische Darstellung der Eigenschaften, die die Verteilung der elektrischen Feldstärke der Halbleitervorrichtung gemäß dem herkömmlichen Beispiel 3 darstellt. Die horizontale Achse in den 12 bis 14 repräsentiert den Abstand in einer Richtung von der Grenzfläche (0 μm) des p-Schutzrings und des ersten JTE-Bereichs zur Außenseite, während die vertikale Achse die elektrische Feldstärke repräsentiert. Bei einer Tiefe von 1 μm von der Stirnfläche der Basis wird die elektrische Feldstärke eines Abschnitts, der die maximale elektrische Feldstärke angibt, berechnet (ähnlich in den 25, 43). Die Verteilung der elektrischen Feldstärke des Abschnitts 12 der Randabschlussstruktur, wenn der Relaxationsbereich 20 des elektrischen Feldes nach Beispiel 2 auf die ersten bis dritten Relaxationsbereiche 20, 41, 42 des elektrischen Feldes (siehe 7(c)) der 3-Zonen-JTE-Struktur angewendet ist, ist in 12 dargestellt. Die Verteilungen der elektrischen Feldstärke der Abschnitte 112 der Randabschlussstruktur, wenn die Relaxationsbereiche 120 des elektrischen Feldes der herkömmlichen Beispiele 2, 3 jeweils auf die ersten bis dritten Relaxationsbereiche 120, 141, 142 des elektrischen Feldes (siehe 19) der 3-Zonen-JTE-Struktur angewendet sind, sind in den 13 bzw. 14 dargestellt.
  • Die 12 bis 14 stellen jeweils die Ergebnisse des Simulierens der Verteilung der elektrischen Feldstärke der Abschnitte 12, 112 der Randabschlussstruktur zum Zeitpunkt der Sperrverzögerung dar, wenn eine konstante Spannung von 3300 V an die SiC-SBD der 3-Zonen-JTE-Struktur, auf die das Beispiel 2 und die herkömmlichen Beispiele 2, 3 angewendet wurden, angelegt ist. Im Beispiel 2 waren die Dicke und die Störstellenkonzentration der n–-Driftschicht 2 30 μm bzw. 3 × 1015/cm3. Das Verhältnis der Störstellenkonzentration der ersten bis dritten JTE-Bereiche 4 bis 6 war der erste JTE-Bereich 4:der zweite JTE-Bereich 5:der dritte JTE-Bereich 6 = 1:0,6:0,4. Die Dosismengen der ersten bis dritten JTE-Bereiche 4 bis 6 waren 2,1 × 1013/cm2, 1,26 × 1013/cm2 bzw. 0,84 × 1013/cm2. Die Konfiguration der ersten bis dritten JTE-Bereiche 104 bis 106 der herkömmlichen Beispiele 2, 3 war die gleiche wie die der ersten bis dritten JTE-Bereiche 4 bis 6 des Beispiels 2.
  • Es wurden die Durchbruchspannungen der SiC-SBD der 3-Zonen-JTE-Struktur, auf die das Beispiel 2 und die herkömmlichen Beispiele 2, 3 angewendet wurden, jeweils berechnet. Gemäß den Ergebnissen war die Durchbruchspannung des Beispiels 2 4253 V, wobei bestätigt wurde, dass, selbst wenn die Breite des Relaxationsbereichs 20 des elektrischen Feldes im Vergleich zu den herkömmlichen Beispielen 2, 3 klein gemacht wurde, etwa die gleiche Durchbruchspannung wie in dem herkömmlichen Beispiel 2 (Durchbruchspannung 4252 V) und in dem herkömmlichen Beispiel 3 (Durchbruchspannung 4234 V) erhalten wurde. Wie ferner in 12 dargestellt ist, wurde im Beispiel 2 bestätigt, dass die Konzentration des elektrischen Feldes zwischen benachbarten JTE-Bereichen (dem ersten bis dritten Relaxationsbereich 20, 41, 42 des elektrischen Feldes) unter den ersten bis dritten JTE-Bereichen 4 bis 6 ähnlich zu den herkömmlichen Beispielen 2, 3 (die 13, 14) relaxiert wurde. Aus diesen Ergebnissen wurde bestätigt, dass, selbst wenn in dem Abschnitt 12 der Randabschlussstruktur, für den die Randlänge unter Verwendung des Relaxationsbereichs 20 des elektrischen Feldes, der die Konfiguration der vorliegenden Erfindung aufweist, verringert ist, die gleiche Durchbruchspannung wie die des herkömmlichen Abschnitts 112 der Randabschlussstruktur erhalten wird und die Verteilung der elektrischen Feldstärke des Abschnitts 12 der Randabschlussstruktur außerdem vorteilhaft ist.
  • (Die siebente Ausführungsform)
  • Es wird eine Struktur der Halbleitervorrichtung gemäß einer siebenten Ausführungsform beschrieben. 20 ist eine graphische Darstellung einer Struktur der Halbleitervorrichtung gemäß der siebenten Ausführungsform. 20 stellt vergrößerte Ansichten eines Abschnitts der JTE-Struktur nach 1 dar. 20(a) und 20(b) stellen ein ebenes Layout bzw. eine Querschnittsansicht des Relaxationsbereichs 20 des elektrischen Feldes dar. 20(c) stellt die Verteilung der Störstellenkonzentration des Relaxationsbereichs 20 des elektrischen Feldes dar. In der Halbleitervorrichtung gemäß der siebenten Ausführungsform unterscheidet sich die rekursive Teilung der ersten und zweiten Unterbereiche 21, 22 des Relaxationsbereichs 20 des elektrischen Feldes von der der Halbleitervorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform. Die Störstellenkonzentrationen der ersten und der zweiten Unterbereiche 21, 22; die Anordnung des Relaxationsbereichs 20 des elektrischen Feldes; der Unterschied der durchschnittlichen Störstellenkonzentration des ersten und des zweiten JTE-Bereichs 4, 5, die dem Relaxationsbereich 20 des elektrischen Feldes benachbart sind; und die Konfiguration des aktiven Bereichs 11 sind die gleichen wie jene der ersten Ausführungsform.
  • Insbesondere unterscheidet sich die Halbleitervorrichtung gemäß der siebenten Ausführungsform von der Halbleitervorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform in den folgenden beiden Weisen. Zuerst enthält die Halbleitervorrichtung gemäß der siebenten Ausführungsform den Relaxationsbereich 20 des elektrischen Feldes, der aus mehreren einzelnen Abschnitten (hier z. B. den vier Abschnitten 61 bis 64) besteht, die einander benachbart angeordnet sind und einen oder mehrere der Bereiche 30 äquivalenter Konzentration (Mikrobereiche, die eine Kombination aus einem ersten Unterbereich 21 und einem benachbarten zweiten Unterbereich 22 enthalten), enthalten, die darin zyklisch angeordnet sind. 20 stellt z. B. den Relaxationsbereich 20 des elektrischen Feldes dar, in dem zwei der Bereiche 30 äquivalenter Konzentration in dem ersten Abschnitt 61 angeordnet sind; drei der Bereiche 30 äquivalenter Konzentration in dem zweiten Abschnitt 62 angeordnet sind; vier der Bereiche 30 äquivalenter Konzentration in dem dritten Abschnitt 63 angeordnet sind; und sechs der Bereiche 30 äquivalenter Konzentration in den vierten Abschnitt 64 angeordnet sind. Die Pfeile mit Doppelspitzen von der Seite des aktiven Bereichs zur äußeren Umfangsseite des Chips (in der horizontalen Richtung), die in 20(c) dargestellt sind, geben jeder einen Bereich 30 äquivalenter Konzentration an.
  • Die Halbleitervorrichtung gemäß der siebenten Ausführungsform unterscheidet sich ferner von der Halbleitervorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform insofern, als sich für jeden der Abschnitte 61 bis 64 die Breite x1 des ersten Unterbereichs 21 ändert und die Breite x1 des ersten Unterbereichs kleiner ist, je weiter auswärts der Abschnitt 62 bis 64 angeordnet ist. Mit anderen Worten, die ersten Unterbereiche 21, die in einem einzigen Abschnitt angeordnet sind, weisen alle die gleiche Breite x1 auf, wobei unter denen ersten Unterbereichen 21, die in den Abschnitten 61 bis 64 angeordnet sind, die Breite x1 der ersten Unterbereiche 21 des ersten Abschnitts 21 die größte ist, während die Breite xi der ersten Unterbereiche 21 des vierten Abschnitts 64 die kleinste ist. Die Anordnung der zweiten Unterbereiche 22, so dass sie etwa die Breite x2 ungeachtet der Anordnungsposition aufweisen, ist die gleiche wie in der ersten Ausführungsform. Mit anderen Worten, je weiter auswärts der Abschnitt 61 bis 64 angeordnet ist, desto geringer ist die durchschnittliche Störstellenkonzentration, wobei die Verteilung (der Anstieg) der durchschnittlichen Störstellenkonzentration des Relaxationsbereichs 20 des elektrischen Feldes in vier Stufen von der Innenseite zur Außenseite abnimmt.
  • Die Kombination der Breiten x1, x2 der ersten und der zweiten Unterbereiche 21, 22, die die durchschnittliche Störstellenkonzentration N des Bereichs 30 äquivalenter Konzentration bestimmen, kann so festgelegt sein, dass sich die Breite xi der ersten Unterbereiche 21 des vierten Abschnitts 64, der die geringste durchschnittliche Störstellenkonzentration aufweist, so nah wie möglich bei der minimalen Größe befindet, die durch die Prozessgrenzen der Ionenimplantation bestimmt ist. Mit anderen Worten, durch das Bestimmen der Breiten x1 der ersten Unterbereiche 21 der ersten bis vierten Abschnitte 61 bis 64, so dass die Breite x1 der ersten Unterbereiche 21 des vierten Abschnitts 64 die Prozessgrenze wird, wird die durchschnittliche Störstellenkonzentration der Bereiche 30 äquivalenter Konzentration der ersten bis vierten Abschnitte 61 bis 64 bestimmt. Die Anzahl der Bereiche 30 äquivalenter Konzentration, die in jedem der ersten bis vierten Abschnitte 61 bis 64 angeordnet sind, ist durch die zyklischen Kombinationen der Bereiche 30 äquivalenter Konzentration der ersten bis vierten Abschnitte 61 bis 64 bestimmt.
  • In dieser Weise wird die durchschnittliche Störstellenkonzentration jedes der Abschnitte 61 bis 64 jeweils die gleiche wie die durchschnittliche Störstellenkonzentration N (siehe Gleichung 3) der Bereiche 30 äquivalenter Konzentration darin, weil die Bereiche 30 äquivalenter Konzentration, die in demselben Abschnitt angeordnet sind, alle die gleiche Konfiguration aufweisen. Die jeweiligen Anstiege der Störstellenkonzentration in den Abschnitten 61 bis 64 werden jedoch allmählich. Im Ergebnis ist in den Abschnitten 61 bis 64 die Konzentration des elektrischen Feldes an der Grenzfläche der ersten Unterbereiche 21 und der zweiten Unterbereiche 22 relaxiert. Der Grund dafür ist wie folgt. Wenn der Anstieg der Störstellenkonzentration eines der Bereiche 30 äquivalenter Konzentration allmählich hergestellt wird, ist die Breite (= x1 + x2) des Bereichs 30 äquivalenter Konzentration bis zu einem bestimmten Ausmaß erforderlich. Wenn z. B. der Abschnitt 12 der Randabschlussstruktur so entworfen ist, dass er für eine Durchbruchspannung von 3300 V ausgelegt ist, muss sich die Breite des Bereichs 30 äquivalenter Konzentration über 10 μm oder mehr und 20 μm oder weniger befinden. Die Breiten der Bereiche 30 äquivalenter Konzentration werden kleiner, je weiter auswärts der Bereich 30 äquivalenter Konzentration angeordnet ist, wobei es deshalb schwierig wird, den Anstieg der Störstellenkonzentration allmählich zu machen, je weiter auswärts der Bereich 30 äquivalenter Konzentration angeordnet ist. Es wird z. B. der Bereich 30 äquivalenter Konzentration angenommen, bei dem angenommen wird, dass die Breite x1 der ersten Unterbereiche 21 etwa 10 μm ist, und angenommen wird, dass die Breite x2 der zweiten Unterbereiche 22 die kleinste Größe (etwa 1 μm bis 2 μm) ist, die durch die Prozessgrenzen des Ionenimplantationsprozesses bestimmt ist. Wenn für einen Bereich 30 äquivalenter Konzentration dieser Größe eine Ladung angelegt ist, wurde durch eine Simulation durch den Erfinder die Konzentration des elektrischen Feldes an der Grenzfläche einer Kombination aus einem ersten Unterbereich 21 und einem benachbarten zweiten Unterbereich 22, die den Bereich 30 äquivalenter Konzentration konfigurieren, bestätigt. In der siebenten Ausführungsform weisen die Bereiche 30 äquivalenter Konzentration, die in demselben Abschnitt angeordnet sind, alle die gleiche Konfiguration auf, wie oben beschrieben worden ist, wodurch die durchschnittlichen Störstellenkonzentrationen in den Abschnitten 61 bis 64 jede etwa konstant sein können. Mit anderen Worten, die Verteilung der durchschnittlichen Störstellenkonzentration des Relaxationsbereichs 20 des elektrischen Feldes kann bewirken, dass der Bereich 30 äquivalenter Konzentration, der eine große Breite aufweist, die einem Abschnitt entspricht, eine Verteilung der durchschnittlichen Störstellenkonzentration aufweist, die zu der Anzahl der Abschnitte (d. h., 4) äquivalent ist, in denen der Relaxationsbereich 20 des elektrischen Feldes angeordnet ist (was in 20(c) durch die punktierte Linie angegeben ist). Obwohl die Verteilung der durchschnittlichen Störstellenkonzentration des Relaxationsbereichs 20 des elektrischen Feldes an den Grenzflächen benachbarter Abschnitte 61 bis 64 stufenweise abnimmt, ist in diesem Fall der Unterschied der Störstellenkonzentration zwischen den Bereichen 30 äquivalenter Konzentration unterschiedlicher durchschnittlicher Störstellenkonzentrationen so festgelegt, dass er ähnlich zur ersten Ausführungsform von der Innenseite zur Außenseite allmählich abnimmt. Deshalb wird die Verteilung der elektrischen Feldstärke des Relaxationsbereichs 20 des elektrischen Feldes eine Verteilung der Störstellenkonzentration, die von der Innenseite zur Außenseite allmählich abnimmt.
  • In dieser Weise sind in dem Relaxationsbereich 20 des elektrischen Feldes die ersten und die zweiten Unterbereiche 21, 22 in einer rekursiven Teilung, die sich gemäß dem Abschnitt 61 bis 64 unterscheidet, abwechselnd und wiederholt angeordnet, so dass sie den inneren JTE-Bereich in einer konzentrischen Form umgeben und einem Unterschied der vorgegebenen durchschnittlichen Störstellenkonzentration zwischen den benachbarten ersten und zweiten JTE-Bereichen 4, 5 entsprechen. Der Relaxationsbereich 20 des elektrischen Feldes ist z. B. auf die Relaxationsbereiche des elektrischen Feldes, die in einer 3-Zonen-JTE-Struktur angeordnet sind, anwendbar. 21 ist eine Querschnittsansicht eines weiteren Beispiels einer Struktur der Halbleitervorrichtung gemäß der siebenten Ausführungsform. 21 stellt einen Fall dar, in dem die ersten bis dritten Relaxationsbereiche 20, 41, 42 des elektrischen Feldes ähnlich zur fünften Ausführungsform (siehe 7(c)) angeordnet sind. Die Anordnung der ersten bis dritten Relaxationsbereiche 20, 41, 42 des elektrischen Feldes und der Unterschied der durchschnittlichen Störstellenkonzentration bei benachbarten JTE-Bereichen sind die gleichen wie jene in der fünften Ausführungsform.
  • In diesem Fall ist die Konfiguration der ersten und der zweiten Unterbereiche 21, 22 des ersten Relaxationsbereichs 20 des elektrischen Feldes, der zwischen dem ersten und dem zweiten JTE-Bereich 4, 5 angeordnet ist, die gleiche wie die des Relaxationsbereichs 20 des elektrischen Feldes, die oben beschrieben worden ist (siehe 20). Ferner können in den (nicht dargestellten) ersten und zweiten Unterbereichen des ersten und des zweiten Relaxationsbereichs 41, 42 des elektrischen Feldes die zyklischen Kombinationen des Bereichs 30 äquivalenter Konzentration der Abschnitte 61 bis 64 so bestimmt sein, dass sie einer vorgegebenen durchschnittlichen Störstellenkonzentration des zweiten und des dritten Relaxationsbereichs 41, 42 des elektrischen Feldes ähnlich zum ersten Relaxationsbereich 20 des elektrischen Feldes entsprechen. Mit anderen Worten, die ersten bis dritten Relaxationsbereiche 20, 41, 42 des elektrischen Feldes weisen die gleiche Struktur auf. Im Ergebnis kann selbst in dem zweiten und dem dritten Relaxationsbereich 41, 42 des elektrischen Feldes insofern eine Wirkung erhalten werden, als die Konzentration des elektrischen Feldes zwischen den ersten und den zweiten Unterbereichen relaxiert ist und die Verteilung des elektrischen Feldes des zweiten und des dritten Relaxationsbereichs 41, 42 des elektrischen Feldes allmählicher wird.
  • Das Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung gemäß der siebenten Ausführungsform kann verwirklicht werden, indem eine Ionenimplantationsmaske für das ebene Layout der ersten und der zweiten Unterbereiche 21, 22 in den Abschnitten 61 bis 64 der Relaxationsbereiche 20, 41, 42 des elektrischen Feldes in dem Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung gemäß der sechsten Ausführungsform mit einem Muster versehen wird.
  • (Das Beispiel 3)
  • Es wurde eine Verifikation hinsichtlich der Durchbruchspannung des Abschnitts 12 der Randabschlussstruktur der Halbleitervorrichtung gemäß der siebenten Ausführungsform ausgeführt. 22 ist eine graphische Darstellung, die einen Abschnitt der JTE-Struktur einer Halbleitervorrichtung gemäß dem Beispiel 3 darstellt. 23 ist eine graphische Darstellung, die einen Abschnitt der JTE-Struktur einer Halbleitervorrichtung gemäß einem herkömmlichen Beispiel 4 darstellt. In den 22 und 23 stellen (a) und (b) ein ebenes Layout bzw. die Verteilung der Störstellenkonzentration der Relaxationsbereiche 20, 120 des elektrischen Feldes dar. 24 ist eine graphische Darstellung der Eigenschaften, die die Eigenschaften der Durchbruchspannung des Abschnitts der Randabschlussstruktur der Halbleitervorrichtung gemäß dem Beispiel 3 darstellt. 24 stellt die Simulationsergebnisse der Durchbruchspannung des Abschnitts 12 der Randabschlussstruktur dar, wenn der Relaxationsbereich 20 des elektrischen Feldes nach Beispiel 3, der in 22 dargestellt ist, auf die ersten bis dritten Relaxationsbereiche 20, 41, 42 des elektrischen Feldes (siehe 21) angewendet ist, die in der 3-Zonen-JTE-Struktur angeordnet sind. Ferner stellt 24 zum Vergleich die Simulationsergebnisse der Durchbruchspannung des Abschnitts 112 der Randabschlussstruktur dar, wenn der Relaxationsbereich 120 des elektrischen Feldes des herkömmlichen Beispiels 4, der in 23 dargestellt ist, auf die ersten bis dritten Relaxationsbereiche 120, 141, 142 des elektrischen Feldes (siehe 19), die in einer herkömmlichen 3-Zonen-JTE-Struktur angeordnet sind, angewendet ist. Die horizontale Achse in 24 repräsentiert die Dosismenge der ersten Ionenimplantation zum Bilden der ersten JTE-Bereiche 4, 104, während die vertikale Achse die Durchbruchspannung der Abschnitte 12, 112 der Randabschlussstruktur darstellt. Mit anderen Worten, 24 stellt die Abhängigkeit der Durchbruchspannung der Abschnitte 12, 112 der Randabschlussstruktur von einer Variation der Dosismenge der Ionenimplantation zum Bilden der ersten JTE-Bereiche 4, 104 dar.
  • Der erste Relaxationsbereich 20 des elektrischen Feldes nach Beispiel 3 entspricht dem Relaxationsbereich 20 des elektrischen Feldes (20) der Halbleitervorrichtung gemäß der siebenten Ausführungsform und ist in die ersten bis vierten Abschnitte 61 bis 64 unterteilt. Die Breite xi des ersten Unterbereichs 21, der den ersten Abschnitt 61 konfiguriert, war 11 μm. Die Breite x1 der ersten Unterbereiche 21, die den zweiten Abschnitt 62 konfigurieren, war 3,3 μm. Die Breite x1 der ersten Unterbereiche 21, die den dritten Abschnitt 63 konfigurieren, war 1,6 Mikrometer. Die Breite xi der ersten Unterbereiche 21, die den vierten Abschnitt 64 konfigurieren, war 1,0 Mikrometer. Die Breite x2 der zweiten Unterbereiche 22 war die gleiche wie die für die ersten bis vierten Abschnitte 61 bis 64, 1,8 μm. Das Verhältnis der durchschnittlichen Störstellenkonzentration (der durchschnittlichen Störstellenkonzentration des Bereichs 30 äquivalenter Konzentration) der ersten bis vierten Abschnitte 61 bis 64 war der erste Abschnitt 61:der zweite Abschnitt 62:der dritte Abschnitt 63:der vierte Abschnitt 64 = 0,86:0,65:0,47:0,36, vorausgesetzt das der Anteil der Störstellenkonzentration des ersten JTE-Bereichs 4 1 ist und der Anteil der Störstellenkonzentration des zweiten JTE-Bereichs 5 0 ist. Die zyklische Anordnung des Bereichs 30 äquivalenter Konzentration der Abschnitte 61 bis 64 ist wie folgt. Einer der Bereiche 30 äquivalenter Konzentration wurde in dem ersten Abschnitt 61 angeordnet (1 Zyklus). Drei der Bereiche 30 äquivalenter Konzentration wurden in dem zweiten Abschnitt 62 angeordnet (3 Zyklen). Vier der Bereiche 30 äquivalenter Konzentration wurden in dem dritten Abschnitt 63 angeordnet (4 Zyklen). Fünf der Bereiche 30 äquivalenter Konzentration wurden in dem vierten Abschnitt 64 angeordnet (5 Zyklen). Mit anderen Worten, die Gesamtbreite des ersten Relaxationsbereichs 20 des elektrischen Feldes ist 55,7 μm (= 12,8 μm × 1 Zyklus + 5,1 μm × 3 Zyklen + 3,4 μm × 4 Zyklen + 2,8 μm × 5 Zyklen). Die Konfiguration des zweiten und des dritten Relaxationsbereichs 41, 42 des elektrischen Feldes ist die gleiche wie die des ersten Relaxationsbereichs 20 des elektrischen Feldes. Das Verhältnis der durchschnittlichen Störstellenkonzentration der ersten bis vierten Abschnitte 61 bis 64 in dem zweiten Relaxationsbereich 41 des elektrischen Feldes ist ein Verhältnis, wenn der Anteil der Störstellenkonzentration des zweiten JTE-Bereichs 5 1 ist und der Anteil der Störstellenkonzentration des dritten JTE-Bereichs 6 0 ist. Das Verhältnis der durchschnittlichen Störstellenkonzentration der ersten bis vierten Abschnitte 61 bis 64 in dem dritten Relaxationsbereich 42 des elektrischen Feldes ist ein Verhältnis, wenn der Anteil der Störstellenkonzentration des dritten JTE-Bereichs 6 1 ist und der Anteil der Störstellenkonzentration der n–-Driftschicht 2 0 ist. Die Breiten der ersten bis dritten JTE-Bereiche 4 bis 6 waren alle 40 μm. Das Verhältnis der Störstellenkonzentration der ersten bis dritten JTE-Bereiche 4 bis 6 war der erste JTE-Bereich 4:der zweite JTE-Bereich 5:der dritte JTE-Bereich 6 = 1:0,5:0,3. Die SBD-Vorrichtungsstrukturen waren in dem aktiven Bereich 11 angeordnet. Die n–-Driftschicht 2 war eine epitaktische SiC-Schicht, wobei deren Störstellenkonzentration und Dicke 3 × 1015/cm3 bzw. 30 μm waren. Die Dicke der isolierenden Zwischenschicht 7 war 0,5 μm. Das Material der Anodenelektrode 8 war Titan (Ti). Das Material einer Elektrodenanschlussfläche 18, die so angeordnet war, dass sie die Anodenelektrode 8 abdeckt, war Aluminium (Al).
  • Der der erste Relaxationsbereich 120 des elektrischen Feldes des herkömmlichen Beispiels 4 besteht aus den ersten Unterbereichen 121 (deren Breite x11 kleiner ist, je weiter auswärts der erste Unterbereich 121 angeordnet ist) und den zweiten Unterbereichen 122 (deren Breite x12 größer ist, je weiter auswärts der zweite Unterbereich 122 angeordnet ist), wobei die ersten Unterbereiche 121 und die zweiten Unterbereiche 122 abwechselnd und wiederholt angeordnet sind (entsprechend 11 nach Patentdokument 2). In dem herkömmlichen Beispiel 4 waren jeweils vier der ersten Unterbereiche 121 und der zweiten Unterbereiche 122 angeordnet. Die Bereiche äquivalenter Konzentration, die jeder einen Satz aus einem ersten Unterbereich 121 und einem benachbarten zweiten Unterbereich 122 enthalten, werden als die ersten bis vierten Bereiche 161 bis 164 äquivalenter Konzentration sequentiell von der Innenseite (der Seite des ersten JTE-Bereichs 104) angenommen. Die durchschnittlichen Störstellenkonzentrationen der ersten bis vierten Bereiche 161 bis 164 äquivalenter Konzentration waren die gleichen wie die durchschnittlichen Störstellenkonzentrationen der ersten bis vierten Abschnitte 61 bis 64 im Beispiel 3, wobei die Gesamtbreite des ersten Relaxationsbereichs 120 des elektrischen Feldes so festgelegt war, dass sie die gleiche wie die Gesamtbreite von 55,7 μm des ersten Relaxationsbereichs 20 des elektrischen Feldes im Beispiel 3 war. Die Konfiguration des zweiten und des dritten Relaxationsbereichs 141, 142 des elektrischen Feldes ist die gleiche wie die des ersten Relaxationsbereichs 120 des elektrischen Feldes. Das Verhältnis der durchschnittlichen Störstellenkonzentration der ersten bis vierten Bereiche 161 bis 164 äquivalenter Konzentration in dem zweiten Relaxationsbereich 141 des elektrischen Feldes ist das Verhältnis, wenn der Anteil der Störstellenkonzentration des zweiten JTE-Bereichs 105 1 ist und der Anteil der Störstellenkonzentration des dritten JTE-Bereichs 106 0 ist. Das Verhältnis der durchschnittlichen Störstellenkonzentration der ersten bis vierten Bereiche 161 bis 164 äquivalenter Konzentration in dem dritten Relaxationsbereich 142 des elektrischen Feldes ist das Verhältnis, wenn der Anteil der Störstellenkonzentration des dritten JTE-Bereichs 106 1 ist und der Anteil der Störstellenkonzentration der n–-Driftschicht 102 0 ist. Die Breiten und die Verhältnisse der Störstellenkonzentration der ersten bis dritten JTE-Bereiche 104 bis 106 sind die gleichen wie jene der ersten bis dritten JTE-Bereiche 4 bis 6 im Beispiel 3. Die Konfigurationen des aktiven Bereichs 111, der n-Driftschicht 102, der isolierenden Zwischenschicht 107, der Anodenelektrode 108 und der Elektrodenanschlussfläche 118 sind die gleichen wie jene des aktiven Bereichs 11, der n-Driftschicht 2, der isolierenden Zwischenschicht 7, der Anodenelektrode 8 bzw. der Elektrodenanschlussfläche 14 im Beispiel 3.
  • Aus den in 24 dargestellten Ergebnissen wurde bestätigt, dass im Beispiel 3 die Durchbruchspannung höher als die des herkömmlichen Beispiels 4 gemacht werden kann, insbesondere wenn die Dosismenge der Ionenimplantation für die Bildung des ersten JTE-Bereichs 4 etwa 1,5 × 1013/cm3 oder größer und 2,0 × 1013/cm3 oder kleiner ist. Ferner sind im Allgemeinen die Durchbruchspannungen der Abschnitte 12, 112 der Randabschlussstruktur so festgelegt, dass sie höher als die Durchbruchspannung des aktiven Bereichs 11, 111 sind, um die Durchbruchspannung der Elemente zu vergrößern (Durchbruchspannung in der Abschnitte 12, 112 der Randabschlussstruktur > Durchbruchspannung der aktiven Bereiche 11, 111). In 24 sind im Beispiel 3 und im herkömmlichen Beispiel 4 die Bereiche 13, 113 der Durchbruchspannungen der Abschnitte 12, 112 der Randabschlussstruktur, die höher als die Durchbruchspannung der aktiven Bereiche 11, 111 sind, durch Pfeile angegeben. Im Beispiel 3 und im herkömmlichen Beispiel 4 ist die Durchbruchspannung der aktiven Bereiche 11, 111 im Fall der obigen Bedingungen 4150 V, während verursacht werden kann, dass die Durchbruchspannungen der Abschnitte 12, 112 der Randabschlussstruktur der Bereiche 13, 14, die höher als die Durchbruchspannung der aktiven Bereiche 11, 111 ist, einen Spielraum der Dosismenge der Ionenimplantation zum Bilden der ersten JTE-Bereiche 4, 104 in dem Herstellungsprozess (im Folgenden der Spielraum der Dosismenge) aufweist. Mit anderen Worten, der Spielraum der Dosismenge nach Beispiel 3 ist etwa 1,5-mal größer als der Spielraum der Dosismenge der herkömmlichen Beispiele.
  • Es wurde eine Verifikation hinsichtlich der Verteilung der elektrischen Feldstärke des Abschnitts 12 der Randabschlussstruktur der Halbleitervorrichtung gemäß der siebenten Ausführungsform ausgeführt. 25 ist eine graphische Darstellung der Eigenschaften, die die Verteilung der elektrischen Feldstärke der Halbleitervorrichtung gemäß Beispiel 3 darstellt. Die Ergebnisse der Simulation der Verteilung der elektrischen Feldstärke in der Nähe der ersten JTE-Bereiche 4, 104 und der ersten Relaxationsbereiche 20, 120 des elektrischen Feldes des Beispiels 3 und des herkömmlichen Beispiels 4 sind in 25 dargestellt. Die Dosismenge der Ionenimplantation zum Bilden der ersten JTE-Bereiche 4, 104 war 2 × 1013/cm3 (die punktierte Linie C in 24). Aus den in 25 dargestellten Ergebnissen wurde bestätigt, dass gemäß der Durchbruchspannung des Abschnitts 12 der Randabschlussstruktur des Beispiels 3, die höher als die Durchbruchspannung des Abschnitts 112 der Randabschlussstruktur des herkömmlichen Beispiels 4 ist, die elektrische Feldstärke des Abschnitts 12 der Randabschlussstruktur des Beispiels 3 mehr als die elektrische Feldstärke des Abschnitts 112 der Randabschlussstruktur des herkömmlichen Beispiels 4 verringert ist. Obwohl die Fälle, in denen die Dosismenge der Ionenimplantation zum Bilden der ersten JTE-Bereiche 4, 104 anders als 2 × 1013/cm3 ist, nicht dargestellt sind, ist aus den in den 24, 25 dargestellten Ergebnissen bekannt, dass die gleichen Ergebnisse wie die in 25 dargestellten Ergebnisse infolge der Durchbruchspannung des Abschnitts 12 der Randabschlussstruktur, die höher wird, erhalten werden.
  • Wie oben gemäß der siebenten Ausführungsform beschrieben worden ist, können Wirkungen, die zu jenen der ersten, der fünften und der sechsten Ausführungsform völlig gleich sind, erhalten werden. Ferner weisen gemäß der siebenten Ausführungsform die Bereiche äquivalenter Konzentration, die in demselben Abschnitt angeordnet sind, alle die gleiche Konfiguration auf, wodurch in jedem Abschnitt des Relaxationsbereichs des elektrischen Feldes die Konzentration des elektrischen Feldes an der Grenzfläche des ersten Unterbereichs und des zweiten Unterbereichs relaxiert ist. Im Ergebnis können die Durchbruchspannung des Abschnitts der Randabschlussstruktur und der Spielraum für die Variation der Dosismenge der Ionenimplantation zum Bilden der ersten und der zweiten Unterbereiche vergrößert werden.
  • (Die achte Ausführungsform)
  • Es wird eine Struktur der Halbleitervorrichtung gemäß der achten Ausführungsform beschrieben. 26 ist eine graphische Darstellung einer Struktur der Halbleitervorrichtung gemäß der achten Ausführungsform. 26(a) stellt ein ebenes Layout des Relaxationsbereichs 20 des elektrischen Feldes dar, während 26(b) die Verteilung der Störstellenkonzentration des Relaxationsbereichs 20 des elektrischen Feldes darstellt. Die Halbleitervorrichtung gemäß der achten Ausführungsform weist eine Konfiguration auf, die durch das Anwenden der zweiten Ausführungsform auf die siebente Ausführungsform erhalten wird.
  • Insbesondere sind die Abschnitte 31 des ersten Unterbereichs, die eine Störstellenkonzentration aufweisen, die geringer als die der ersten Unterbereiche 21 ist, in einem vorgegebenen Intervall entlang der tangentialen Richtung Y in allen der ersten Unterbereiche 21, die in dem vierten Abschnitt 64 ganz außen in dem Relaxationsbereich 20 des elektrischen Feldes angeordnet sind, selektiv angeordnet. Mit anderen Worten, in dem vierten Abschnitt 64 ganz außen in dem Relaxationsbereich 20 des elektrischen Feldes sind die zweiten Unterbereiche 22 und die dritten Unterbereiche 20a, die jeder aus dem ersten Unterbereich 21 und den Abschnitten 31 des ersten Unterbereichs bestehen, abwechselnd und wiederholt entlang der Normalenrichtung X angeordnet, während einer oder mehrere der Bereiche 30a äquivalenter Konzentration, die aus einer Kombination aus einem dritten Unterbereich 20a und einem benachbarten zweiten Unterbereich 22 bestehen, zyklisch angeordnet sind (denen das Bezugszeichen 30a zugewiesen ist und die durch fünf horizontale Pfeile mit Doppelspitzen, die entlang der Normalrichtung X kontinuierlich sind, angegeben sind (ähnlich für 28)). Folglich ist ähnlich zur zweiten Ausführungsform der Unterschied Δnp1 der p-Störstellenkonzentration (siehe 3(c)) des zweiten JTE-Bereichs 5 und des vierten Abschnitts 64 (des Bereichs 30a äquivalenter Konzentration) ganz außen in dem Relaxationsbereich 20 des elektrischen Feldes verringert. In einer Konfiguration, in der der erste und der zweite JTE-Bereich 4, 5 und die ersten bis dritten Abschnitte 61 bis 63 durch die gleichen Bedingungen festgelegt sind, die in der siebenten Ausführungsform beschrieben worden sind, ist z. B. das Verhältnis der Störstellenkonzentration des ersten Unterbereichs 21 und der Abschnitte 31 des ersten Unterbereichs des vierten Abschnitts 64 1:1, wobei der Anteil der durchschnittlichen Störstellenkonzentration des vierten Abschnitts 64 bis etwa 0,2 verringert sein kann.
  • Wie oben beschrieben worden ist, können gemäß der achten Ausführungsform Wirkungen, die zu jenen der ersten und der fünften bis siebenten Ausführungsformen völlig gleich sind, erhalten werden. Ferner kann gemäß der achten Ausführungsform durch das selektive Anordnen der Abschnitte der Unterbereiche in allen der ersten Unterbereiche in dem äußersten Abschnitt des Relaxationsbereichs des elektrischen Feldes die durchschnittliche Störstellenkonzentration des äußersten Abschnitts des Relaxationsbereichs des elektrischen Feldes nah an die Störstellenkonzentration des zweiten JTE-Bereichs gebracht werden, wobei deshalb Wirkungen, die zu jenen der zweiten Ausführungsform völlig gleich sind, erhalten werden können. Ferner werden durch das selektive Anordnen der Abschnitte der ersten Unterbereiche in allen der ersten Unterbereiche in dem äußersten Abschnitt des Relaxationsbereichs des elektrischen Feldes die durchschnittlichen Störstellenkonzentrationen aller Bereiche äquivalenter Konzentration in dem äußersten Abschnitt des Relaxationsbereichs des elektrischen Feldes die gleichen, wodurch die Wirkungen, die zu jenen der siebenten Ausführungsform völlig gleich sind, aufrechterhalten werden.
  • (Die neunte Ausführungsform)
  • Es wird eine Struktur der Halbleitervorrichtung gemäß einer neunten Ausführungsform beschrieben. 27 ist eine graphische Darstellung einer Struktur der Halbleitervorrichtung gemäß der neunten Ausführungsform. 27(a) stellt ein ebenes Layout des Relaxationsbereichs 20 des elektrischen Feldes dar, während 27(b) die Verteilung der Störstellenkonzentration des Relaxationsbereichs 20 des elektrischen Feldes darstellt. Die Halbleitervorrichtung gemäß der neunten Ausführungsform weist eine Konfiguration auf, die durch das Anwenden der dritten Ausführungsform auf die siebente Ausführungsform erhalten wird.
  • Insbesondere sind die Abschnitte 32 des zweiten Unterbereichs, die eine Störstellenkonzentration aufweisen, die höher als die der zweiten Unterbereiche 22 ist, in einem vorgegebenen Intervall entlang der tangentialen Richtung Y in allen der zweiten Unterbereiche 22, die in dem ersten Abschnitt 61 ganz innen in dem Relaxationsbereich 20 des elektrischen Feldes angeordnet sind, selektiv angeordnet. Mit anderen Worten, in dem ersten Abschnitt 61 ganz innen in dem Relaxationsbereich 20 des elektrischen Feldes sind die ersten Unterbereiche 21 und die vierten Unterbereiche 20b, von denen jeder aus den zweiten Unterbereichen 22 und den Abschnitten 32 des zweiten Unterbereichs besteht, entlang der Normalenrichtung X abwechselnd und wiederholt angeordnet, wobei ein oder mehrere der Bereiche 30b äquivalenter Konzentration, die aus einer Kombination aus einem vierten Unterbereich 20b und einem benachbarten ersten Unterbereich 21 bestehen, zyklisch angeordnet sind. Folglich ist ähnlich zu der dritten Ausführungsformen der Unterschied Δnph der p-Störstellenkonzentration (siehe 3(c)) des ersten JTE-Bereichs 4 und des ersten Abschnitts 61 (des Bereichs 30b äquivalenter Konzentration) ganz innen in dem Relaxationsbereich 20 des elektrischen Feldes verringert. In einer Konfiguration, in der z. B. der erste und der zweite JTE-Bereich 4, 5 und die zweiten bis vierten Abschnitte 62 bis 64 durch dieselben Bedingungen, die in der siebenten Ausführungsform beschrieben sind, festgelegt sind und das Verhältnis der Störstellenkonzentration der zweiten Unterbereiche 22 und der Abschnitte 32 des zweiten Unterbereichs des ersten Abschnitts 61 1:1 ist, kann der Anteil der durchschnittlichen Störstellenkonzentration des ersten Abschnitts 61 bis etwa 0,864 erhöht sein.
  • Wie oben beschrieben worden ist, können gemäß der neunten Ausführungsform Wirkungen, die zu jenen der ersten und der fünften bis siebenten Ausführungsformen völlig gleich sind, erhalten werden. Ferner kann gemäß der neunten Ausführungsform durch das selektive Anordnen der Abschnitte der zweiten Unterbereiche in allen der zweiten Unterbereiche im innersten Abschnitt des Relaxationsbereichs des elektrischen Feldes die durchschnittliche Störstellenkonzentration des innersten Abschnitts des Relaxationsbereichs des elektrischen Feldes nah an die Störstellenkonzentration des ersten JTE-Bereichs gebracht werden, wobei deshalb Wirkungen, die zu jenen der dritten Ausführungsform völlig gleich sind, erhalten werden können. Ferner werden durch das selektive Anordnen der Abschnitte der zweiten Unterbereiche in allen der zweiten Unterbereiche im innersten Abschnitt des Relaxationsbereichs des elektrischen Feldes die durchschnittlichen Störstellenkonzentrationen aller Bereiche äquivalenter Konzentration im innersten Abschnitt des Relaxationsbereichs des elektrischen Feldes die gleichen, wodurch die Wirkungen, die zu jenen der siebenten Ausführungsform völlig gleich sind, aufrechterhalten werden.
  • (Die zehnte Ausführungsform)
  • Es wird eine Struktur der Halbleitervorrichtung gemäß einer zehnten Ausführungsform beschrieben. 28 ist eine graphische Darstellung einer Struktur der Halbleitervorrichtung gemäß der zehnten Ausführungsform. 28(a) stellt ein ebenes Layout des Relaxationsbereichs 20 des elektrischen Feldes dar, während 28(b) die Verteilung der Störstellenkonzentration des Relaxationsbereichs 20 des elektrischen Feldes darstellt. Die Halbleitervorrichtung gemäß der zehnten Ausführungsform weist eine Konfiguration auf, die durch das Kombinieren der achten Ausführungsform und der neunten Ausführungsform erhalten wird.
  • Mit anderen Worten, in der zehnten Ausführungsform sind ähnlich zur achten Ausführungsform ein oder mehrere Bereiche 30a äquivalenter Konzentration, die aus einer Kombination aus einem dritten Unterbereich 20a und einem benachbarten zweiten Unterbereich 22 bestehen, in dem vierten Abschnitt 64 ganz außen in dem Relaxationsbereich 20 des elektrischen Feldes zyklisch angeordnet, wobei der Unterschied Δnp1 der p-Störstellenkonzentration (siehe 3(c)) des zweiten JTE-Bereichs 5 und des vierten Abschnitts 64 (des Bereichs 30a äquivalenter Konzentration) ganz außen in dem Relaxationsbereich 20 des elektrischen Feldes verringert ist. Zusätzlich sind ähnlich zur neunten Ausführungsform einer oder mehrere der Bereiche 30b äquivalenter Konzentration, die aus einer Kombination aus einem vierten Unterbereich 20b und einem benachbarten ersten Unterbereich 21 bestehen, in dem ersten Abschnitt 61 ganz innen in dem Relaxationsbereich 20 des elektrischen Feldes zyklisch angeordnet, wobei der Unterschied Δnph der p-Störstellenkonzentration des ersten JTE-Bereichs 4 und des Relaxationsbereichs 20 des elektrischen Feldes verringert ist.
  • Wie oben beschrieben worden ist, können gemäß der zehnten Ausführungsform Wirkungen, die zu jenen der ersten bis dritten und der fünften bis neunten Ausführungsform völlig gleich sind, erhalten werden.
  • (Die elfte Ausführungsform)
  • Es wird eine Struktur der Halbleitervorrichtung gemäß der elften Ausführungsform beschrieben. 29 ist eine graphische Darstellung einer Struktur der Halbleitervorrichtung gemäß der elften Ausführungsform. 29(a) stellt ein ebenes Layout des Relaxationsbereichs 20 des elektrischen Feldes dar, während 29(b) die Verteilung der Störstellenkonzentration des Relaxationsbereichs 20 des elektrischen Feldes darstellt. Die Halbleitervorrichtung gemäß der elften Ausführungsform unterscheidet sich von der Halbleitervorrichtung gemäß der achten Ausführungsform insofern, als in allen der ersten Unterbereiche 21 von dem ersten Unterbereich 21, dem dritten von der Innenseite, bis zum ersten Unterbereich 21 ganz außen die Abschnitte 31 des ersten Unterbereichs entlang der tangentialen Richtung Y in einem vorgegebenen Intervall selektiv angeordnet sind. Insbesondere sind zwei der Bereiche 30 äquivalenter Konzentration, die aus einer Kombination aus einem ersten Unterbereich 21 und einem benachbarten zweiten Unterbereich 22 bestehen, den ersten JTE-Bereich 4 konzentrisch umgebend angeordnet (wobei ihnen das Bezugszeichen 30 zugewiesen ist und sie durch zwei horizontale Pfeile mit Doppelspitzen, die von der linken Seite entlang der Normalenrichtung X kontinuierlich sind, angegeben sind). Der Bereich 30a äquivalenter Konzentration, der aus einer Kombination aus einem dritten Unterbereich 20a und einem benachbarten zweiten Unterbereich 22 besteht, ist den Bereich 30 äquivalenter Konzentration konzentrisch umgebend mehrfach angeordnet (wobei ihm das Bezugszeichen 30a zugewiesen ist und er durch 11 horizontale Pfeile mit Doppelspitzen, die von der rechten Seite entlang der Normalenrichtung X kontinuierlich sind, angegeben ist).
  • Je weiter auswärts die dritten Unterbereiche 20a angeordnet sind, desto höher ist das Verhältnis des Abschnitts 31 des ersten Unterbereichs zum ersten Unterbereich 21. Mit anderen Worten, die Teilung oder die Breite entlang der tangentialen Richtung Y wird so geändert, dass die durchschnittliche Störstellenkonzentration des dritten Unterbereichs 20a abnimmt, je weiter auswärts sich die Anordnung befindet, wobei die Abschnitte 31 des ersten Unterbereichs in den ersten Unterbereichen 21 angeordnet und so eingestellt sind, dass die durchschnittliche Störstellenkonzentration des Bereichs 30a äquivalenter Konzentration abnimmt, je weiter auswärts sich die Anordnung befindet. Die Verteilung der durchschnittlichen Störstellenkonzentration der Bereiche 30, 30a äquivalenter Konzentration ist durch die punktierten Linien in 29(b) dargestellt. Folglich kann die durchschnittliche Störstellenkonzentration in den ersten bis vierten Abschnitten 61 bis 64 in einer Richtung von der Innenseite zur Außenseite allmählich verringert werden, wobei die elektrische Feldstärke an der Grenzfläche des benachbarten Bereichs 30a äquivalenter Konzentration in den Abschnitten 61 bis 64 verringert werden kann. Weil ferner die durchschnittlichen Störstellenkonzentrationen in den ersten bis vierten Abschnitten 61 bis 64 in einer Richtung von der Innenseite zur Außenseite allmählich verringert werden können, kann die Verteilung der Störstellenkonzentration des Relaxationsbereichs 20 des elektrischen Feldes näher an die ideale Verteilung der Störstellenkonzentration der allmählichen Abnahme von der Innenseite zur Außenseite gebracht werden. Die durchschnittlichen Störstellenkonzentrationen der ersten bis vierten Abschnitte 61 bis 64 können durch einen vorgegebenen Anstieg in einer Richtung von der Innenseite zur Außenseite allmählich verringert werden, wobei die ersten Unterbereiche 21, in denen der Abschnitt 31 des ersten Unterbereichs nicht angeordnet ist, vorhanden sein können.
  • Wie oben beschrieben worden ist, können gemäß der elften Ausführungsform Wirkungen, die zu jenen der ersten, der zweiten und der fünften bis achten Ausführungsformen völlig gleich sind, erhalten werden.
  • (Die zwölfte Ausführungsform)
  • Es wird eine Struktur der Halbleitervorrichtung gemäß einer zwölften Ausführungsform beschrieben. 30 ist eine graphische Darstellung einer Struktur der Halbleitervorrichtung gemäß der zwölften Ausführungsform. 30(a) stellt ein ebenes Layout des Relaxationsbereichs 20 des elektrischen Feldes dar, während 30(b) die Verteilung der Störstellenkonzentration des Relaxationsbereichs 20 des elektrischen Feldes darstellt. Die Halbleitervorrichtung gemäß der zwölften Ausführungsform unterscheidet sich von der Halbleitervorrichtung gemäß der neunten Ausführungsform insofern, als im Wesentlichen in allen der zweiten Unterbereiche 22 die Abschnitte 32 der zweiten Unterbereiche selektiv in einem vorgegebenen Intervall entlang der tangentialen Richtung Y angeordnet sind. Insbesondere ist der Bereich 30b äquivalenter Konzentration, der aus einer Kombination aus einem vierten Unterbereich 20b und einem benachbarten ersten Unterbereich 21 besteht, den ersten JTE-Bereich 4 konzentrisch umgebend mehrfach angeordnet (dem das Bezugszeichen 30b zugewiesen ist und der durch 13 horizontale Pfeile mit Doppelspitze, die entlang der Normalenrichtung X kontinuierlich sind, angegeben ist).
  • Je weiter auswärts die vierten Unterbereiche 20b angeordnet sind, desto geringer ist das Verhältnis des Abschnitts 32 des zweiten Unterbereichs zum zweiten Unterbereich 22. Mit anderen Worten, die Teilung oder die Breite entlang der tangentialen Richtung Y wird so geändert, dass die durchschnittliche Störstellenkonzentration des vierten Unterbereichs 20b zunimmt, je weiter einwärts sich die Anordnung befindet, wobei die Abschnitte 32 der zweiten Unterbereiche in den zweiten Unterbereichen 22 angeordnet und so eingestellt sind, dass die durchschnittliche Störstellenkonzentration des Bereichs 30b äquivalenter Konzentration abnimmt, je weiter auswärts sich die Anordnung befindet. Die Verteilung der durchschnittlichen Störstellenkonzentration der Bereiche 30b äquivalenter Konzentration ist durch die punktierten Linien in 30(b) angegeben. Folglich kann die durchschnittliche Störstellenkonzentration der ersten bis vierten Abschnitte 61 bis 64 in einer Richtung von der Innenseite zur Außenseite allmählich verringert werden, wobei die elektrische Feldstärke an der Grenzfläche mit dem benachbarten Bereich 30b äquivalenter Konzentration in den Abschnitten 61 bis 64 verringert werden kann. Weil ferner die durchschnittlichen Störstellenkonzentrationen in den ersten bis vierten Abschnitten 61 bis 64 in einer Richtung von der Innenseite zur Außenseite allmählich verringert werden können, kann die Verteilung der Störstellenkonzentration des Relaxationsbereichs 20 des elektrischen Feldes näher an die ideale Verteilung der Störstellenkonzentration der allmählichen Abnahme von der Innenseite zur Außenseite gebracht werden. Die durchschnittlichen Störstellenkonzentrationen der ersten bis vierten Abschnitte 61 bis 64 können durch einen vorgegebenen Anstieg in einer Richtung von der Innenseite zur Außenseite allmählich verringert werden, wobei die zweiten Unterbereiche 22, in denen der Abschnitt 32 des zweiten Unterbereichs nicht angeordnet ist, vorhanden sein können.
  • Wie oben beschrieben worden ist, können gemäß der zwölften Ausführungsform Wirkungen, die zu jenen der ersten, der dritten und der fünften bis siebenten und der neunten Ausführungsformen völlig gleich sind, erhalten werden.
  • (Die dreizehnte Ausführungsform)
  • Es wird eine Struktur der Halbleitervorrichtung gemäß einer dreizehnten Ausführungsform beschrieben. 31 ist eine graphische Darstellung einer Struktur der Halbleitervorrichtung gemäß der dreizehnten Ausführungsform. 31 stellt vergrößerte Ansichten des Relaxationsbereichs 20 des elektrischen Feldes in 1 dar. Die 31(a) und 31(b) stellen vergrößerte Ansichten eines ebenen Layouts bzw. einer Querschnittsansicht des Relaxationsbereichs 20 des elektrischen Feldes dar. 31(c) stellt die Verteilung der p-Störstellenkonzentration an der Schnittlinie C-C' in 31(a) dar. Die 32 und 33 sind graphische Darstellungen eines Beispiels der Breiten der ersten und zweiten Unterbereiche der Abschnitte in 31. In 32 ist ein Speicher entlang der horizontalen Achse ein Bereich 30 äquivalenter Konzentration (ein Bereich, der eine Kombination aus benachbarten ersten und zweiten Unterbereichen 21, 22 enthält), wobei die Breiten x1, x2 der ersten und der zweiten Unterbereiche 21, 22 für jeden Bereich 30 äquivalenter Konzentration entlang der vertikalen Achse graphisch dargestellt sind (ähnlich in den 35, 37, 39, 41 und 45).
  • Die Halbleitervorrichtung gemäß der dreizehnten Ausführungsform unterscheidet sich von der Halbleitervorrichtung gemäß der siebenten Ausführungsform in den folgenden drei Punkten. Der erste Unterschied ist, dass die Breiten (die Breite in einer Richtung von der Innenseite zur Außenseite) Δx der Abschnitte (hier z. B. der 8 Abschnitte) 71 bis 78, die den Relaxationsbereich 20 des elektrischen Feldes konfigurieren, alle im Wesentlichen gleich sind. Mit anderen Worten, der Relaxationsbereich 20 des elektrischen Feldes ist durch eine gleiche Breite Δx in 8 Abschnitte 71 bis 78 unterteilt. In jedem der Abschnitte 71 bis 78 sind ähnlich zur siebenten Ausführungsform ein oder mehrere Bereiche 30 äquivalenter Konzentration angeordnet. Die Breiten Δx der jeweiligen Abschnitte 71 bis 78 sind die Summe der Breiten (= x1 + x2) eines oder mehrerer der Bereiche 30 äquivalenter Konzentration, die die jeweiligen Abschnitte bilden. In 31 sind die Bezugszeichen 71 bis 78 sequentiell den Abschnitten von der Innenseite zur Außenseite zugewiesen (ähnlich in den 32, 34 bis 41).
  • Der zweite Unterschied ist, dass die Unterschiede ΔNp der durchschnittlichen Störstellenkonzentration zwischen benachbarten Abschnitten 71 bis 78 gleich sind. Wie oben beschrieben worden ist, sind die Breiten Δx der Abschnitte 71 bis 78 alle gleich, wodurch der Anstieg 70a der durchschnittlichen Störstellenkonzentration (das abnehmende Verhältnis der durchschnittlichen Störstellenkonzentration in der Richtung von der Innenseite zur Außenseite = ΔNp/Δx) des Relaxationsbereichs 20 des elektrischen Feldes, der von der Innenseite zur Außenseite abnimmt, über den gesamten Relaxationsbereich 20 des elektrischen Feldes (d. h., alle der Abschnitte 71 bis 78) konstant ist. In 31(c) ist eine angenähert gerade Linie, die den Anstieg 70a der durchschnittlichen Störstellenkonzentration des Relaxationsbereichs 20 des elektrischen Feldes repräsentiert, durch eine punktierte Linie angegeben (ähnlich in den 34(c), 46(b) und 47(b)). In jedem der Abschnitte 71 bis 78 sind ähnlich zur siebenten Ausführungsform ein oder mehrere der Bereiche 30 äquivalenter Konzentration der gleichen Bedingungen angeordnet. Deshalb sind die durchschnittlichen Störstellenkonzentrationen jedes der Abschnitte 71 bis 78 gleich der durchschnittlichen Störstellenkonzentration Np der darin angeordneten Bereiche 30 äquivalenter Konzentration. Mit anderen Worten, die durchschnittliche Störstellenkonzentration jedes der Abschnitte 71 bis 78 wird durch Gleichung 3 berechnet.
  • Bei der Bildung des Relaxationsbereichs 20 des elektrischen Feldes werden die Breiten x1, x2 der ersten und der zweiten Unterbereiche 21, 22 so bestimmt, dass die Unterschiede ΔNp der durchschnittlichen Störstellenkonzentration zwischen benachbarten Bereichen 71 bis 78 alle konstant sind und die Breiten Δx der Abschnitte 71 bis 78 alle im Wesentlichen konstant sind. Obwohl die kleinste Struktur des Bereichs 30 äquivalenter Konzentration auf die durch die Breiten x1, x2 der ersten und der zweiten Unterbereiche 21, 22 und die Prozessbegrenzungen bestimmte kleinste Größe gesetzt sein kann, muss die kleinste Struktur des Bereichs 30 äquivalenter Konzentration nicht angeordnet sein. Mit anderen Worten, die ersten und die zweiten Unterbereiche 21, 22 können mit den vorgegebenen Breiten x1, x2 zyklisch angeordnet sein, so dass der Anstieg 70a der durchschnittlichen Störstellenkonzentration des Relaxationsbereichs 20 des elektrischen Feldes über den gesamten Relaxationsbereich 20 des elektrischen Feldes konstant ist.
  • Selbst wenn der Anstieg 70a der durchschnittlichen Störstellenkonzentration des Relaxationsbereichs 20 des elektrischen Feldes so gesetzt ist, dass er über den gesamten Relaxationsbereich 20 des elektrischen Feldes konstant ist, tritt ferner an einer Grenzfläche 20f des zweiten JTE-Bereichs 5 und des Relaxationsbereichs 20 des elektrischen Feldes der Unterschied Δnp1 der p-Störstellenkonzentration des zweiten JTE-Bereichs 5 und des achten Abschnitts 78 ganz außen in dem Relaxationsbereich 20 des elektrischen Feldes (dem Bereich 30 äquivalenter Konzentration) auf. Der Unterschied Δnp1 der p-Störstellenkonzentration des zweiten JTE-Bereichs 5 und des achten Abschnitts 78 kann durch das Vergrößern der Breite des Relaxationsbereichs 20 des elektrischen Feldes vorteilhaft verringert werden. Der Grund dafür ist, dass die Konzentration des elektrischen Feldes in der Nähe der Grenzfläche 20f des zweiten JTE-Bereichs 5 und des Relaxationsbereichs 20 des elektrischen Feldes relaxiert und die Durchbruchspannung des zweiten JTE-Bereichs 5 vergrößert ist.
  • Ähnlich tritt der Unterschied Δnph der p-Störstellenkonzentration des ersten JTE-Bereichs 4 und des ersten Abschnitts 71 (des Bereichs 30 äquivalenter Konzentration) ganz innen im Relaxationsbereich 20 des elektrischen Feldes ferner an einer Grenzfläche 20g des ersten JTE-Bereichs 4 und des Relaxationsbereichs 20 des elektrischen Feldes auf. Der Unterschied Δnph der p-Störstellenkonzentration beeinflusst außerdem die elektrische Feldstärke in der Nähe der Grenzfläche 20g des ersten JTE-Bereichs 4 und des Relaxationsbereichs 20 des elektrischen Feldes und beeinflusst die Durchbruchspannung des ersten JTE-Bereichs 4. Deshalb kann der Unterschied Δnph der p-Störstellenkonzentration des ersten JTE-Bereichs 4 und des ersten Abschnitts 71 so klein wie möglich gemacht werden, wobei die Durchbruchspannung des ersten JTE-Bereichs 4 vergrößert werden kann.
  • Der Minimalwert des Unterschieds Δnph der p-Störstellenkonzentration des ersten JTE-Bereichs 4 und des ersten Abschnitts 71 ist durch die Breiten Δx der Abschnitte 71 bis 78, die durch eine Abschnittsanzahl des Relaxationsbereichs 20 des elektrischen Feldes und die minimale Größe der Breite x2 der zweiten Unterbereiche 22, die durch die Prozessgrenzen bestimmt ist, bestimmt sind, eindeutig bestimmt.
  • Die durchschnittliche Störstellenkonzentration des ersten Abschnitts 71 kann ein Wert nah bei der durchschnittlichen Störstellenkonzentration des ersten JTE-Bereichs 4 sein und kann vorteilhaft 90 Prozent oder mehr der durchschnittlichen Störstellenkonzentration des ersten JTE-Bereichs 4 betragen. Mit anderen Worten, der Unterschied Δnph der p-Störstellenkonzentration des ersten JTE-Bereichs 4 und des ersten Abschnitts 71 kann vorteilhaft 10 Prozent oder weniger der durchschnittlichen Störstellenkonzentration des ersten JTE-Bereichs 4 betragen.
  • Wenn die Breite des Relaxationsbereichs 20 des elektrischen Feldes z. B. 60 μm beträgt, ist der Relaxationsbereich 20 des elektrischen Feldes in 8 Abschnitte, die Abschnitte 71 bis 78, die die Breite Δx von 7,5 μm aufweisen, unterteilt, obwohl dies nicht besonders eingeschränkt ist. Die Bedingungen der Abschnitte 71 bis 78 des Relaxationsbereichs 20 des elektrischen Feldes sind wie folgt. Es wird angenommen, dass der Unterschied ΔNp der durchschnittlichen Störstellenkonzentration zwischen den benachbarten Abschnitten 71 bis 78, wenn der Anteil der Störstellenkonzentration des ersten JTE-Bereichs 4 1 ist und der Anteil der Störstellenkonzentration des zweiten JTE-Bereichs 5 0 ist, 0,11 beträgt, d. h., zu den Störstellenkonzentrationen np1, np2 der ersten und der zweiten Unterbereiche 21, 22 äquivalent ist, die jede um 11% abnimmt, je weiter auswärts sich die Anordnung befindet.
  • Unter diesen Bedingungen sind die Breiten x1, x2 der ersten und der zweiten Unterbereiche 21, 22 der Abschnitte 71 bis 78, wenn der Unterschied Δnph der p-Störstellenkonzentration des ersten JTE-Bereichs 4 und des ersten Abschnitts 71 0,91 ist, in 32 dargestellt. Unter den Breiten x1, x2 der ersten und der zweiten Unterbereiche 21, 22, die in 32 dargestellt sind, sind die ausführlichen Werte der Breiten x1, x2 der ersten und der zweiten Unterbereiche 21, 22 in den ersten bis vierten Abschnitten 71 bis 74 in 33 dargestellt. Es wird angenommen, dass die minimale Größe der Breiten x1, x2 der ersten und der zweiten Unterbereiche 21, 22, die durch die Prozessbegrenzungen bestimmt ist, z. B. 0,7 μm beträgt.
  • Wie in den 32 und 33 dargestellt ist, ist einer der Bereiche 30 äquivalenter Konzentration in dem ersten Abschnitt 71 angeordnet (1 Zyklus). Die Breiten x1, x2 der ersten und der zweiten Unterbereiche 21, 22, die diesen Bereich 30 äquivalenter Konzentration konfigurieren, sind 6,8 μm bzw. 0,7 μm. Die Breite Δx des ersten Abschnitts 71 beträgt 7,5 μm und ist gleich der Breite des einen Bereichs 30 äquivalenter Konzentration, der den ersten Abschnitt 71 konfiguriert. Der Anteil der durchschnittlichen Störstellenkonzentration des ersten Abschnitts 71 ist 0,91, der gleiche wie der Unterschied Δnph der p-Störstellenkonzentration des ersten JTE-Bereichs 4 und des ersten Abschnitts 71.
  • In dem zweiten Abschnitt 72 sind zwei der Bereiche 30 äquivalenter Konzentration angeordnet (2 Zyklen). Die Breiten x1, x2 der ersten und der zweiten Unterbereiche 21, 22, die diese Bereiche 30 äquivalenter Konzentration konfigurieren, sind 3,01 μm bzw. 0,74 μm, wobei deren Summe (die Breite des Bereichs 30 äquivalenter Konzentration) 3,75 μm ist. Die Breite Δx des zweiten Abschnitts 72 ist die Summe (3,75 μm × 2 = 7,5 μm) der Breiten der beiden Bereiche 30 äquivalenter Konzentration, die den zweiten Abschnitt 72 konfigurieren. Der Anteil der durchschnittlichen Störstellenkonzentration des zweiten Abschnitts 72 ist um 0,11 geringer als der Anteil der durchschnittlichen Störstellenkonzentration des ersten Abschnitts 71, d. h., 0,80 (= 0,91 – 0,11).
  • In dem dritten Abschnitt 73 sind zwei der Bereiche 30 äquivalenter Konzentration angeordnet (2 Zyklen). Die Breiten x1, x2 der ersten und der zweiten Unterbereiche 21, 22, die diese Bereiche 30 äquivalenter Konzentration konfigurieren, sind 2,60 μm bzw. 1,15 μm, wobei deren Summe 3,75 μm ist. Die Breite Δx des dritten Abschnitts 73 ist die Summe (3,75 μm × 2 = 7,5 μm) der Breiten der beiden Bereiche 30 äquivalenter Konzentration, die den dritten Abschnitt 73 konfigurieren. Der Anteil der durchschnittlichen Störstellenkonzentration des dritten Abschnitts 73 ist um 0,11 geringer als der Anteil der durchschnittlichen Störstellenkonzentration des zweiten Abschnitts 72, d. h., 0,69 (= 0,80 – 0,11).
  • In dem vierten Abschnitt 74 sind vier der Bereiche 30 äquivalenter Konzentration angeordnet (4 Zyklen). Die Breiten x1, x2 der ersten und der zweiten Unterbereiche 21, 22, die diese Bereiche 30 äquivalenter Konzentration konfigurieren, sind 0,795 μm bzw. 1,080 μm, wobei deren Summe 1,875 μm ist. Die Breite Δx des vierten Abschnitts 74 ist die Summe der Breiten der vier Bereiche 30 äquivalenter Konzentration, die den vierten Abschnitt 74 konfigurieren (1,875 μm × 4 = 7,5 μm). Der Anteil der durchschnittlichen Störstellenkonzentration des vierten Abschnitts 74 ist um 0,11 geringer als der Anteil der durchschnittlichen Störstellenkonzentration des dritten Abschnitts 73, d. h., 0,58 (= 0,69 – 0,11).
  • Ähnlich sind in dem fünften Abschnitt 75 vier der Bereiche 30 äquivalenter Konzentration angeordnet (4 Zyklen). In jedem der sechsten und siebenten Abschnitte 76, 77 sind zwei der Bereiche 30 äquivalenter Konzentration angeordnet (2 Zyklen). In dem achten Abschnitt 78 ist einer der Bereiche 30 äquivalenter Konzentration angeordnet (1 Zyklus). Mit anderen Worten, in dem vorliegenden Beispiel sind jeweils 18 der ersten und der zweiten Unterbereiche 21, 22 in dem Relaxationsbereich 20 des elektrischen Feldes angeordnet. Die Beschreibung der ausführlichen Werte der Breiten x1, x2 der ersten und der zweiten Unterbereiche 21, 22 in den fünften bis achten Abschnitten 75 bis 78 wird weggelassen. Die Anteile der durchschnittlichen Störstellenkonzentrationen der fünften bis achten Abschnitte 75 bis 78 nehmen jeder um 0,11 ab, je weiter auswärts sich die Anordnung befindet, d. h., 0,47, 0,36, 0,25 bzw. 0,14. Der Unterschied Δnp1 der p-Störstellenkonzentration des zweiten JTE-Bereichs 5 und des achten Abschnitts 78 ist 0,14.
  • Die Breiten x1, x2 der ersten und der zweiten Unterbereiche 21, 22 werden basierend auf der durchschnittlichen Störstellenkonzentration N und der Breite des Bereichs 30 äquivalenter Konzentration, der durch die ersten und die zweiten Unterbereiche 21, 22 konfiguriert ist, bestimmt. Insbesondere sind die Breiten der Bereiche 30 äquivalenter Konzentration Werte, die durch das Teilen der Breiten Δx der jeweiligen Abschnitte 71 bis 78, in denen die Bereiche 30 äquivalenter Konzentration angeordnet sind, durch die Anzahl (die Zyklen) der Bereiche 30 äquivalenter Konzentration in den jeweiligen Abschnitten 71 bis 78 erhalten werden. Die durchschnittliche Störstellenkonzentration des ersten Abschnitts 71 ist ein Wert, der durch das Subtrahieren des Unterschieds Δnph der vorgegebenen p-Störstellenkonzentration des ersten JTE-Bereichs 4 von der Störstellenkonzentration des ersten JTE-Bereichs 4 erhalten wird. Die durchschnittlichen Störstellenkonzentrationen der zweiten bis achten Abschnitte 72 bis 78 sind die Werte, die durch das Subtrahieren des Unterschieds ΔNp der durchschnittlichen Störstellenkonzentration zwischen den benachbarten Abschnitten 71 bis 78 von den jeweiligen durchschnittlichen Störstellenkonzentrationen der benachbarten Abschnitte 71 bis 77 auf der Innenseite erhalten werden. Die Breiten x1, x2 der ersten und der zweiten Unterbereiche 21, 22 sind Werte, so dass die Summe (= x1 + x2) im Wesentlichen gleich der Breite des Bereichs 30 äquivalenter Konzentration wird, der durch die ersten und die zweiten Unterbereiche 21, 22 konfiguriert ist, und die durchschnittliche Störstellenkonzentration N der Bereiche 30 äquivalenter Konzentration gleich der durchschnittlichen Störstellenkonzentration der Abschnitte 71 bis 78 wird, in denen die Bereiche 30 äquivalenter Konzentration angeordnet sind, wobei die Breiten x1, x2 unter Verwendung der Gleichung 3 berechnet werden.
  • Beim Bestimmen der Breiten x1, x2 der ersten und der zweiten Unterbereiche 21, 22 ist ein dritter Unterschied von der siebenten Ausführungsform, dass die Breiten x1 der ersten Unterbereiche 21 nicht abnehmen müssen, je weiter auswärts sich die Anordnung befindet, und dass die Breiten x2 aller der zweiten Unterbereiche 22 nicht konstant sein müssen. Wie in 32 dargestellt ist, können z. B. die Breiten xi der ersten Unterbereiche 21 des sechsten und des achten Abschnitts 76, 78 (der durch die Pfeile 76a, 78a angegebenen Abschnitte) größer als die Breiten x1 der ersten Unterbereiche 21 des fünften und des siebenten Abschnitts 75, 77 jeweils auf deren Innenseiten sein. Ferner können die Breiten x2 der zweiten Unterbereiche 22 vergrößert sein, je weiter auswärts sich die Anordnung befindet, wobei in diesem Fall, wie in 32 dargestellt ist, die Breite x2 der zweiten Unterbereiche 22 des dritten Abschnitts 73 (des durch den Pfeil 73a angegebenen Abschnitts) größer als die Breite x2 der zweiten Unterbereiche 22 des vierten Abschnitts 74 auf deren Außenseite sein kann. Mit anderen Worten, die Breiten x1, x2 der ersten und der zweiten Unterbereiche 21, 22 müssen bezüglich der Breiten x1, x2 der ersten und der zweiten Unterbereiche 21, 22, die auf deren Innenseite oder Außenseite benachbart sind, keine Regelmäßigkeit aufweisen.
  • Ferner können die Zyklen der Bereiche 30 äquivalenter Konzentration in den Abschnitten verschieden geändert werden. 34 ist eine graphische Darstellung eines weiteren Beispiels einer Struktur der Halbleitervorrichtung gemäß der dreizehnten Ausführungsform. Die 34(a) und 34(b) stellen vergrößerte Ansichten eines ebenen Layouts bzw. einer Querschnittsansicht des Relaxationsbereichs 20 des elektrischen Feldes dar. 34(c) stellt die Verteilung der p-Störstellenkonzentration an einer Schnittlinie D-D' in 34(a) dar. 35 ist eine graphische Darstellung, die ein Beispiel der Breiten der ersten und der zweiten Unterbereiche der in 34 dargestellten Abschnitte darstellt. Die 34 und 35 stellen z. B. einen Fall dar, in dem zwei der Bereiche 30 äquivalenter Konzentration in jedem der vierten und der fünften Abschnitte 74, 75 angeordnet sind (2 Zyklen). Die Bedingungen der anderen Abschnitte als der vierten und der fünften Abschnitte 74, 75 des Relaxationsbereichs 20 des elektrischen Feldes, die in 34 dargestellt sind, sind die gleichen wie jene des Relaxationsbereichs 20 des elektrischen Feldes, der in 31 dargestellt ist. Die 34(c) und 31(c) veranschaulichen, dass sich der Anstieg 70a der durchschnittlichen Störstellenkonzentration des Relaxationsbereichs 20 des elektrischen Feldes nicht ändert. Mit anderen Worten, der Anstieg 70a der durchschnittlichen Störstellenkonzentration des Relaxationsbereichs 20 des elektrischen Feldes kann durch die Breiten der Abschnitte 71 bis 78 und den Unterschied ΔNp der durchschnittlichen Störstellenkonzentration zwischen benachbarten Abschnitten 71 bis 78 ungeachtet der Zyklen des Bereichs 30 äquivalenter Konzentration in den jeweiligen Abschnitten 71 bis 78 bestimmt sein.
  • Wie oben beschrieben worden ist, können gemäß der dreizehnten Ausführungsform Wirkungen, die zu jenen der ersten und der siebenten Ausführungsform völlig gleich sind, erhalten werden. Ferner kann gemäß der dreizehnten Ausführungsform der Anstieg der durchschnittlichen Störstellenkonzentration des Relaxationsbereichs des elektrischen Feldes über den gesamten Relaxationsbereich des elektrischen Feldes mit einer durchschnittlichen Störstellenkonzentration, die vorgegebenen elektrischen Eigenschaften entspricht (die Durchbruchspannung aufrechterhält usw.), konstant gemacht werden. Im Ergebnis kann das elektrische Feld zwischen dem ersten JTE-Bereich und dem zweiten JTE-Bereich weiter relaxieren.
  • Ferner kann gemäß der dreizehnten Ausführungsform der Anstieg der durchschnittlichen Störstellenkonzentration des Relaxationsbereichs des elektrischen Feldes mit der Breite des Relaxationsbereichs des elektrischen Feldes bestimmt werden, was es ermöglicht, dass die Breite des Relaxationsbereichs des elektrischen Feldes verringert werden kann, so dass sie sich innerhalb eines möglichen Bereichs befindet. Deshalb kann die Durchbruchspannung des Abschnitts der Randabschlussstruktur vergrößert werden, ohne die Breite des Abschnitts der Randabschlussstruktur zu vergrößern.
  • (Die vierzehnte Ausführungsform)
  • Es wird eine Struktur der Halbleitervorrichtung gemäß einer vierzehnten Ausführungsform beschrieben. 36 ist eine graphische Darstellung einer Struktur der Halbleitervorrichtung gemäß der vierzehnten Ausführungsform. In 36 stellen (a) und (b) vergrößerte Ansichten des Relaxationsbereichs 20 des elektrischen Feldes in 1 dar. Die 36(a) und 36(b) stellen vergrößerte Ansichten eines ebenen Layouts bzw. einer Querschnittsansicht des Relaxationsbereichs 20 des elektrischen Feldes dar. 36(c) stellt die Verteilung der p-Störstellenkonzentration an einer Schnittlinie E-E in 36(a) dar. 37 ist eine graphische Darstellung, die ein Beispiel der Breiten der ersten und der zweiten Unterbereiche in den in 36 dargestellten Abschnitten darstellt.
  • Die Halbleitervorrichtung gemäß der vierzehnten Ausführungsform unterscheidet sich von der Halbleitervorrichtung gemäß der dreizehnten Ausführungsform insofern, als der Unterschied ΔNp der durchschnittlichen Störstellenkonzentration zwischen benachbarten Abschnitten 71 bis 78 verringert ist, um einen Anstieg 70b der durchschnittlichen Störstellenkonzentration des Relaxationsbereichs 20 des elektrischen Feldes allmählich zu machen. In 36(c) ist eine angenähert gerade Linie, die den Anstieg 70b der durchschnittlichen Störstellenkonzentration des Relaxationsbereichs 20 des elektrischen Feldes repräsentiert, durch eine punktierte Linie angegeben (ähnlich in den 38(c), 44(c)). Der Anstieg 70b der durchschnittlichen Störstellenkonzentration des Relaxationsbereichs 20 des elektrischen Feldes ist z. B. in 36(c) dargestellt, wenn der Unterschied ΔNp der durchschnittlichen Störstellenkonzentration zwischen benachbarten Abschnitten 71 bis 78 0,055 ist. Wie in den 36 und 37 dargestellt ist, ist hier einer der Bereiche 30 äquivalenter Konzentration in jedem der ersten und der zweiten Abschnitte 71, 72 angeordnet (1 Zyklus); sind zwei der Bereiche 30 äquivalenter Konzentration in jedem der ersten bis zweiten Abschnitte 73 bis 76 angeordnet (2 Zyklen); und sind vier der Bereiche 30 äquivalenter Konzentration in den siebenten und den achten Abschnitten 77, 78 angeordnet (4 Zyklen).
  • In der vierzehnten Ausführungsform ist der Anstieg 70b der durchschnittlichen Störstellenkonzentration des Relaxationsbereichs 20 des elektrischen Feldes allmählich, wodurch die Relaxationswirkung des elektrischen Feldes in dem Relaxationsbereich 20 des elektrischen Feldes vergrößert werden kann. Ferner ist der Zyklus der Bereiche 30 äquivalenter Konzentration in den siebenten und achten Abschnitten 77, 78 auf der Außenseite vergrößert, was es ermöglicht, dass die Relaxationswirkung des elektrischen Feldes in dem Relaxationsbereich 20 des elektrischen Feldes vergrößert wird. Andererseits ist der Anstieg 70b der durchschnittlichen Störstellenkonzentration des Relaxationsbereichs 20 des elektrischen Feldes allmählich, wodurch der Unterschied Δnp1 der p-Störstellenkonzentration des zweiten JTE-Bereichs 5 und des achten Abschnitts 78 zunimmt. Obwohl die Konzentration des elektrischen Feldes an der Grenzfläche 20f des zweiten JTE-Bereichs 5 und des Relaxationsbereichs 20 des elektrischen Feldes eine Sorge ist, kann dieser Punkt z. B. durch die sechzehnte und die achtzehnte Ausführungsform aufgelöst werden. Ferner ist der Unterschied Δnp1 der p-Störstellenkonzentration des zweiten JTE-Bereichs 5 und des achten Abschnitts 78 verringert, wodurch, wenn der Unterschied Δnph der p-Störstellenkonzentration des ersten JTE-Bereichs 4 und des ersten Abschnitts 71 zunimmt, die Konzentration des elektrischen Feldes an der Grenzfläche 20g des ersten JTE-Bereichs 4 und des Relaxationsbereichs 20 des elektrischen Feldes eine Sorge ist. Dieser Punkt kann z. B. durch die sechzehnte und die siebzehnte Ausführungsform aufgelöst werden.
  • Die Breiten x1, x2 der ersten und der zweiten Unterbereiche 21, 22 der Abschnitte 71 bis 78, die zu der dreizehnten Ausführungsform ähnlich sind, können basierend auf der Abschnittsanzahl des Relaxationsbereichs 20 des elektrischen Feldes und dem Unterschied ΔNp der durchschnittlichen Störstellenkonzentration benachbarter Abschnitte 71 bis 78 verschieden geändert werden. 37 stellt ein Beispiel dar, in dem die Breiten x2 der zweiten Unterbereiche 22 in Wesentlichen konstant sind, wobei die Breiten x2 der zweiten Unterbereiche 22 der dritten und der siebenten Abschnitte 73, 77 jede größer als die Breiten x2 der zweiten Unterbereiche 22 der vierten und der achten Abschnitte 74, 78 auf deren jeweiligen Außenseiten sind.
  • Die Zyklen der Bereiche 30 äquivalenter Konzentration in den Abschnitten können verschieden geändert werden. 38 ist eine graphische Darstellung, die ein weiteres Beispiel der Struktur der Halbleitervorrichtung gemäß der vierzehnten Ausführungsform darstellt. Die 38(a) und 38(b) stellen vergrößerte Ansichten eines ebenen Layouts bzw. einer Querschnittsansicht des Relaxationsbereichs 20 des elektrischen Feldes dar. 38(c) stellt die Verteilung der p-Störstellenkonzentration an einer Schnittlinie F-F in 38(a) dar. 39 ist eine graphische Darstellung, die ein Beispiel der Breiten der ersten und der zweiten Unterbereiche in den in 38 dargestellten Abschnitten darstellt. Die 38 und 39 stellen z. B. einen Fall dar, in dem einer der Bereiche 30 äquivalenter Konzentration in dem siebenten Abschnitt 77 angeordnet ist (1 Zyklus) und zwei der Bereiche 30 äquivalenter Konzentration in dem achten Abschnitt 78 angeordnet sind (2 Zyklen). Die Bedingungen der anderen Abschnitte als der vierten und der fünften Abschnitte 74, 75 des Relaxationsbereichs 20 des elektrischen Feldes, der in 38 dargestellt ist, sind die gleichen wie jene des Relaxationsbereichs 20 des elektrischen Feldes, der in 36 dargestellt ist. Ähnlich zu dem anderen Beispiel der dreizehnten Ausführungsform (siehe die 34 und 35) ändert sich in den 38(c) und 36(c) der Anstieg 70b der durchschnittlichen Störstellenkonzentration des Relaxationsbereichs 20 des elektrischen Feldes nicht.
  • Wie oben beschrieben worden ist, können gemäß der vierzehnten Ausführungsform Wirkungen, die zu jenen der siebenten und der dreizehnten Ausführungsform völlig gleich sind, erhalten werden. Gemäß der vierzehnten Ausführungsform wird der Anstieg der durchschnittlichen Störstellenkonzentration des Relaxationsbereichs des elektrischen Feldes allmählich gemacht, was es ermöglicht, dass die Durchbruchspannung eines Abschnitts (eines Abschnitts auf der Seite des ersten JTE-Bereichs) auf der Innenseite des Abschnitts der Randabschlussstruktur weiter vergrößert wird.
  • (Die fünfzehnte Ausführungsform)
  • Es wird eine Struktur einer Halbleitervorrichtung gemäß einer fünfzehnten Ausführungsform beschrieben. Die Halbleitervorrichtung gemäß der fünfzehnten Ausführungsform ist eine Halbleitervorrichtung, in der der Relaxationsbereich 20 des elektrischen Feldes der Halbleitervorrichtung gemäß der dreizehnten Ausführungsform (siehe die 31 bis 33) auf die ersten bis dritten Relaxationsbereiche 20, 41, 43 des elektrischen Feldes der 3-Zonen-JTE-Struktur ähnlich zu dem anderen Beispiel der siebenten Ausführungsform (siehe 21) angewendet wird. Die Anordnung der ersten bis dritten Relaxationsbereiche 20, 41, 42 des elektrischen Feldes und deren Unterschied der durchschnittlichen Störstellenkonzentration zu benachbarten JTE-Bereichen können z. B. die gleichen wie jene des anderen Beispiels der siebenten Ausführungsform sein.
  • (Das Beispiel 4)
  • Es wurde eine Verifikation hinsichtlich der Durchbruchspannung des Abschnitts 12 der Randabschlussstruktur der Halbleitervorrichtung gemäß der fünfzehnten Ausführungsform ausgeführt. 40 ist eine graphische Darstellung, die einen Abschnitt der JTE-Struktur einer Halbleitervorrichtung gemäß einem herkömmlichen Beispiel 5 darstellt. Die 40(a) und 40(b) sind Ansichten des ebenen Layouts bzw. der Verteilung der Störstellenkonzentration des Relaxationsbereichs 120 des elektrischen Feldes. 40(c) stellt die Verteilung der p-Störstellenkonzentration an der Schnittlinie CC-CC in 40(a) dar. 41 ist eine graphische Darstellung, die ein Beispiel der Breiten der ersten und der zweiten Unterbereiche der in 40 dargestellten Abschnitte darstellt. 42 ist eine graphische Darstellung der Eigenschaften der Eigenschaften der Durchbruchspannung des Abschnitts der Randabschlussstruktur der Halbleitervorrichtung gemäß dem Beispiel 4. 42 stellt die Ergebnisse des Simulierens der Durchbruchspannung des Abschnitts 12 der Randabschlussstruktur dar, wenn der Relaxationsbereich 20 des elektrischen Feldes des Beispiels 4 auf die ersten bis dritten Relaxationsbereiche 20, 41, 42 des elektrischen Feldes (siehe 21) der 3-Zonen-JTE-Struktur angewendet wird. Ferner stellt 42 ferner für den Vergleich die Ergebnisse des Simulierens der Durchbruchspannung des Abschnitts 112 der Randabschlussstruktur dar, wenn der Relaxationsbereich 120 des elektrischen Feldes des herkömmlichen Beispiels 5, das in 40 dargestellt ist, auf die ersten bis dritten Relaxationsbereiche 120, 141, 142 des elektrischen Feldes (siehe 19) der herkömmlichen 3-Zonen-JTE-Struktur angewendet wird. In 42 repräsentiert die horizontale Achse die Dosismenge der ersten Ionenimplantation zum Bilden der ersten JTE-Bereiche 4, 104, während die vertikale Achse die Durchbruchspannungen der Abschnitte 12, 112 der Randabschlussstruktur darstellt. Mit anderen Worten, 42 stellt die Abhängigkeit der Durchbruchspannung der Abschnitte 12, 112 der Randabschlussstruktur von der Variation der Dosismenge der Ionenimplantation zum Bilden der ersten JTE-Bereiche 4, 104 dar.
  • Der erste Relaxationsbereich 20 des elektrischen Feldes nach Beispiel 4 ist die JTE-Struktur einer SiC-SBD, die die Konfiguration der Halbleitervorrichtung gemäß der fünfzehnten Ausführungsform aufweist. Insbesondere ist der erste Relaxationsbereich 20 des elektrischen Feldes nach Beispiel 4, wie in der dreizehnten Ausführungsform erläutert ist, durch eine Gesamtmenge von 18 jedes der ersten und der zweiten Unterbereiche 21, 22 konfiguriert, wobei er in 8 Abschnitte (die Abschnitte 71 bis 78) unterteilt ist, in denen einer oder mehrere der Bereiche 30 äquivalenter Konzentration angeordnet sind (siehe die 31 bis 33). Die Breite des ersten Relaxationsbereichs des elektrischen Feldes war 60 μm, während die Breiten Δx der Abschnitte 71 bis 78 jeweils 7,5 μm waren. Der Unterschied Δnph der p-Störstellenkonzentration des ersten JTE-Bereichs 4 und des ersten Abschnitts 71 war 0,91. Das Verhältnis des Unterschieds ΔNp der durchschnittlichen Störstellenkonzentration zwischen den benachbarten Abschnitten 71 bis 78, wenn der Anteil der Störstellenkonzentration des ersten JTE-Bereichs 4 1 ist und der Anteil der Störstellenkonzentration des zweiten JTE-Bereichs 5 0 ist, war 0,11, wobei die durchschnittliche Störstellenkonzentration des ersten Relaxationsbereichs 20 des elektrischen Feldes in einer Auswärtsrichtung durch einen konstanten Anstieg 70a der Konzentration verringert wurde. Die Konfigurationen des zweiten und des dritten Relaxationsbereichs 41, 42 des elektrischen Feldes sind die gleichen wie die des ersten Relaxationsbereichs 20 des elektrischen Feldes. Die Breiten der ersten bis dritten JTE-Bereiche 4 bis 6 und das Verhältnis der Störstellenkonzentration der ersten bis dritten JTE-Bereiche 4 bis 6 sind die gleichen wie jene im Beispiel 3. Die Konfigurationen des aktiven Bereichs 11, der n–-Driftschicht 2, der isolierenden Zwischenschicht 7, der Anodenelektrode 8 und der Elektrodenanschlussfläche 18 sind die gleichen wie jene im Beispiel 3.
  • Wie in den 40 und 41 dargestellt ist, besteht der erste Relaxationsbereich 120 des elektrischen Feldes des herkömmlichen Beispiels 5 aus den ersten Unterbereichen 121 (deren Breite x11 kleiner ist, je weiter auswärts der erste Unterbereich 121 angeordnet ist) und den zweiten Unterbereichen 122 (deren Breite x12 größer ist, je weiter auswärts der zweite Unterbereich 122 angeordnet ist), wobei die ersten Unterbereiche 121 und die zweiten Unterbereiche 122 abwechselnd und wiederholt angeordnet sind. Im herkömmlichen Beispiel 5 ist ein Bereich äquivalenter Konzentration, der eine Kombination aus benachbarten ersten und zweiten Unterbereichen 121, 122 enthält, mehrfach (hier 8) angeordnet, die sequentiell von der Innenseite als die ersten bis achten Bereiche 171 bis 178 äquivalenter Konzentration angenommen werden. Die Gesamtbreite des ersten Relaxationsbereichs 120 des elektrischen Feldes war 60 μm, die gleiche wie die Gesamtbreite des ersten Relaxationsbereichs 20 des elektrischen Feldes im Beispiel 4, wobei die Breiten der Bereiche 171 bis 178 äquivalenter Konzentration alle 7,5 μm waren. Der Unterschied der p-Störstellenkonzentration des ersten JTE-Bereichs 104 und des ersten Bereichs 171 äquivalenter Konzentration war 0,91. Die durchschnittlichen Störstellenkonzentrationen der ersten bis achten Bereiche 171 bis 178 äquivalenter Konzentration waren jeweils die gleichen wie die durchschnittlichen Störstellenkonzentrationen der ersten bis achten Abschnitte 71 bis 78 im Beispiel 4, wobei sie mit einem konstanten Anstieg der Konzentration nach außen abnahmen. Die Konfigurationen des zweiten und des dritten Relaxationsbereichs 141, 142 des elektrischen Feldes waren die gleichen wie die des ersten Relaxationsbereichs 120 des elektrischen Feldes. Die Breite und das Verhältnis der Störstellenkonzentration der ersten bis dritten JTE-Bereiche 104 bis 106 waren die gleichen wie jene der ersten bis dritten JTE-Bereiche 4 bis 6 im Beispiel 4. Die Konfigurationen des aktiven Bereichs 111, der n–-Driftschicht 102, der isolierenden Zwischenschicht 107, der Anodenelektrode 108 und der Elektrodenanschlussfläche 118 waren die gleichen wie jene des aktiven Bereichs 11, der n-Driftschicht 2, der isolierenden Zwischenschicht 7, der Anodenelektrode 8 bzw. der Elektrodenanschlussfläche 18 im Beispiel 4. Das Bezugszeichen 170 ist der Anstieg der durchschnittlichen Störstellenkonzentration des Relaxationsbereichs 120 des elektrischen Feldes.
  • Die Simulationsergebnisse der Durchbruchspannung der Abschnitte 12, 112 der Randabschlussstruktur des Beispiels 4 und des herkömmlichen Beispiels 5, wie sie in 42 dargestellt sind, bestätigen, dass im Beispiel 4 die Durchbruchspannung im Wesentlichen über den gesamten Abschnitt 12 der Randabschlussstruktur höher als die des herkömmlichen Beispiels 5 war. Die Verteilungen der elektrischen Feldstärke der Abschnitte 12, 112 der Randabschlussstruktur in den Zuständen an den Simulationspunkten G1, G2, wo die Dosismenge der Ionenimplantationsform, die die ersten JTE-Bereiche 4, 104 im Beispiel 4 und im herkömmlichen Beispiel 5 bildet, 1,65 × 1013/cm3 war, sind in 43 dargestellt. 43 ist eine graphische Darstellung der Eigenschaften, die die Verteilung der elektrischen Feldstärke der Halbleitervorrichtung nach Beispiel 4 darstellt. Aus den in 43 dargestellten Ergebnissen wurde bestätigt, dass sowohl im Beispiel 4 als auch im herkömmlichen Beispiel 5 die elektrische Feldstärke in der Nähe des Punkts X1 etwa 50 μm auswärts von einer Grenzfläche X0 (0 μm) des p-Schutzrings 3 und des ersten JTE-Bereichs 4 etwa den gleichen Maximalwert zeigt. Aus der Darstellung der maximalen elektrischen Feldstärke in der Nähe des Punkts X1 wird geschätzt, dass die elektrische Feldstärke der dritten JTE-Bereiche 6, 106 und der zweiten JTE-Bereiche 5, 105 weiter auswärts außerdem zunimmt. Im Beispiel 4 wurde bestätigt, dass im Vergleich zum herkömmlichen Beispiel 5 die Amplitude (die Ablenkungsbreite der elektrischen Feldstärke) des elektrischen Feldes an den ersten bis dritten Relaxationsbereichen 20, 41, 42 des elektrischen Feldes klein ist. Mit anderen Worten, der Minimalwert der elektrischen Feldstärke an den ersten bis dritten Relaxationsbereichen 20, 41, 42 des elektrischen Feldes im Beispiel 4 ist im Vergleich zum Minimalwert derselben elektrischen Feldstärke im herkömmlichen Beispiel 5 hoch. Folglich wird im Beispiel 4 geschätzt, dass die elektrische Feldstärke in der Nähe eines Punkts X2 weiter auswärts als der erste Relaxationsbereich 20 des elektrischen Feldes und die elektrische Feldstärke weiter auswärts als der zweite Relaxationsbereich 41 des elektrischen Feldes im Vergleich zum herkömmlichen Beispiel 5 hoch werden. Deshalb wurde im Beispiel 4 bestätigt, dass die elektrische Feldstärke über den gesamten Abschnitt 12 der Randabschlussstruktur höher als im herkömmlichen Beispiel 5 gemacht werden kann und dass die Durchbruchspannung höher als im herkömmlichen Beispiel 5 gemacht werden kann.
  • Wie oben beschrieben worden ist, können gemäß der fünfzehnten Ausführungsform Wirkungen, die zu jenen der siebenten, der dreizehnten und der vierzehnten Ausführungsform völlig gleich sind, erhalten werden.
  • (Die sechzehnte Ausführungsform)
  • Es wird eine Struktur der Halbleitervorrichtung gemäß einer sechzehnten Ausführungsform beschrieben. 44 ist eine graphische Darstellung einer Struktur der Halbleitervorrichtung gemäß der sechzehnten Ausführungsform. 44 stellt eine vergrößerte Ansicht des Relaxationsbereichs 20 des elektrischen Feldes in 1 dar. Die 44(a) und 44(b) stellen vergrößerte Ansichten eines ebenen Layouts bzw. einer Querschnittsansicht des Relaxationsbereichs 20 des elektrischen Feldes dar. 44(c) stellt die Verteilung der p-Störstellenkonzentration an der Schnittlinie H-H' in 44(a) dar. 45 ist eine graphische Darstellung eines Beispiels der Breiten der ersten und der zweiten Unterbereiche in den in 44 dargestellten Abschnitten. Die Halbleitervorrichtung gemäß der sechzehnten Ausführungsform ist eine Halbleitervorrichtung, die durch das Anwenden der vierzehnten Ausführungsform auf die dreizehnte Ausführungsform erhalten wird.
  • Insbesondere weist die Halbleitervorrichtung gemäß der sechzehnten Ausführungsform eine Konfiguration auf, bei der ähnlich zur vierzehnten Ausführungsform ein Anstieg 70b der durchschnittlichen Störstellenkonzentration des Relaxationsbereichs 20 des elektrischen Feldes allmählich ist, wobei ähnlich zur dreizehnten Ausführungsform die Unterschiede Δnph, Δnp1 der p-Störstellenkonzentration des Relaxationsbereichs 20 des elektrischen Feldes und des ersten und des zweiten JTE-Bereichs 4, 5 klein sind. Ferner sind insbesondere die Abschnittsanzahl des Relaxationsbereichs 20 des elektrischen Feldes und der Unterschied ΔNp der durchschnittlichen Störstellenkonzentration zwischen benachbarten Abschnitten so bestimmt, um den vorgegebenen Anstieg 70b der durchschnittlichen Störstellenkonzentration des Relaxationsbereichs 20 des elektrischen Feldes und die vorgegebenen Unterschiede Δnph, Δnp1 der p-Störstellenkonzentrationen des Relaxationsbereichs 20 des elektrischen Feldes und des ersten und des zweiten JTE-Bereichs 4, 5 zu erhalten.
  • In den 44 und 45 ist z. B. ein Fall dargestellt, in dem der Relaxationsbereich 20 des elektrischen Feldes in 14 Abschnitte, die Abschnitte 71 bis 84, unterteilt war, die die Breite Δx von 5,5 μm aufweisen, und in dem der Unterschied ΔNp der durchschnittlichen Störstellenkonzentration zwischen benachbarten Abschnitten 0,055 war. Die Bezugszeichen 71 bis 84 sind den Abständen sequentiell von der Innenseite zur Außenseite zugewiesen. Einer der Bereiche 30 äquivalenter Konzentration ist in jedem der ersten bis dritten, dreizehnten und vierzehnten Abschnitte 71 bis 73, 83, 84 angeordnet (1 Zyklus), während zwei der Bereiche 30 äquivalenter Konzentration in jedem der vierten bis zwölften Abschnitte 74 bis 82 angeordnet sind (2 Zyklen). Die Breiten x1, x2 der ersten und der zweiten Unterbereiche 21, 22 in den Abschnitten 71 bis 78 können ähnlich zur dreizehnten Ausführungsform basierend auf der Abschnittsanzahl des Relaxationsbereichs 20 des elektrischen Feldes und des Unterschieds ΔNp der durchschnittlichen Störstellenkonzentration zwischen benachbarten Bereichen 71 bis 84 variabel geändert werden. Hier ist ein Zustand, in dem sich die Breiten x1, x2 der ersten und der zweiten Unterbereiche 21, 22 in einer Richtung von der Innenseite zur Außenseite im Wesentlichen ähnlich zur dreizehnten Ausführungsform unterscheiden, dargestellt. In diesem Fall ist die Breite des Relaxationsbereichs 20 des elektrischen Feldes 77 μm.
  • Wie oben beschrieben worden ist, können gemäß der sechzehnten Ausführungsform Wirkungen, die zu jenen der siebenten, der dreizehnten und der vierzehnten Ausführungsform völlig gleich sind, erhalten werden. Ferner kann gemäß der sechzehnten Ausführungsform die Durchbruchspannung des Abschnitts der Randabschlussstruktur, der eine lange Breite des Relaxationsbereichs des elektrischen Feldes aufweist, vergrößert werden, wobei der Spielraum der Dosismenge zum Bilden des ersten JTE-Bereichs erweitert werden kann.
  • (Die siebzehnte Ausführungsform)
  • Es wird eine Struktur der Halbleitervorrichtung gemäß einer siebzehnten Ausführungsform beschrieben. 46 ist eine graphische Darstellung einer Struktur der Halbleitervorrichtung gemäß der siebzehnten Ausführungsform. 46(a) stellt ein ebenes Layout des Relaxationsbereichs 20 des elektrischen Feldes dar, während 46(b) die Verteilung der Störstellenkonzentration des Relaxationsbereichs 20 des elektrischen Feldes darstellt. Die Halbleitervorrichtung gemäß der siebzehnten Ausführungsform weist eine Konfiguration auf, die durch das Anwenden der dritten Ausführungsform auf die dreizehnten bis sechzehnten Ausführungsformen erhalten wird. 46 stellt einen Fall dar, in dem die dritte Ausführungsform auf die vierzehnte Ausführungsform angewendet ist.
  • Insbesondere sind die Abschnitte 32 des zweiten Unterbereichs, die eine Störstellenkonzentration aufweisen, die höher als die der zweiten Unterbereiche 22 ist, in einem vorgegebenen Intervall entlang der tangentialen Richtung Y in allen der zweiten Unterbereiche 22, die in dem ersten Abschnitt 71 ganz innen im Relaxationsbereich 20 des elektrischen Feldes angeordnet sind, selektiv angeordnet. Mit anderen Worten, der erste Unterbereich 21 und der vierte Unterbereich 20b, der durch den zweiten Unterbereich 22 und die Abschnitte 32 des zweiten Unterbereichs konfiguriert ist, sind abwechselnd und wiederholt entlang der Normalenrichtung X in dem ersten Abschnitt 71 ganz innen in dem Relaxationsbereich 20 des elektrischen Feldes angeordnet, wobei einer oder mehrere der Bereiche 30b äquivalenter Konzentration, die aus einer Kombination aus einem vierten Unterbereich 20b und einem benachbarten ersten Unterbereich 21 bestehen, zyklisch angeordnet sind. Folglich ist ähnlich zur dritten Ausführungsform der Unterschied Δnph der p-Störstellenkonzentration des ersten JTE-Bereichs 4 und des ersten Abschnitts 71 (des Bereichs 30b äquivalenter Konzentration) ganz innen im Relaxationsbereich 20 des elektrischen Feldes (siehe 3(c)) verringert. Wenn z. B. das Verhältnis der Störstellenkonzentration der zweiten Unterbereiche 22 und der Abschnitte 32 der zweiten Unterbereiche des ersten Abschnitts 71 1:1 ist, kann der Durchschnitt des Anteils der Störstellenkonzentration des ersten Abschnitts 71 auf etwa 0,95 vergrößert werden.
  • Ferner kann der zweite Unterbereich 22 ganz innen allein als der vierte Unterbereich 20b festgelegt sein, in dem die Abschnitte 32 des zweiten Unterbereichs angeordnet sind.
  • Wie oben beschrieben worden ist, können gemäß der siebzehnten Ausführungsform Wirkungen, die zu jenen der siebenten Ausführungsform völlig gleich sind, erhalten werden. Ferner kann gemäß der siebzehnten Ausführungsform die durchschnittliche Störstellenkonzentration des innersten Abschnitts des Relaxationsbereichs des elektrischen Feldes nah bei der Störstellenkonzentration des ersten JTE-Bereichs hergestellt werden, was ermöglicht, dass eine Durchbruchspannung eines Abschnitts auf der Innenseite des Abschnitts der Randabschlussstruktur vergrößert wird.
  • (Die achtzehnte Ausführungsform)
  • Es wird eine Struktur der Halbleitervorrichtung gemäß einer achtzehnten Ausführungsform beschrieben. 47 ist ein Grundriss, der ein ebenes Layout der Halbleitervorrichtung gemäß der achtzehnten Ausführungsform darstellt. 47(a) stellt ein ebenes Layout des Relaxationsbereichs 20 des elektrischen Feldes dar, während 47(b) die Verteilung der Störstellenkonzentration des Relaxationsbereichs 20 des elektrischen Feldes darstellt. Die Halbleitervorrichtung gemäß der achtzehnten Ausführungsform weist eine Konfiguration auf, die durch das Anwenden der zweiten Ausführungsform auf die sechzehnte Ausführungsform erhalten wird.
  • Insbesondere sind die Abschnitte 31 des ersten Unterbereichs, die eine Störstellenkonzentration aufweisen, die geringer als die des ersten Unterbereichs 21 ist, in einem vorgegebenen Intervall entlang der tangentialen Richtung Y in allen der ersten Unterbereiche 21, die in dem achten Abschnitt 78 ganz außen in dem Relaxationsbereich 20 des elektrischen Feldes angeordnet sind, selektiv angeordnet, wie in 47 dargestellt ist. Mit anderen Worten, in dem achten Abschnitt 78 ganz außen in dem Relaxationsbereich 20 des elektrischen Feldes sind der zweite Unterbereich 22 und der dritte Unterbereich 20a, der durch den ersten Unterbereich 21 und die Abschnitte 31 des ersten Unterbereichs konfiguriert ist, abwechselnd und wiederholt entlang der Normalenrichtung X angeordnet, wobei ein oder mehrere Bereiche 30a äquivalenter Konzentration, die aus einer Kombination aus einem dritten Unterbereich 20a und einem benachbarten zweiten Unterbereich 22 bestehen, zyklisch angeordnet sind (denen das Bezugszeichen 30a zugewiesen ist und die durch vier horizontale Pfeile mit Doppelspitzen, die entlang der Normalenrichtung X kontinuierlich sind, angegeben sind). Im Ergebnis ist ähnlich zur zweiten Ausführungsform der Unterschied Δnp1 der p-Störstellenkonzentration des zweiten JTE-Bereichs 5 und des achten Abschnitts 78 ganz außen in dem Relaxationsbereich 20 des elektrischen Feldes (des Bereichs 30a äquivalenter Konzentration) verringert (siehe 3(c)).
  • Ferner kann der erste Unterbereich 21 ganz außen allein als der dritte Unterbereich 20a festgelegt sein, in dem die Abschnitte 31 des ersten Unterbereichs angeordnet sind.
  • Wie oben beschrieben worden ist, können gemäß der achtzehnten Ausführungsform Wirkungen, die zu jenen der zweiten, der siebenten und der dreizehnten Ausführungsform völlig gleich sind, erhalten werden. Gemäß der achtzehnten Ausführungsform kann die durchschnittliche Störstellenkonzentration des äußersten Abschnitts (oder des äußersten Bereichs äquivalenter Konzentration) des Relaxationsbereichs des elektrischen Feldes nah bei der Störstellenkonzentration des zweiten JTE-Bereichs hergestellt werden, was es ermöglicht, dass die Durchbruchspannung eines Abschnitts auf der Außenseite des Abschnitts der Randabschlussstruktur vergrößert wird.
  • Ein Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung gemäß der achten bis zwölften Ausführungsformen kann verwirklicht werden, indem eine Ionenimplantationsmaske mit dem ebenen Layout der Abschnitte der Unterbereiche und der ersten und der zweiten Unterbereiche 21, 22 in den Abschnitten 61 bis 64 der Relaxationsbereiche 20, 41, 42 des elektrischen Feldes in dem Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung gemäß der sechsten Ausführungsform mit einem Muster versehen wird.
  • Ferner besteht der Relaxationsbereich 20 des elektrischen Feldes der siebenten bis zwölften Ausführungsformen ähnlich zur ersten Ausführungsform außerdem aus den ersten Unterbereichen 21 (deren Breite xi abnimmt, je weiter außen sich die Anordnung befindet) und den zweiten Unterbereichen 22 (deren Breite x2 unabhängig von der Anordnungsposition konstant ist), die abwechselnd und wiederholt angeordnet sind. Deshalb können in den siebenten bis zwölften Ausführungsformen Wirkungen, die zu jenen der Beispiele 1, 2 völlig gleich sind, erhalten werden. Ferner weisen die dreizehnten bis achtzehnten Ausführungsformen ähnlich zur ersten Ausführungsform den Relaxationsbereich 20 des elektrischen Feldes zwischen dem ersten und dem zweiten JTE-Bereich 4, 5 auf. Im Ergebnis können in den siebenten bis zwölften Ausführungsformen Wirkungen, die zu jenen der Beispiele 1, 2 ähnlich sind, erhalten werden.
  • Ein Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung gemäß der dreizehnten bis achtzehnten Ausführungsformen kann verwirklicht werden, indem eine Ionenimplantationsmaske mit dem ebenen Layout der Abschnitte der Unterbereiche und der ersten und der zweiten Unterbereiche 21, 22 in den Abschnitten 71 bis 78 (oder den Abschnitten 71 bis 84) der Relaxationsbereiche 20, 41, 42 des elektrischen Feldes in dem Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung gemäß der sechsten Ausführungsform mit einem Muster versehen wird.
  • Ferner weist der Relaxationsbereich 20 des elektrischen Feldes der dreizehnten, der vierzehnten und der sechzehnten bis achtzehnten Ausführungsformen ähnlich zur fünfzehnten Ausführungsform eine Konfiguration auf, in der die Breiten Δx aller Abschnitte gleich sind und die durchschnittliche Störstellenkonzentration über den gesamten Relaxationsbereich 20 des elektrischen Feldes in einer Auswärtsrichtung mit einem konstanten Anstieg der Konzentration verringert wird. Deshalb können in der dreizehnten, der vierzehnten und den sechzehnten bis achtzehnten Ausführungsformen Wirkungen, die zu jenen des Beispiels 4 völlig gleich sind, erhalten werden.
  • In der obigen Beschreibung kann die vorliegende Erfindung innerhalb des Erfindungsgedankens der Erfindung verschieden geändert werden, wobei in den obigen Ausführungsformen z. B. die Abmessungen, die Störstellenkonzentrationen und dergleichen der Elemente gemäß den erforderlichen Spezifikationen und dergleichen festgelegt sind. Obwohl die Beschreibung der vorliegenden Erfindung gegeben worden ist, indem eine SBD als ein Beispiel ohne eine Einschränkung hierauf genommen wurde, ist die vorliegende Erfindung auf verschiedene Halbleitervorrichtungen anwendbar, in denen eine Randabschlussstruktur in dem Abschnitt der Randabschlussstruktur ausgebildet ist. Insbesondere ist die vorliegende Erfindung z. B. auf einen MOSFET, einen Bipolartransistor mit isoliertem Gate (IGBT) und dergleichen anwendbar. Ferner können in den siebenten bis zwölften Ausführungsformen, obwohl sie ein Beispiel eines Falls sind, in dem der Relaxationsbereich des elektrischen Feldes in 4 Abschnitte ohne eine Einschränkung hierauf unterteilt ist, die Anzahl der Abschnitte, in die der Relaxationsbereich des elektrischen Feldes unterteilt ist, die Breite und die Anzahl der Bereiche äquivalenter Konzentration (Zyklen), die in den Abschnitten angeordnet sind, der Unterschied der durchschnittlichen Störstellenkonzentration zwischen benachbarten Abschnitten, der Anstieg der durchschnittlichen Störstellenkonzentration des Relaxationsbereichs des elektrischen Feldes (des Abschnitts) und dergleichen auf verschiedene Werte geändert werden, so dass die Konzentration des elektrischen Feldes des Relaxationsbereichs des elektrischen Feldes allmählich wird.
  • Obwohl in den Ausführungsformen ein Beispiel für einen Fall beschrieben worden ist, in dem ein epitaktisches Siliciumcarbidsubstrat durch das Abscheiden einer epitaktischen Siliciumcarbidschicht auf einem Siliciumcarbidsubstrat ohne Einschränkung hierauf verwendet wird, können alle der Bereiche, die die Vorrichtung konfigurieren, als ein Diffusionsbereich festgelegt sein, der durch eine Ionenimplantation in ein Siliciumcarbidsubstrat ausgebildet ist. Die vorliegende Erfindung ist ferner auf Halbleitervorrichtungen anwendbar, die ein Silicium-Halbleitermaterial verwenden und die gleichen Wirkungen erreichen. Obwohl in den Ausführungsformen ein erster Leitfähigkeitstyp als ein n-Typ angenommen wird und ein zweiter Leitfähigkeitstyp als ein p-Typ angenommen wird, kann die vorliegende Erfindung ferner ähnlich implementiert sein, wenn der erste Leitfähigkeitstyp ein p-Typ ist und der zweite Leitfähigkeitstyp ein n-Typ ist.
  • DIE INDUSTRIELLE ANWENDBARKEIT
  • Wie beschrieben worden ist, ist die Halbleitervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung für Hochspannungs-Halbleitervorrichtungen mit einer JTE-Struktur nützlich, wobei sie für Siliciumcarbid-Halbleitervorrichtungen der Durchbruchspannungsklassen von 1200 V oder höher (z. B. 1700 V oder 3300 V) besonders geeignet ist.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    n+-Siliciumcarbidsubstrat
    2
    n-Driftschicht
    3
    p-Schutzring
    4
    erster JTE-Bereich
    5
    zweiter JTE-Bereich
    6
    dritter JTE-Bereich
    7
    isolierende Zwischenschicht
    8
    Anodenelektrode
    9
    Kathodenelektrode
    10
    Siliciumcarbidbasis
    11
    aktiver Bereich
    12
    Abschnitt der Randabschlussstruktur
    20, 41, 42
    Relaxationsbereich des elektrischen Feldes
    20a
    dritter Unterbereich
    20b
    vierter Unterbereich
    20c
    Grenzfläche des ersten Unterbereichs und des seiner Außenseite benachbarten zweiten Unterbereichs
    20d
    fünfter Unterbereich
    20e
    Grenzfläche des ersten Unterbereichs und des auf seiner Innenseite benachbarten zweiten Unterbereichs
    21, 23, 25
    erster Unterbereich
    22, 24, 26
    zweiter Unterbereich
    30
    Bereich äquivalenter Konzentration
    30a
    äußerster Bereich äquivalenter Konzentration des Relaxationsbereichs des elektrischen Feldes
    30b
    innerster Bereich äquivalenter Konzentration des Relaxationsbereichs des elektrischen Feldes
    31
    Abschnitt des ersten Unterbereichs
    32
    Abschnitt des zweiten Unterbereichs
    33
    Abschnitte des dritten Unterbereichs
    61 bis 64, 71 bis 84
    Abschnitt des Relaxationsbereichs des elektrischen Feldes
    ΔNp
    durchschnittliche Störstellenkonzentration des Bereichs äquivalenter Konzentration
    x1
    Breite des ersten Unterbereichs
    x1max
    maximale Breite des ersten Unterbereichs
    x1min
    minimale Breite des ersten Unterbereichs, bestimmt durch die Prozessgrenzen
    x2
    Breite des zweiten Unterbereichs
    x2min
    minimale Breite des zweiten Unterbereichs, bestimmt durch die Prozessgrenzen
    ΔNp
    Unterschied der p-Störstellenkonzentration zwischen benachbarten Abschnitten
    Δnp
    Unterschied der p-Störstellenkonzentration eines ersten Unterbereichs und eines benachbarten zweiten Unterbereichs
    Δnph
    Unterschied der p-Störstellenkonzentration des ersten JTE-Bereichs und des innersten Bereichs äquivalenter Konzentration des Relaxationsbereichs des elektrischen Feldes
    Δnp1
    Unterschied der p-Störstellenkonzentration des zweiten JTE-Bereichs und des äußersten Bereichs äquivalenter Konzentration des Relaxationsbereichs des elektrischen Feldes
    Δx
    Breite des Abschnitts

Claims (39)

  1. Halbleitervorrichtung, die umfasst: ein Halbleitersubstrat eines ersten Leitfähigkeitstyps, das aus einem Siliciumcarbid-Halbleiter ausgebildet ist; einen aktiven Bereich, der auf einer Stirnfläche des Halbleitersubstrats angeordnet ist und durch den ein Hauptstrom fließt; und einen Abschnitt einer Randabschlussstruktur, der einen Umfang des aktiven Bereichs umgibt, wobei der Abschnitt der Randabschlussstruktur aufweist: mehrere Halbleiterbereiche eines zweiten Leitfähigkeitstyps, die den Umfang des aktiven Bereichs konzentrisch umgebend angeordnet sind, wobei, je weiter auswärts ein Halbleiterbereich angeordnet ist, desto geringer dessen Störstellenkonzentration ist, und einen Zwischenbereich des zweiten Leitfähigkeitstyps, der so angeordnet ist, dass er sich mit einer Kombination der Halbleiterbereiche, die benachbart sind, wechselseitig in Kontakt befindet, wobei der Zwischenbereich eine Störstellenkonzentration, die geringer als die des auf der Innenseite benachbarten Halbleiterbereichs ist, und eine Störstellenkonzentration, die höher als die des auf einer Außenseite benachbarten Halbleiterbereichs ist, aufweist, und der Zwischenbereich bezüglich wenigstens einer Kombination der Halbleiterbereiche, die benachbart sind, angeordnet ist, der Zwischenbereich einen ersten Unterbereich des zweiten Leitfähigkeitstyps und einen zweiten Unterbereich des zweiten Leitfähigkeitstyps, der eine Störstellenkonzentration aufweist, die geringer als die des ersten Unterbereichs ist, enthält, wobei die ersten und die zweiten Unterbereiche einen Umfang des auf der Innenseite benachbarten Halbleiterbereichs konzentrisch umgebend abwechselnd und wiederholt angeordnet sind, die zweiten Unterbereiche so angeordnet sind, dass sie eine gleiche Breite aufweisen, und die ersten Unterbereiche so angeordnet sind, dass sie jeweilige Breiten aufweisen, die schmaler sind, je weiter auswärts die ersten Unterbereiche angeordnet sind.
  2. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, die ferner umfasst einen dritten Unterbereich, der ganz außen in dem Zwischenbereich angeordnet ist und eine Störstellenkonzentration, die geringer als die des ersten Unterbereichs ist, und eine Störstellenkonzentration, die höher als die Halbleiterbereichs ist, aufweist.
  3. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 2, wobei der dritte Unterbereich einen Abschnitt des ersten Unterbereichs des zweiten Leitfähigkeitstyps enthält, der eine Störstellenkonzentration aufweist, die geringer als die des ersten Unterbereichs ist, und der in dem ersten Bereich, der ganz außen in dem Zwischenbereich angeordnet ist, selektiv angeordnet ist.
  4. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 3, wobei dritte Unterbereich entlang einer Richtung einer Grenze des aktiven Bereichs und des Abschnitts der Randabschlussstruktur den ersten Unterbereich und den Abschnitt des ersten Unterbereichs, die abwechselnd und wiederholt angeordnet sind, enthält.
  5. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, die ferner umfasst einen vierten Unterbereich, der ganz innen in dem Zwischenbereich angeordnet ist und eine Störstellenkonzentration, die geringer als die des auf der Innenseite benachbarten Halbleiterbereichs ist, und eine Störstellenkonzentration, die höher als die des zweiten Unterbereichs ist, aufweist.
  6. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 5, wobei der vierte Unterbereich einen Abschnitt des zweiten Unterbereichs des zweiten Leitfähigkeitstyps enthält, der eine Störstellenkonzentration aufweist, die höher als die des zweiten Unterbereichs ist, und der selektiv in dem zweiten Unterbereich angeordnet ist, der ganz innen in dem Zwischenbereich angeordnet ist.
  7. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 6, wobei der vierte Unterbereich entlang einer Richtung einer Grenze des aktiven Bereichs und des Abschnitts der Randabschlussstruktur den zweiten Unterbereich und den Abschnitt des zweiten Unterbereichs, die abwechselnd und wiederholt angeordnet sind, enthält.
  8. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, wobei der zweite Unterbereich ganz innen in dem Zwischenbereich angeordnet ist und der erste Unterbereich ganz außen in dem Zwischenbereich angeordnet ist.
  9. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, die ferner umfasst einen fünften Unterbereich, der zwischen dem ersten Unterbereich und dem zweiten Unterbereich, die benachbart sind, angeordnet ist, wobei der fünfte Unterbereich eine Störstellenkonzentration, die geringer als die des ersten Unterbereichs ist, und eine Störstellenkonzentration, die höher als die des zweiten Unterbereichs ist, aufweist.
  10. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 9, wobei der fünfte Unterbereich einen dritten Abschnitt des Unterbereichs des zweiten Leitfähigkeitstyps enthält, der eine Störstellenkonzentration aufweist, die geringer als die des ersten Unterbereichs ist, und der selektiv in dem ersten Unterbereich angeordnet ist.
  11. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 10, wobei der fünfte Unterbereich entlang einer Richtung einer Grenze des aktiven Bereichs und des Abschnitts der Randabschlussstruktur den ersten Unterbereich und den Abschnitt des dritten Unterbereichs, die abwechselnd und wiederholt angeordnet sind, enthält.
  12. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 10, wobei der Abschnitt des dritten Unterbereichs in der Nähe einer Grenzfläche des ersten Unterbereichs und des zweiten Unterbereichs, der auf einer Außenseite des ersten Unterbereichs benachbart ist, angeordnet ist.
  13. Halbleitervorrichtung, die umfasst: ein Halbleitersubstrat eines ersten Leitfähigkeitstyps, das aus einem Siliciumcarbid-Halbleiter ausgebildet ist; einen aktiven Bereich, der auf einer Stirnfläche des Halbleitersubstrats angeordnet ist und durch den ein Hauptstrom fließt; und einen Abschnitt einer Randabschlussstruktur, der einen Umfang des aktiven Bereichs umgibt, wobei der Abschnitt der Randabschlussstruktur aufweist: mehrere Halbleiterbereiche, die einen Umfang des aktiven Bereichs konzentrisch umgebend angeordnet sind, wobei, je weiter auswärts ein Halbleiterbereich angeordnet ist, desto geringer dessen Störstellenkonzentration ist, und einen Zwischenbereich des zweiten Leitfähigkeitstyps, der so angeordnet ist, dass er sich mit einer Kombination der Halbleiterbereiche, die benachbart sind, wechselseitig in Kontakt befindet, wobei der Zwischenbereich eine Störstellenkonzentration, die geringer als die des auf einer Innenseite benachbarten Halbleiterbereichs ist, und eine Störstellenkonzentration, die höher als die des auf einer Außenseite benachbarten Halbleiterbereichs ist, aufweist, wobei der Zwischenbereich bezüglich wenigstens einer Kombination aus den Halbleiterbereichen, die benachbart sind, angeordnet ist, der Zwischenbereich in mehrere Abschnitte unterteilt ist, die einen Umfang des auf einer Innenseite benachbarten Halbleiterbereichs konzentrisch umgeben, eine oder mehrere Kombinationen aus einem ersten Unterbereich des zweiten Leitfähigkeitstyps und einem zweiten Unterbereich des zweiten Leitfähigkeitstyps, der eine Störstellenkonzentration aufweist, die geringer als die des ersten Unterbereichs ist, die abwechselnd und wiederholt angeordnet sind, in den Abschnitten von einer Innenseite zu einer Außenseite konzentrisch angeordnet sind, ein Mikrobereich, der eine Kombination aus dem ersten Unterbereich und dem zweiten Unterbereich, die benachbart sind, enthält, so angeordnet ist, dass er eine gleiche Breite in einem gleichen Abschnitt der Abschnitte aufweist, und so angeordnet ist, dass er eine Breite aufweist, die schmaler ist, je weiter auswärts ein Abschnitt positioniert ist, in dem der Mikrobereich angeordnet ist.
  14. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 13, wobei der Mikrobereich eine durchschnittliche Störstellenkonzentration Np aufweist, die die Gleichung 1 erfüllt: Np = ((x1 × np1) + (x2 × np2))/(x1 + x2), (1) wobei eine Breite und die Störstellenkonzentration des ersten Unterbereichs x1 bzw. np1 sind und eine Breite und die Störstellenkonzentration des zweiten Unterbereichs x2 bzw. np2 sind.
  15. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 13, wobei der zweite Unterbereich mehrfach angeordnet ist, wobei sie eine gleiche Breite aufweisen.
  16. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 13, wobei der erste Unterbereich mehrfach angeordnet ist, wobei sie eine gleiche Breite aufweisen, die schmaler ist, je weiter auswärts der erste Unterbereich angeordnet ist.
  17. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 13, wobei der ganz außen angeordnete erste Unterbereich eine Breite aufweist, die eine kleinste durch die Herstellungsverarbeitung bildbare Größe ist.
  18. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 13, die ferner umfasst einen Abschnitt des ersten Unterbereichs des zweiten Leitfähigkeitstyps, der selektiv in dem ersten Unterbereich angeordnet ist, der in dem ganz außen positionierten Abschnitt angeordnet ist, wobei der Abschnitt des ersten Unterbereichs eine Störstellenkonzentration aufweist, die geringer als die des ersten Unterbereichs ist.
  19. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 13, die ferner umfasst einen Abschnitt des ersten Unterbereichs des zweiten Leitfähigkeitstyps, der selektiv in dem ersten Unterbereich angeordnet ist und eine Störstellenkonzentration aufweist, die geringer als die des ersten Unterbereichs ist, wobei ein Anteil des Abschnitts des ersten Unterbereichs in dem ersten Unterbereich höher ist, je weiter auswärts der erste Unterbereich angeordnet ist.
  20. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 18, wobei der Abschnitt des ersten Unterbereichs in einem vorgegebenen Intervall entlang einer Richtung einer Grenze des aktiven Bereichs und des Abschnitts der Randabschlussstruktur angeordnet ist.
  21. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 13, die ferner umfasst einen Abschnitt des zweiten Unterbereichs des zweiten Leitfähigkeitstyps, der selektiv in dem zweiten Unterbereich angeordnet ist, der in dem ganz innen positionierten Abschnitt angeordnet ist, wobei der Abschnitt des zweiten Unterbereichs eine Störstellenkonzentration aufweist, die höher als die des zweiten Unterbereichs ist.
  22. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 13, die ferner umfasst einen Abschnitt des zweiten Unterbereichs des zweiten Leitfähigkeitstyps, der selektiv in dem zweiten Unterbereich angeordnet ist und eine Störstellenkonzentration aufweist, die höher als die des zweiten Unterbereichs ist, wobei ein Anteil des Abschnitts des zweiten Unterbereichs in dem zweiten Unterbereich geringer ist, je weiter auswärts der zweite Unterbereich angeordnet ist.
  23. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 21, wobei der Abschnitt des zweiten Unterbereichs in einem vorgegebenen Intervall entlang einer Richtung einer Grenze des aktiven Bereichs und des Abschnitts der Randabschlussstruktur angeordnet ist.
  24. Halbleitervorrichtung, die umfasst: ein Halbleitersubstrat eines ersten Leitfähigkeitstyps, das aus einem Siliciumcarbid-Halbleiter ausgebildet ist; einen aktiven Bereich, der auf einer Stirnfläche des Halbleitersubstrats angeordnet ist und durch den ein Hauptstrom fließt; und einen Abschnitt einer Randabschlussstruktur, der einen Umfang des aktiven Bereichs umgibt, wobei der Abschnitt der Randabschlussstruktur aufweist: mehrere Halbleiterbereiche, die einen Umfang des aktiven Bereichs konzentrisch umgebend angeordnet sind, wobei, je weiter auswärts ein Halbleiterbereich angeordnet ist, desto geringer dessen Störstellenkonzentration ist, und einen Zwischenbereich, der so angeordnet ist, dass er sich mit einer Kombination der Halbleiterbereiche, die benachbart sind, wechselseitig in Kontakt befindet, wobei der Zwischenbereich eine Störstellenkonzentration, die geringer als die des auf einer Innenseite benachbarten Halbleiterbereichs ist, und eine Störstellenkonzentration, die höher als die des auf einer Außenseite benachbarten Halbleiterbereichs ist, aufweist, wobei der Zwischenbereich bezüglich wenigstens einer Kombination aus den Halbleiterbereichen, die benachbart sind, angeordnet ist, der Zwischenbereich in mehrere Abschnitte unterteilt ist, die einen Umfang des auf einer Innenseite benachbarten Halbleiterbereichs konzentrisch umgeben, eine oder mehrere Kombinationen aus einem ersten Unterbereich des zweiten Leitfähigkeitstyps und einem zweiten Unterbereich des zweiten Leitfähigkeitstyps, der eine Störstellenkonzentration aufweist, die geringer als die des ersten Unterbereichs ist, die abwechselnd und wiederholt angeordnet sind, in den Abschnitten von einer Innenseite zu einer Außenseite konzentrisch angeordnet sind, jeder der Abschnitte eine durchschnittliche Störstellenkonzentration aufweist, die basierend auf den Breiten des ersten Unterbereichs und des zweiten Unterbereichs, die in dem Abschnitt angeordnet sind, bestimmt ist, wobei die durchschnittliche Störstellenkonzentration umso geringer ist, je weiter auswärts sich die Anordnung befindet, und ein Unterschied der durchschnittlichen Störstellenkonzentration zwischen allen benachbarten Abschnitten gleich ist.
  25. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 24, wobei ein Mikrobereich, der eine Kombination aus dem ersten Unterbereich und dem zweiten Unterbereich, die benachbart sind, enthält, eine durchschnittliche Störstellenkonzentration aufweist, die gleich der durchschnittlichen Störstellenkonzentration des Abschnitts ist, in dem der Mikrobereich angeordnet ist.
  26. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 25, wobei die durchschnittliche Störstellenkonzentration N des Mikrobereichs die Gleichung 2 erfüllt: Np = ((x1 × np1) + (x2 × np2))/(x1 + x2), (2) wobei eine Breite und die Störstellenkonzentration des ersten Unterbereichs x1 bzw. np1 sind und eine Breite und die Störstellenkonzentration des zweiten Unterbereichs x2 bzw. np2 sind.
  27. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 25, wobei der Mikrobereich in einem gleichen Intervall in einem gleichen Abschnitt der Abschnitte angeordnet ist.
  28. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 24, wobei der innerste Abschnitt eine durchschnittliche Störstellenkonzentration aufweist, die 90 Prozent oder mehr der durchschnittlichen Störstellenkonzentration des auf der Innenseite des Abschnitts benachbarten Halbleiterbereichs ist.
  29. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 24, wobei der Zwischenbereich einen Anstieg der durchschnittlichen Störstellenkonzentration aufweist, der über den gesamten Zwischenbereich konstant ist.
  30. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 24, die ferner umfasst einen Abschnitt des ersten Unterbereichs des zweiten Leitfähigkeitstyps, der selektiv in dem ersten Unterbereich angeordnet ist, der in dem ganz außen positionierten Abschnitt angeordnet ist, wobei der Abschnitt des ersten Unterbereichs eine Störstellenkonzentration aufweist, die geringer als die des ersten Unterbereichs ist.
  31. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 30, wobei der Abschnitt des ersten Unterbereichs in einem vorgegebenen Intervall entlang einer Richtung einer Grenze des aktiven Bereichs und des Abschnitts der Randabschlussstruktur angeordnet ist.
  32. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 24, die ferner umfasst einen Abschnitt des zweiten Unterbereichs des zweiten Leitfähigkeitstyps, der selektiv in dem zweiten Unterbereich angeordnet ist, der in dem ganz innen positionierten Abschnitt angeordnet ist, wobei der Abschnitt des zweiten Unterbereichs eine Störstellenkonzentration aufweist, die höher als die des zweiten Unterbereichs ist.
  33. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 32, wobei der Abschnitt des zweiten Unterbereichs in einem vorgegebenen Intervall entlang einer Richtung einer Grenze des aktiven Bereichs und des Abschnitts der Randabschlussstruktur angeordnet ist.
  34. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 3, wobei der Abschnitt des ersten Unterbereichs eine Störstellenkonzentration aufweist, die eine gleiche wie die des auf einer Außenseite des Abschnitts des ersten Unterbereichs benachbarten Halbleiterbereichs ist.
  35. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 6, wobei der Abschnitt des zweiten Unterbereichs eine Störstellenkonzentration aufweist, die eine gleiche wie die des auf einer Innenseite des Abschnitts des zweiten Unterbereichs benachbarten Halbleiterbereichs ist.
  36. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 10, wobei der Abschnitt des dritten Unterbereichs eine Störstellenkonzentration aufweist, die eine gleiche wie die des auf einer Außenseite des Abschnitts des dritten Unterbereichs benachbarten Halbleiterbereichs ist.
  37. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, wobei der erste Unterbereich eine Störstellenkonzentration aufweist, die eine gleiche wie die des auf einer Innenseite des ersten Unterbereichs benachbarten Halbleiterbereichs ist.
  38. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, wobei der zweite Unterbereich eine Störstellenkonzentration aufweist, die eine gleiche wie die des auf einer Außenseite des zweiten Unterbereichs benachbarten Halbleiterbereichs ist.
  39. Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 38, wobei der Zwischenbereich eine durchschnittliche Störstellenkonzentration aufweist, die eine dazwischenliegende Störstellenkonzentration des auf der Innenseite benachbarten Halbleiterbereichs und des auf der Außenseite benachbarten Halbleiterbereichs ist.
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