DE112018006404T5 - Halbleitervorrichtung - Google Patents

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Tomoyuki Obata
Soichi Yoshida
Tetsutaro Imagawa
Seiji Momota
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Fuji Electric Co Ltd
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Abstract

Es wird eine Halbleitervorrichtung mit einem Transistorabschnitt und einem Diodenabschnitt geschaffen. Die Halbleitervorrichtung umfasst: eine Gate-Metallschicht, die über der oberen Fläche eines Halbleitersubstrats bereitgestellt ist; eine Emitterelektrode, die über der oberen Fläche des Halbleitersubstrats bereitgestellt ist; einen Emitterbereich vom ersten Leitfähigkeitstyp, der auf der Seite der oberen Fläche des Halbleitersubstrats in dem Transistorabschnitt bereitgestellt ist; einen Gate-Grabenabschnitt, der auf der Seite der oberen Fläche des Halbleitersubstrats in dem Transistorabschnitt bereitgestellt ist, elektrisch mit der Gate-Metallschicht verbunden ist und mit dem Emitterbereich in Kontakt steht; einen Emitter-Grabenabschnitt, der auf der Seite der oberen Fläche des Halbleitersubstrats in dem Diodenabschnitt bereitgestellt ist und mit der Emitterelektrode elektrisch verbunden ist; und einen Blind-Grabenabschnitt, der auf der Seite der oberen Fläche des Halbleitersubstrats bereitgestellt ist, elektrisch mit der Gate-Metallschicht verbunden ist und nicht in Kontakt mit dem Emitterbereich steht.

Description

  • Hintergrund
  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Halbleitervorrichtung.
  • Stand der Technik
  • Im Stand der Technik ist eine Halbleitervorrichtung bekannt, die einen Transistorabschnitt und einen Diodenabschnitt umfasst (vgl. beispielsweise Patentdokument 1). Eine Halbleitervorrichtung, die einen Stromerfassungsabschnitt umfasst, ist ebenfalls bekannt (vgl. beispielsweise Patentdokument 2 und 3).
    • Patentdokument 1: WO2015/068203
    • Patentdokument 2: Japanische Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. 2015-179705
    • Patentdokument 3: Japanische Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. H10-107282
  • Bei der Halbleitervorrichtung ist es erforderlich, eine Elementdurchschlagfestigkeit durch Verringern des Einflusses von Rauschen oder Reduzieren der Stromkonzentration zu verbessern.
  • Allgemeine Offenbarung
  • Ein erster Aspekt der vorliegenden Erfindung schafft eine Halbleitervorrichtung, die einen Transistorabschnitt und einen Diodenabschnitt aufweist. Die Halbleitervorrichtung kann Folgendes umfassen: eine Gate-Metallschicht, die über einer oberen Fläche eines Halbleitersubstrats bereitgestellt ist; eine Emitterelektrode, die über der oberen Fläche des Halbleitersubstrats bereitgestellt ist; einen Emitterbereich vom ersten Leitungstyp, der auf der Seite der oberen Fläche des Halbleitersubstrats in dem Transistorabschnitt bereitgestellt ist; einen Gate-Grabenabschnitt, der auf der Seite der oberen Fläche des Halbleitersubstrats in dem Transistorabschnitt bereitgestellt ist, der mit der Gate-Metallschicht elektrisch verbunden ist und mit dem Emitterbereich in Kontakt steht; einen Emitter-Grabenabschnitt, der auf der Seite der oberen Fläche des Halbleitersubstrats des Diodenabschnitts bereitgestellt ist und mit der Emitterelektrode elektrisch verbunden ist; und einen Blind-Grabenabschnitt, der auf der Seite der oberen Fläche des Halbleitersubstrats bereitgestellt ist, mit der Gate-Metallschicht elektrisch verbunden ist und nicht in Nicht-Kontakt mit dem Emitterbereich ist.
  • Die Halbleitervorrichtung kann ferner einen Grenzbereich umfassen, der in einem Bereich ausgebildet ist, in dem der Transistorabschnitt und der Diodenabschnitt benachbart sind, und so bereitgestellt ist, dass er eine Überlagerung zwischen dem Transistorabschnitt und dem Diodenabschnitt verhindert. Der Blind-Grabenabschnitt kann in dem Grenzbereich angeordnet sein.
  • Der Blind-Grabenabschnitt kann zudem in einem Nichtgrenzbereich des Transistorabschnitts oder des Diodenabschnitts bereitgestellt sein.
  • Die Halbleitervorrichtung kann ferner einen Grenzbereich umfassen, der in einem Bereich ausgebildet ist, in dem der Transistorabschnitt und der Diodenabschnitt benachbart sind und der so bereitgestellt ist, dass eine Überlagerung zwischen dem Transistorabschnitt und dem Diodenabschnitt verhindert wird. Der Blind-Grabenabschnitt kann in einem Nichtgrenzbereich des Transistorabschnitts oder des Diodenabschnitts bereitgestellt sein.
  • Der Transistorabschnitt kann einen Randnachbarbereich aufweisen, der einem Randabschlussbereich benachbart ist. Der Blind-Grabenabschnitt kann in dem Randnachbarbereich bereitgestellt sein.
  • Wenn eine Anzahl der Gate-Grabenabschnitte als G und eine Anzahl der Blind-Grabenabschnitte als D bezeichnet wird, kann eine Beziehung 0,01<D/(D+G)<0,2 erfüllt sein.
  • Der Gate-Grabenabschnitt, der Emitter-Grabenabschnitt und der Blind-Grabenabschnitt können in einer voreingestellten Ausrichtungsrichtung ausgerichtet sein. Eine Breite des Diodenabschnitts in der Ausrichtungsrichtung kann größer als eine Breite des Transistorabschnitts in der Ausrichtungsrichtung sein.
  • Die Halbleitervorrichtung kann ferner einen oberflächigen Lebensdauerbegrenzer, der in einen Nichtgrenzbereich mindestens des Diodenabschnitts auf der Seite der oberen Fläche des Halbleitersubstrats eingebracht ist, und einen Kathodenbereich vom ersten Leitungstyp in dem Diodenabschnitt auf einer Seite der unteren Fläche des Halbleitersubstrats umfassen. Der Kathodenbereich kann sich weiter hin zu dem Transistorabschnitt erstrecken als der oberflächige Lebensdauerbegrenzer.
  • Die Halbleitervorrichtung kann ferner auf der oberen Seitenfläche des Halbleitersubstrats in dem Transistorabschnitt einen Akkumulierungsbereich vom ersten Leitungstyp umfassen, der eine höhere Konzentration aufweist als der Emitterbereich. Der Akkumulierungsbereich kann in einem Mesaabschnitt, der dem Blind-Grabenabschnitt benachbart ist, nicht bereitgestellt sein.
  • Die Halbleitervorrichtung kann ferner einen Driftbereich vom ersten Leitungstyp umfassen, der in dem Halbleitersubstrat bereitgestellt ist. Ein Mesaabschnitt, der dem Blind-Grabenabschnitt benachbart ist, kann einen Kontaktbereich vom zweiten Leitungstyp, der auf der Seite der oberen Fläche des Halbleitersubstrats bereitgestellt ist, und einen Basisbereich vom zweiten Leitungstyp, der zwischen dem Driftbereich und dem Kontaktbereich bereitgestellt ist, umfassen. Der Kontaktbereich kann eine größere Dotierungskonzentration als der Basisbereich aufweisen.
  • Eine Filmdicke eines Blind-Isolationsfilms des Blind-Grabenabschnitts kann kleiner sein als ein Gate-Isolationsfilm des Gate-Grabenabschnitts und ein Emitter-Isolationsfilm des Emitter-Grabenabschnitts.
  • Eine Grabentiefe des Blind-Grabenabschnitts kann größer sein als eine Grabentiefe des Gate-Grabenabschnitts und eine Grabentiefe des Emitter-Grabenabschnitts.
  • Die Halbleitervorrichtung kann einen Stromerfassungsabschnitt umfassen. Der Gate-Grabenabschnitt, der Emitter-Grabenabschnitt und der Blind-Grabenabschnitt können jeweils in einer voreingestellten Ausrichtungsrichtung auf der Seite der oberen Fläche des Halbleitersubstrats ausgerichtet sein. Ein Gate-Emitter-Verhältnis, das durch Dividieren einer Anzahl von in einer Längeneinheit in der Ausrichtungsrichtung enthaltenen Gate-Grabenabschnitte durch eine Anzahl der Emitter-Grabenabschnitte erhalten wird, kann in dem Stromerfassungsabschnitt größer sein als in dem Tra nsistorabschnitt.
  • Ein zweiter Aspekt der vorliegenden Erfindung schafft eine Halbleitervorrichtung, die einen Transistorabschnitt und einen Stromerfassungsabschnitt aufweist. Die Halbleitervorrichtung kann einen Gate-Drahtabschnitt umfassen, der über einer oberen Fläche des Halbleitersubstrats bereitgestellt ist. Die Halbleitervorrichtung kann eine Emitterelektrode umfassen, die über der oberen Fläche des Halbleitersubstrats bereitgestellt ist. Die Halbleitervorrichtung kann mehrere Grabenabschnitte umfassen, die in einer voreingestellten Ausrichtungsrichtung auf der Seite der oberen Fläche des Halbleitersubstrats ausgerichtet sind. Die Grabenabschnitte können einen Gate-Grabenabschnitt umfassen, der mit dem Gate-Drahtabschnitt elektrisch verbunden ist. Die Grabenabschnitte können einen Emitter-Grabenabschnitt umfassen, der mit der Emitterelektrode elektrisch verbunden ist. Ein Gate-Emitter-Verhältnis, das durch Dividieren einer Anzahl der Gate-Grabenabschnitte, die in einer Längeneinheit der Ausrichtungsrichtung enthalten sind, durch die Anzahl der Emitter-Grabenabschnitte erhalten wird, kann in dem Stromstärkeabschnitt größer als in dem Transistorabschnitt sein.
  • In dem Transistorabschnitt können sowohl der Gate-Grabenabschnitt als auch der Emitter-Grabenabschnitt angeordnet sein. In dem Stromerfassungsabschnitt kann der Gate-Grabenabschnitt angeordnet sein und der Emitter-Grabenabschnitt nicht angeordnet sein.
  • Die Halbleitervorrichtung kann einen Driftbereich vom ersten Leitungstyp umfassen, der in dem Halbleitersubstrat bereitgestellt ist. Die Halbleitervorrichtung kann einen Emitterbereich vom ersten Leitungstyp umfassen, der auf der Seite der oberen Fläche des Halbleitersubstrats bereitgestellt ist und der eine höhere Dotierungskonzentration aufweist als der Driftbereich. Die Halbleitervorrichtung kann einen Akkumulierungsbereich vom ersten Leitungstyp umfassen, der unter dem Emitterbereich in dem Halbleitersubstrat bereitgestellt ist und der eine höhere Dotierungskonzentration als der Driftbereich aufweist. In einer Ebene, die parallel zu der oberen Fläche des Halbleitersubstrats liegt, kann ein Flächenverhältnis, das durch Dividieren einer Fläche des Akkumulierungsbereichs, die in dem Stromerfassungsabschnitt enthalten ist, durch eine Fläche des Emitterbereichs erhalten wird, kleiner sein als ein Flächenverhältnis, das durch Dividieren einer Fläche des Akkumulierungsbereichs, die in dem Transistorabschnitt enthalten ist, durch eine Fläche des Emitterbereichs erhalten wird.
  • Der Transistorabschnitt kann sowohl mit dem Emitterbereich als auch dem Akkumulierungsbereich versehen sein. Der Stromerfassungsabschnitt kann mit dem Emitterbereich versehen sein und mit dem Akkumulierungsbereich nicht versehen sein.
  • Der Gate-Drahtabschnitt kann einen Öffnungsabschnitt aufweisen, der so ausgebildet ist, dass er den Gate-Drahtabschnitt von einer oberen Fläche zu einer unteren Fläche durchdringt. Mindestens ein Teil des Stromerfassungsabschnitts kann in einem Bereich angeordnet sein, der mit dem Öffnungsabschnitt überlappt.
  • Der Gate-Drahtabschnitt kann eine Gate-Metallschicht, die aus Metall ausgebildet ist, und einen Gate-Läufer, der aus einem Halbleiter ausgebildet ist, der hinzugefügte Fremdstoffe aufweist, umfassen. Der Öffnungsabschnitt kann in dem Gate-Läufer bereitgestellt sein.
  • Die Halbleitervorrichtung kann einen ersten Topfbereich umfassen, das so bereitgestellt ist, dass er den Transistorabschnitt in einer Ebene parallel zu der oberen Fläche des Halbleitersubstrats umgibt, und so ausgebildet ist, dass er tiefer als ein Bereich von der oberen Fläche des Halbleitersubstrats zu einem unteren Ende des Grabenabschnitts ist. Die Halbleitervorrichtung kann einen zweiten Topfbereich umfassen, der so bereitgestellt ist, dass er den Stromerfassungsabschnitt in der Ebene parallel zu der oberen Fläche des Halbleitersubstrats umgibt, und so ausgebildet ist, dass er tiefer als der Bereich von der oberen Fläche des Halbleitersubstrats zu dem unteren Ende des Grabenabschnitts ist. Ein kürzester Abstand zwischen dem Emitterbereich und dem zweiten Topfbereich, der in dem Stromerfassungsabschnitt bereitgestellt ist, kann in der Ausrichtungsrichtung größer sein als ein kürzester Abstand zwischen dem Emitterbereich und dem ersten Topfbereich, der in dem Transistorabschnitt bereitgestellt ist, in der Ausrichtungsrichtung.
  • Ein kürzester Abstand zwischen dem Emitterbereich und dem zweiten Topfbereich, der in dem Stromerfassungsabschnitt bereitgestellt ist, kann in einer Richtung senkrecht zu der Ausrichtungsrichtung größer sein als ein kürzester Abstand zwischen dem Emitterbereich und dem ersten Topfbereich, der in dem Transistorabschnitt bereitgestellt ist, in der Richtung senkrecht zur Ausrichtu ngsrichtu ng.
  • Unterdessen beschreibt die Zusammenfassung der vorliegenden Erfindung nicht zwingend alle notwendigen Merkmale der vorliegenden Erfindung. Die vorliegende Erfindung kann auch eine Unterkombination der oben beschriebenen Merkmale sein.
  • Figurenliste
    • 1A ist ein Beispiel einer Draufsicht, die eine Halbleitervorrichtung 100 gemäß einer ersten Ausführungsform zeigt.
    • 1B ist ein Beispiel einer Querschnittsansicht der Halbleitervorrichtung 100 gemäß der ersten Ausführungsform entlang einer Linie a-a'.
    • 2A ist ein Beispiel einer Draufsicht, die die Halbleitervorrichtung 100 gemäß einer zweiten Ausführungsform zeigt.
    • 2B ist ein Beispiel einer Querschnittsansicht der Halbleitervorrichtung 100 gemäß der zweiten Ausführungsform entlang einer Linie b-b'.
    • 3 ist ein abgewandeltes Beispiel der Halbleitervorrichtung 100.
    • 4 ist eine Draufsicht auf eine Halbleitervorrichtung 500 gemäß einem Vergleichsbeispiel.
    • 5 zeigt ein Beispiel eines Gesamtchipdiagramms der Halbleitervorrichtung 500.
    • 6 zeigt ein Beispiel eines Gesamtchipdiagramms der Halbleitervorrichtung 100.
    • 7A ist ein Graph, der eine Stromdichteverteilung zeigt.
    • 7B ist ein Graph, der Ausschaltwellenformen der Halbleitervorrichtung 100 und der Halbleitervorrichtung 500 zeigt.
    • 8A zeigt eine Leitungsstromdichteverteilung einer Halbleitervorrichtung mit vollem Gate.
    • 8B zeigt eine Leitungsstromdichteverteilung einer Halbleitervorrichtung mit den Emitter-Grabenabschnitten E.
    • 8C zeigt eine Leitungsstromdichteverteilung einer Halbleitervorrichtung mit den Emitter-Grabenabschnitten E.
    • 8D zeigt eine Leitungsstromdichteverteilung einer Halbleitervorrichtung mit den Emitter-Grabenabschnitten E.
    • 9 zeigt ein Beispiel einer Konfiguration der Halbleitervorrichtung 100 gemäß einer dritten Ausführungsform.
    • 10 zeigt ein Beispiel einer Konfiguration der Halbleitervorrichtung 100 gemäß einer vierten Ausführungsform.
    • 11 zeigt ein Beispiel einer Konfiguration der Halbleitervorrichtung 100 gemäß einer fünften Ausführungsform.
    • 12 ist ein Beispiel einer Draufsicht, die eine Halbleitervorrichtung 200 gemäß einer sechsten Ausführungsform zeigt.
    • 13 zeigt ein Beispiel einer Querschnittsansicht eines Transistorabschnitts 70.
    • 14 zeigt ein Beispiel einer Querschnittsansicht eines Stromerfassungsabschnitts 210.
    • 15 ist eine vergrößerte Draufsicht in der Nähe eines Außenbereichs 104-2.
    • 16 ist eine vergrößerte Draufsicht in der Nähe eines Öffnungsabschnitts 212.
    • 17 ist eine Draufsicht, die Abstände eines zweiten Topfbereichs 218 und eines Emitter-Anordnungsbereichs 216 zeigt.
    • 18 zeigt einen Abstand X1s.
    • 19 zeigt einen Abstand Y1s.
    • 20 zeigt einen Abstand X1t in dem Transistorabschnitt 70.
    • 21 zeigt ein anderes Konfigurationsbeispiel eines Bereichs A von 16.
    • 22 zeigt einen Abstand Y1t in dem Transistorabschnitt 70.
  • Beschreibung von beispielhaften Ausführungsformen
  • Nachfolgend werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben. Die Ausführungsformen beschränken die Erfindung gemäß den Ansprüchen nicht. Zudem sind nicht alle in den Ausführungsbeispielen beschriebenen Merkmalskombinationen für Lösungsmittel der Erfindung notwendigerweise wesentlich.
  • Wie hierin verwendet wird eine Seite in einer Richtung parallel zu einer Tiefenrichtung eines Halbleitersubstrats als „oben“ und die andere Seite als „unten“ bezeichnet. Eine Fläche von zwei Hauptflächen eines Substrats, eine Schicht oder ein anderes Element wird als obere Fläche bezeichnet, und die andere Fläche wird als untere Fläche bezeichnet. Die Richtungen „oben“, „unten“, „Oberfläche“ und „Rückseite“ sind nicht auf eine Schwerkraftrichtung oder eine Montagerichtung einer Halbleitervorrichtung auf einem Substrat und dergleichen beschränkt.
  • Wie hierin verwendet kann ein technischer Sachverhalt unter Verwendung von orthogonalen Koordinatenachsen X-Achse, Y-Achse und Z-Achse beschrieben werden. Wie hierin verwendet wird eine Ebene parallel zu einer oberen Fläche des Halbleitersubstrats als eine XY-Ebene bezeichnet und eine Tiefenrichtung des Halbleitersubstrats als die Z-Achse definiert. Unterdessen wird ein Fall, in dem das Halbleitersubstrat aus der Richtung der Z-Achse betrachtet wird, wie hierin verwendet als „von oben betrachtet“ bezeichnet.
  • In jeder Ausführungsform ist ein Beispiel gezeigt, in dem ein erster Leitfähigkeitstyp der N-Typ ist und ein zweiter Leitfähigkeitstyp der P-Typ ist; der erste Leitfähigkeitstyp kann jedoch der P-Typ sein und der zweite Leitfähigkeitstyp kann der N-Typ sein. In diesem Fall sind die Leitfähigkeitstypen des Substrats, der Schichten, Bereiche und dergleichen in jeder Ausführungsform umgekehrt.
  • Wie hierin verwendet, geben Schichten und Bereiche, an deren Kopfende jeweils „n“ oder „p“ hinzugefügt ist, an, dass Majoritätsträger der jeweiligen Schichten und Bereiche Elektronen oder Löcher sind. „+“ und „-“, die an „n“ und „p“ angehängt sind, bedeuten, dass die Dotierungskonzentrationen höher bzw. niedriger sind als die von Schichten und Bereichen ohne „+“ und „-“.
  • 1A zeigt ein Beispiel einer Konfiguration einer Halbleitervorrichtung 100 gemäß einer ersten Ausführungsform. Die Halbleitervorrichtung 100 des vorliegenden Beispiels ist ein Halbleiterchip mit einem Transistorabschnitt 70 und einem Diodenabschnitt 80. Beispielsweise ist die Halbleitervorrichtung 100 ein rückwärtsleitender IGBT (RC-IGBT).
  • Der Transistorabschnitt 70 ist ein Bereich, der Emitterbereiche 12 und Gate-Grabenbereiche 40 umfasst. Der Transistorabschnitt 70 des vorliegenden Beispiels ist ein Bereich, in dem ein Kollektorbereich, der auf einer Seite der unteren Fläche eines Halbleitersubstrats 10 bereitgestellt ist, auf eine obere Fläche des Halbleitersubstrats 10 projiziert ist, ist jedoch nicht darauf beschränkt. Der Kollektorbereich weist einen zweiten Leitfähigkeitstyp auf. Der Kollektorbereich des vorliegenden Beispiels ist beispielsweise vom Typ P+. Der Transistorabschnitt 70 umfasst Transistoren wie etwa IGBT.
  • Der Diodenabschnitt 80 umfasst Dioden wie etwa eine Freilaufdiode (FWD), die in der Nähe des Transistorabschnitts 70 auf der oberen Fläche des Halbleitersubstrats 10 bereitgestellt ist. Der Diodenabschnitt 80 des vorliegenden Beispiels ist ein Bereich, in dem ein Kathodenbereich 82 auf die obere Fläche des Halbleitersubstrats 10 projiziert ist und ist ein Bereich mit Ausnahme des Transistorabschnitts 70, ist jedoch nicht darauf beschränkt.
  • In 1A ist ein Bereich um einen Chipendabschnitt gezeigt, der eine Randseite der Halbleitervorrichtung 100 ist, und die anderen Bereiche sind nicht gezeigt. In dem vorliegenden Beispiel wird der Einfachheit halber ein Rand auf einer negativen Seite in der Richtung der X-Achse beschrieben. Die anderen Ränder der Halbleitervorrichtung 100 sind jedoch ebenfalls ähnlich.
  • Das Halbleitersubstrat 10 kann ein Siliziumsubstrat, ein Siliziumkarbidsubstrat, ein Nitridhalbleitersubstrat wie ein Galliumnitridsubstrat oder dergleichen sein. Das Halbleitersubstrat 10 des vorliegenden Beispiels ist ein Siliciumsubstrat.
  • Die Halbleitervorrichtung 100 des vorliegenden Beispiels umfasst Gate-Grabenabschnitte 40, Blind-Grabenabschnitte 30, Emitter-Grabenabschnitte 60, einen Topfbereich 11, Emitterbereiche 12, Basisbereiche 14 und Kontaktbereiche 15 auf der Seite der oberen Fläche des Halbleitersubstrats 10. Die Gesamtchipdiagramms 100 des vorliegenden Beispiels umfasst auch eine Emitterelektrode 52 und eine Gate-Metallschicht 50, die über der oberen Fläche der Halbleitervorrichtung 10 bereitgestellt sind.
  • Die Emitterelektrode 52 und die Gate-Metallschicht 50 sind aus Materialien gebildet, die Metall enthalten. Zum Beispiel kann mindestens ein Teilbereich der Emitterelektrode 52 aus Aluminium, einer Aluminium-Silizium-Legierung oder einer Aluminium-Silizium-Kupfer-Legierung gebildet sein. Zumindest ein Teilbereich der Gate-Metallschicht 50 kann aus Aluminium, einer Aluminium-Silizium-Legierung oder einer Aluminium-Silizium-Kupfer-Legierung gebildet sein. Die Emitterelektrode 52 und die Gate-Metallschicht 50 können ein Sperrmetall aufweisen, das aus Titan oder einer Titanverbindung in einer Schicht ausgebildet ist, die unter dem aus Aluminium oder dergleichen gebildeten Bereich liegt. Die Emitterelektrode 52 und die Gate-Metallschicht 50 sind voneinander isoliert bereitgestellt.
  • Die Emitterelektrode 52 und die Gate-Metallschicht 50 sind über dem Halbleitersubstrat 10 bereitgestellt, wobei ein dielektrischer Zwischenschichtfilm dazwischen angeordnet ist. In 1A ist der dielektrische Zwischenschichtfilm weggelassen. Der dielektrische Zwischenschichtfilm ist mit einem Kontaktloch 49, Kontaktlöchern 54 und Kontaktlöchern 56 versehen, die diesen durchdringen.
  • Das Kontaktloch 49 ist so ausgebildet, dass er die Gate-Metallschicht 50 und einen Gate-Läufer 48 miteinander verbindet. In dem Kontaktloch 49 kann ein aus Wolfram oder dergleichen gebildeter Stopfen ausgebildet sein.
  • Der Gate-Läufer 48 ist so ausgebildet, dass er die Gate-Metallschicht 50 und den Gate-Grabenabschnitt 40 des Transistorabschnitts 70 verbindet. Als ein Beispiel ist der Gate-Läufer 48 mit einem Gate-Leitungsabschnitt in dem Gate-Grabenabschnitt 40 und einem Blindleitungsabschnitt in dem Blind-Grabenabschnitt 30 auf der Seite der oberen Fläche des Halbleitersubstrats 10 verbunden. Der Gate-Läufer 48 ist nicht mit einem Emitter-Leitungsabschnitt in dem Emitter-Grabenabschnitt 60 verbunden. Beispielsweise ist der Gate-Läufer 48 aus mit Fremdstoffen dotiertem Polysilizium ausgebildet. Die Gate-Metallschicht 50 und der Gate-Läufer 48 sind Beispiele für den Gate-Drahtabschnitt.
  • Der Gate-Läufer 48 des vorliegenden Beispiels ist von unterhalb des Kontaktlochs 49 bis zu einem Spitzenendabschnitt des Gate-Grabenabschnitts 40 bereitgestellt. Ein dielektrischer Zwischenschichtfilm wie etwa ein Oxidfilm ist zwischen dem Gate-Läufer 48 und der oberen Fläche des Halbleitersubstrats 10 bereitgestellt. An dem Spitzenendabschnitt des Gate-Grabenabschnitts 40 ist der Gate-Leitabschnitt zu der oberen Fläche des Halbleitersubstrats 10 freigelegt. Der Gate-Grabenabschnitt 40 befindet sich in Kontakt mit dem Gate-Läufer 48 auf dem freiliegenden Teil des Gate-Leistungsabschnitts.
  • Das Kontaktloch 56 ist so ausgebildet, dass es die Emitterelektrode 52 und den Emitter-Leitungsabschnitt in dem Emitter-Grabenabschnitt 60 miteinander verbindet. In dem Kontaktloch 56 kann ein aus Wolfram oder dergleichen gebildeter Stopfen bereitgestellt sein.
  • Ein Verbindungsabschnitt 25 ist zwischen der Emitterelektrode 52 und dem Emitter-Leitungsabschnitt bereitgestellt. Der Verbindungsabschnitt 25 ist aus einem leitfähigen Material wie mit Fremdstoffen dotiertem Polysilizium gebildet. Der Verbindungsabschnitt 25 ist über der oberen Fläche des Halbleitersubstrats 10 bereitgestellt, wobei ein dielektrischer Zwischenschichtfilm wie etwa ein Oxidfilm dazwischen angeordnet ist.
  • Die Gate-Grabenabschnitte 40 sind in vorbestimmten Intervallen in einer voreingestellten Ausrichtungsrichtung (im vorliegenden Beispiel in Richtung der Y-Achse) ausgerichtet. Der Gate-Grabenabschnitt 40 des vorliegenden Beispiels kann zwei Erstreckungsteile 41, die sich in einer Erstreckungsrichtung (im vorliegenden Beispiel in Richtung der X-Achse) parallel zu der oberen Fläche des Halbleitersubstrats 10 und senkrecht zur Ausrichtungsrichtung erstrecken, und einen Verbindungsteil 43, der die zwei Erstreckungsteile 41 verbindet, aufweisen. Der Gate-Grabenabschnitt 40 des vorliegenden Beispiels ist mit der Gate-Metallschicht 50 elektrisch verbunden. Zudem ist der Gate-Grabenabschnitt 40 mit dem Emitterbereich 12 in Kontakt.
  • Zumindest ein Abschnitt des Verbindungsteils 43 ist vorzugsweise in einer gekrümmten Form ausgebildet. Endabschnitte der zwei Erstreckungsteile 41 des Gate-Grabenabschnitts 40 sind verbunden, um die elektrische Feldkonzentration an den Endabschnitten der Erstreckungsteile 41 zu verringern. Der Gate-Läufer 48 kann mit dem Gate-Leitungsabschnitt an dem Verbindungsteil 43 des Gate-Grabenabschnitts 40 verbunden sein.
  • Die Blind-Grabenabschnitte 30 sind in vorbestimmten Intervallen in einer voreingestellten Ausrichtungsrichtung (Richtung der Y-Achse in dem vorliegenden Beispiel) wie die Gate-Grabenabschnitte 40 ausgerichtet. Der Blind-Grabenabschnitt 30 des vorliegenden Beispiels kann wie der Gate-Grabenabschnitt 40 eine U-Form auf der Seite der oberen Fläche des Halbleitersubstrats 10 aufweisen. Das heißt, der Blind-Grabenabschnitt 30 kann zwei Erstreckungsteile 31, die sich in einer Erstreckungsrichtung erstrecken, und einen Verbindungsteil 33, der die beiden Erstreckungsteile 31 verbindet, umfassen. Der Blind-Grabenabschnitt 30 ist mit der Gate-Metallschicht 50 elektrisch verbunden. Der Blind-Grabenabschnitt 30 unterscheidet sich jedoch von dem Gate-Grabenabschnitt 40 dahingehend, dass er nicht mit dem Emitterbereich 12 in Kontakt steht. Beispielsweise kann die Halbleitervorrichtung 100 die Kapazität zwischen dem Gate und dem Emitter anpassen, indem sie ein Verhältnis der Gate-Grabenabschnitte 40 und der Blind-Grabenabschnitte 30 anpasst.
  • Die Emitter-Grabenabschnitte 60 sind in vorbestimmten Intervallen in einer voreingestellten Ausrichtungsrichtung (Richtung der Y-Achse in dem vorliegenden Beispiel) wie die Gate-Grabenabschnitte 40 ausgerichtet. Der Emitter-Grabenabschnitt 60 des vorliegenden Beispiels kann wie der Gate-Grabenabschnitt 40 eine U-Form auf der Seite der oberen Fläche des Halbleitersubstrats 10 aufweisen. Das heißt, der Emitter-Grabenabschnitt 60 kann zwei Erstreckungsteile 61, die sich in einer Erstreckungsrichtung erstrecken, und einen Verbindungsteil 63, der die beiden Erstreckungsteile 61 verbindet, umfassen. Der Grabenabschnitt 60 ist mit der Emitterelektrode 52 elektrisch verbunden. Beispielsweise ist der Emitter-Grabenabschnitt 60 in dem Diodenabschnitt 80 bereitgestellt, so dass es schwierig ist, das Potential um den Emitter-Grabenabschnitt 60 herum abzulenken.
  • Die Emitterelektrode 52 ist über den Gate-Grabenabschnitten 40, den Blind-Grabenabschnitten 30, den Emitter-Grabenabschnitten 60, dem Topfbereich 11, den Emitterbereichen 12, den Basisbereichen 14 und den Kontaktbereichen 15 bereitgestellt.
  • Das Topfbereich 11 ist ein Bereich vom zweiten Leitfähigkeitstyp, der auf der Seite der oberen Fläche des Halbleitersubstrats 10 in Bezug auf einen Driftbereich 18, der später beschrieben wird, bereitgestellt ist. Der Topfbereich 11 ist beispielsweise vom Typ P+. Der Topfbereich 11 ist innerhalb eines voreingestellten Bereichs ab einem Endabschnitt eines aktiven Bereichs einer Seite, auf der die Gate-Metallschicht 50 bereitgestellt ist, bereitgestellt. Eine Diffusionstiefe des Topfbereichs 11 kann größer sein als die Tiefen des Gate-Grabenbereichs 40, des Blind-Grabenbereichs 30 und des Emitter-Grabenbereichs 60. Teilbereiche des Gate-Grabenbereichs 40, des Blind-Grabenbereichs 30 und des Emitter-Grabenbereichs Der Abschnitt 60 auf der Seite der Gate-Metallschicht 50 ist in dem Topfbereich 11 bereitgestellt. Die Unterseiten der Enden des Gate-Grabenabschnitts 40, des Blind-Grabenabschnitts 30 und des Emitter-Grabenabschnitts 60 in der Erstreckungsrichtung können von dem Topfbereich 11 bedeckt sein.
  • Das Kontaktloch 54 ist jeweils über dem Emitterbereich 12 und dem Kontaktbereich 15 in dem Transistorabschnitt 70 ausgebildet. Zudem ist das Kontaktloch 54 über dem Basisbereich 14 in dem Diodenabschnitt 80 ausgebildet. Auf diese Weise ist der dielektrische Zwischenschichtfilm mit einem oder mehreren Kontaktlöchern 54 ausgebildet. Ein oder mehrere Kontaktlöcher 54 können mit sich in Erstreckungsrichtung erstreckenden Öffnungen ausgebildet sein. In der ersten Ausführungsform ist der Kontaktbereich 15 auf der oberen Fläche des Grenzbereichs 81 bereitgestellt. Wie der Diodenabschnitt 80 kann der Basisbereich 14 jedoch auf der oberen Fläche des Grenzbereichs 81 bereitgestellt sein. Dies ist nicht beschränkt auf die erste Ausführungsform und gilt für die zweite bis fünfte Ausführungsform, die später beschrieben werden.
  • Der Grenzbereich 81 ist in einem Bereich bereitgestellt, in dem der Transistorabschnitt 70 und der Diodenabschnitt 80 benachbart zueinander sind. Wie hierin verwendet ist der Grenzbereich 81 in einem Bereich bereitgestellt, in dem der Transistorabschnitt 70 und der Diodenabschnitt 80 benachbart zueinander sind, um eine Überlagerung zwischen diesen zu verhindern. Insbesondere weist der Grenzbereich 81 eine Vorrichtungsstruktur auf, die sich von einer Vorrichtungsstruktur (der sogenannten MOS-Struktur) des Transistorabschnitts 70 und einer Vorrichtungsstruktur der Diode wie etwa einer Freilaufdiode des Diodenabschnitts 80 unterscheidet. Daher hat der Grenzbereich 81 eine Vorrichtungsstruktur, die sich von einer Vorrichtungsstruktur des Transistorabschnitts 70 und einer Vorrichtungsstruktur des Diodenabschnitts 80 unterscheidet und kann als ein Bereich festgelegt sein, der zwischen einer Vorrichtungsstruktur, in der ein Kanal des Transistorabschnitts 70 ausgebildet ist, und einer Vorrichtungsstruktur der Diode des Diodenabschnitts 80 in der Ausrichtungsrichtung der Grabenabschnitte positioniert ist.
  • Die Vorrichtungsstruktur des Grenzbereichs 81, die sich von einer Vorrichtungsstruktur des Transistorabschnitts 70 und einer Vorrichtungsstruktur des Diodenabschnitts 80 unterscheidet, bezieht sich beispielsweise auf einen Bereich mit einer Vorrichtungsstruktur, die sich von dem Transistorabschnitt 70 und dem Diodenabschnitt 80 in Bezug auf den Emitterbereich 12, den Kontaktbereich 15, den Akkumulierungsbereich 16, den Grabenabschnitt, die Tiefe des Grabenabschnitts und/oder einen Lebensdauerbegrenzer, einen Pufferbereich 20, einen Kathodenbereich 82 und einen Kollektorbereich 22, die später beschrieben werden, unterscheidet. Als Unterschied in der Struktur des Grabenabschnitts kann beispielhaft eine Abweichung von einer beliebigen periodischen Struktur (sich wiederholenden Struktur) des Grabenabschnitts des Transistorabschnitts 70 und des Grabenabschnitts des Diodenabschnitts 80 angegeben werden. Wie das Beispiel ist die Vorrichtungsstruktur, die sich von einer Vorrichtungsstruktur des Transistorabschnitts 70 und einer Vorrichtungsstruktur des Diodenabschnitts 80 unterscheidet, nicht nur auf einen einzelnen Bereich (beispielsweise zwischen dem einzelnen Graben) des Transistorabschnitts 70 oder des Diodenabschnitts 80 fokussiert und kann ein Bereich sein, der sich von einem Muster der periodischen Struktur (sich wiederholenden Struktur) des Transistorabschnitts 70 oder des Diodenabschnitts 8 unterscheidet, auch wenn er auf die periodische Struktur fokussiert ist.
  • Der Grenzbereich 81 kann auch in einem Bereich von 10 µm bis 100 µm oder von 50 µm bis 100 µm liegen. Ein Basispunkt der Länge des Grenzbereichs 81 kann beispielsweise der Gate-Grabenabschnitt 40 sein, in dem ein Kanal des Transistorabschnitts 70 ausgebildet ist, und ein Bereich von dem Gate-Grabenabschnitt 40 zu einem Punkt von 10 µm bis 100 µm in Richtung des Diodenabschnitts 80 kann als der Grenzbereich 81 festgelegt sein.
  • Eine Dicke des Halbleitersubstrats 10 kann abhängig von einer Spannungsfestigkeit der Halbleitervorrichtung 100 bestimmt werden und eine Breite des Grenzbereichs 81 in der Richtung der Y-Achse kann abhängig von der Dicke des Halbleitersubstrats 10 bestimmt werden. Insbesondere kann eine Konfiguration so vorgenommen werden, dass die Breite des Grenzbereichs 81 in der Richtung der Y-Achse umso größer ist, je höher die Spannungsfestigkeit der Halbleitervorrichtung 100 ist. Zudem kann die Breite des Grenzbereichs 81 in der Y-Achsenrichtung abhängig von einem Fließaspekt und einer Menge von Ladungsträgern in dem Halbleitersubstrat 10 bestimmt werden. Insbesondere kann eine Konfiguration so vorgenommen werden, dass die Breite des Grenzbereichs 81 in Richtung der Y-Achse umso größer ist, je mehr Ladungsträger vorhanden sind, um pro Zeiteinheit zwischen dem Transistorabschnitt 70 und dem Diodenabschnitt 80 zu fließen. Es kann auch eine Konfiguration so vorgenommen werden, dass die Breite des Grenzbereichs 81 in der Richtung der Y-Achse umso größer ist, je größer die Menge der Ladungsträger in dem Halbleitersubstrat 10 ist.
  • Der Grenzbereich 81 kann mehrere Mesaabschnitte aufweisen. Bevorzugter kann der Grenzbereich 81 vier bis zehn Mesaabschnitte aufweisen. Ein Basispunkt des Mesaabschnitts des Grenzbereichs 81 kann beispielsweise der Gate-Grabenabschnitt 40 sein, in dem ein Kanal des Transistorabschnitts 70 ausgebildet ist, und vier bis zehn Mesaabschnitte von dem Gate-Grabenabschnitt 40 zu dem Diodenabschnitt 80 können als der Grenzbereich 81 festgelegt sein. Eine Breite eines Mesaabschnitts in der Richtung der Y-Achse kann ungefähr 10 m betragen. Eine Länge der vier Mesaabschnitte mit den drei dazwischen in der Y-Achsenrichtung angeordneten Grabenabschnitten kann 50 m betragen oder eine Länge der fünf Mesaabschnitte mit den vier dazwischen in der Y-Achsenrichtung angeordneten Grabenabschnitten kann 50 m betragen. Zudem kann eine Länge der acht Mesaabschnitte mit den sieben dazwischen in Richtung der Y-Achse angeordneten Grabenabschnitten 100 m sein oder eine Länge der zehn Mesaabschnitte mit den neun dazwischen in Richtung der Y-Achse angeordneten Grabenabschnitten kann 100 m sein.
  • Der Grenzbereich 81 mit einer Struktur, die sich von einem Nichtgrenzbereich 83 des Transistorabschnitts 70 oder des Diodenabschnitts 80 unterscheidet, ist so bereitgestellt, dass es möglich ist, eine Überlagerung des Stroms zwischen dem Grenzbereich und dem Transistorabschnitt 70 oder dem Diodenabschnitt 80 zu reduzieren. Wenn beispielsweise die Breite des Grenzbereichs 81 in der Richtung der Y-Achse zunimmt, ist es möglich, die Überlagerung des Stroms wirksamer zu reduzieren.
  • In der ersten Ausführungsform ist der Grenzbereich 81 in dem Diodenabschnitt 80 bereitgestellt. Zudem ist in der ersten Ausführungsform der Grenzbereich 81 ein Bereich ohne Emitterbereich 12 zwischen dem Gate-Grabenabschnitt 40 und dem Emitter-Grabenabschnitt 60. Da der Grenzbereich 81 keinen Emitterbereich 12 aufweist, ist es schwierig, die Halbleitervorrichtung 100 einrasten zu lassen. Der Grenzbereich 81 bezieht sich auf einen Bereich zwischen einem Bereich, in dem die Gate-Grabenabschnitte 40 des Transistorabschnitts 70 in vorbestimmten Abständen in der Y-Achsenrichtung angeordnet sind, und einem Bereich, in dem die Emitter-Grabenabschnitte 60 des Diodenabschnitts 80 in vorbestimmten Abständen in der Richtung der Y-Achse angeordnet sind.
  • Der Nichtgrenzbereich 83 ist ein Bereich mit Ausnahme des Grenzbereichs 81 in dem Transistorabschnitt 70 oder dem Diodenabschnitt 80. In der ersten Ausführungsform wird, da der Grenzbereich 81 in dem Diodenabschnitt 80 bereitgestellt ist, ein Bereich mit Ausnahme des Grenzbereichs 81 des Diodenabschnitts 80 als Nichtgrenzbereich 83 bezeichnet. In der ersten Ausführungsform ist der Nichtgrenzbereich 83 ein Bereich mit den Emitter-Grabenabschnitten 60 in einem Bereich, der sich von dem Grenzbereich 81 unterscheidet. Somit umfasst der Nichtgrenzbereich 83 einen Bereich, in dem die Emitter-Grabenabschnitte 60 in vorbestimmten Abständen angeordnet sind, des Bereichs, in dem der Kathodenbereich 82 auf die obere Fläche des Halbleitersubstrats 10 projiziert ist. Da in diesem Fall der Transistorabschnitt 70 nicht mit dem Grenzbereich 81 versehen ist, ist der Transistorabschnitt 70 vollständig ein Nichtgrenzbereich.
  • Der Blind-Grabenabschnitt 30 ist in dem Grenzbereich 81 bereitgestellt. Der Blind-Grabenabschnitt 30 kann jedoch auch in dem Nichtgrenzbereich 83 bereitgestellt sein. Der Blind-Grabenabschnitt 30 kann nur in dem Nichtgrenzbereich 83 bereitgestellt sein. Der Grenzbereich 81 kann zudem mit dem Gate-Grabenabschnitt 40 oder dem Emitter-Grabenabschnitt 60 versehen sein. Unterdessen können eine Hälfte oder mehr oder alle der Grabenabschnitte, die innerhalb des Bereichs des Grenzbereichs 81 positioniert sind, die Blind-Grabenabschnitte 30 sein.
  • Ein erster Mesaabschnitt 91, ein zweiter Mesaabschnitt 92 und ein dritter Mesaabschnitt 93 sind Mesaabschnitte, die in der Nähe jedes der Grabenabschnitte in der Richtung der Y-Achse in einer Ebene parallel zu der oberen Fläche des Halbleitersubstrats 10 bereitgestellt sind. Der Mesaabschnitt ist ein Teil des Halbleitersubstrats 10, der zwischen den beiden benachbarten Grabenabschnitten positioniert ist, und kann ein Teil sein, der von der oberen Oberfläche des Halbleitersubstrats 10 bis zu dem tiefsten Boden jedes der Grabenabschnitte reicht. Ein Erweiterungsteil jedes der Grabenabschnitte kann als ein Grabenabschnitt ausgebildet sein. Das heißt, ein Bereich, der zwischen den zwei Erstreckungsteilen positioniert ist, kann als der Mesaabschnitt ausgebildet sein.
  • Der erste Mesaabschnitt 91 ist in der Nähe des Gate-Grabenabschnitts 40 und/oder des Emitter-Grabenabschnitts 60 in dem Transistorabschnitt 70 bereitgestellt. Zudem ist der erste Mesaabschnitt 91 des vorliegenden Beispiels ist in dem Grenzbereich 81 bereitgestellt, ebenfalls in der Nähe des Transistorabschnitts 70. Der erste Mesaabschnitt 91 weist den Topfbereich 11, den Emitterbereich 12, den Basisbereich 14 und den Kontaktbereich 15 auf der Seite der oberen Fläche des Halbleitersubstrats 10 auf. In dem ersten Mesaabschnitt 91 sind der Emitterbereich 12 und der Kontaktbereich 15 abwechselnd in der Erstreckungsrichtung bereitgestellt.
  • Der zweite Mesaabschnitt 92 ist ein Mesaabschnitt, der in dem Grenzbereich 81 bereitgestellt ist. Der zweite Mesaabschnitt 92 weist den Topfbereich 11, den Basisbereich 14 und den Kontaktbereich 15 auf der Seite der oberen Fläche des Halbleitersubstrats 10 auf. In der ersten Ausführungsform hat der zweite Mesaabschnitt 92 keinen Emitterbereich 12, kann aber den Emitterbereich 12 haben. In der ersten Ausführungsform hat der zweite Mesaabschnitt 92 zudem den Kontaktbereich 15, könnte den Kontaktbereich 15 aber nicht haben.
  • Der dritte Mesaabschnitt 93 ist in einem Bereich bereitgestellt, der zwischen den Emitter-Grabenabschnitten 60 positioniert ist, die zueinander in dem Diodenabschnitt 80 benachbart sind. Der dritte Mesaabschnitt 93 weist den Topfbereich 11 und den Basisbereich 14 auf der Seite der oberen Fläche des Halbleitersubstrats 10 auf.
  • Der Basisbereich 14 ist ein Bereich vom zweiten Leitfähigkeitstyp, der auf der Seite der oberen Fläche des Halbleitersubstrats 10 bereitgestellt ist. Der Basisbereich 14 ist beispielsweise vom P-Typ. Der Basisbereich 14 kann an beiden Endabschnitten des ersten Mesaabschnitts 91 und des zweiten Mesaabschnitts 92 in der Richtung der X-Achse auf der Seite der oberen Fläche des Halbleitersubstrats 10 bereitgestellt sein. Wie in 1B gezeigt ist jedoch der Basisbereich 14 in der Schnittansicht über eine im Wesentlichen gesamte Fläche des aktiven Bereichs bereitgestellt. Unterdessen zeigt 1A nur einen Endabschnitt des Basisbereichs 14 in der X-Achsenrichtung.
  • Der Emitterbereich 12 ist in Kontakt mit dem Gate-Grabenabschnitt 40 auf einer Seite der oberen Fläche des ersten Mesaabschnitts 91 bereitgestellt. Der Emitterbereich 12 kann in Richtung der Y-Achse von einem Grabenabschnitt zweier Grabenabschnitte, die sich mit dem ersten Mesaabschnitt 91 dazwischen in Richtung der X-Achse erstrecken, zu dem anderen Grabenabschnitt bereitgestellt sein. Der Emitterbereich 12 ist auch unter dem Kontaktloch 54 bereitgestellt. Der Emitterbereich 12 des vorliegenden Beispiels ist von einem ersten Leitfähigkeitstyp. Der Emitterbereich 12 ist beispielsweise vom Typ N+.
  • Das Kontaktbereich 15 ist ein Bereich vom zweiten Leitfähigkeitstyp mit einer höheren Dotierungskonzentration als der des Basisbereichs 14. Der Kontaktbereich 15 des vorliegenden Beispiels ist beispielsweise vom Typ P+. Der Kontaktbereich 15 des vorliegenden Beispiels ist auf der Seite der oberen Fläche des ersten Mesaabschnitts 91 bereitgestellt. Der Kontaktbereich 15 kann in der Richtung der Y-Achse von einem Grabenabschnitt zweier Grabenabschnitte, die sich mit dem ersten Mesaabschnitt 91 dazwischen in Richtung der X-Achse erstrecken, zu dem anderen Grabenabschnitt bereitgestellt sein. Der Kontaktbereich 15 kann mit dem Gate-Grabenabschnitt 40 in Kontakt sein oder nicht. Der Kontaktbereich 15 kann auch mit dem Emitter-Grabenabschnitt 60 in Kontakt sein oder nicht. Der Kontaktbereich 15 des vorliegenden Beispiels steht mit dem Blind-Grabenabschnitt 30 und dem Gate-Grabenabschnitt 40 in Kontakt. Der Kontaktbereich 15 ist auch unter dem Kontaktloch 54 bereitgestellt.
  • Der Kontaktbereich 15 kann auch auf einer Seite der oberen Fläche des zweiten Mesaabschnitts 92 bereitgestellt sein. Eine Fläche des Kontaktbereichs 15, der auf der Seite der oberen Fläche eines zweiten Mesaabschnitts 92 bereitgestellt ist, ist größer als eine Fläche des Kontaktbereichs 15, der auf der Seite der oberen Fläche eines ersten Mesaabschnitts 91 bereitgestellt ist. Der Kontaktbereich 15, der auf der Seite der oberen Fläche eines zweiten Mesaabschnitts 92 bereitgestellt ist, kann über einem gesamten Bereich bereitgestellt sein, der zwischen den Basisbereichen 14 angeordnet ist, die an beiden Endabschnitten des zweiten Mesaabschnitts 92 in Richtung der X-Achse bereitgestellt sind.
  • Das Kathodenbereich 82 ist ein Bereich vom ersten Leitfähigkeitstyp, der auf der Seite der unteren Fläche des Halbleitersubstrats 10 in dem Diodenabschnitt 80 bereitgestellt ist. Der Kathodenbereich 82 des vorliegenden Beispiels ist als Beispiel vom Typ N+. Ein Bereich, in dem der Kathodenbereich 82 bereitgestellt ist, ist von oben gesehen mit der gestrichelten Linie gezeigt.
  • 1B ist ein Beispiel einer Querschnittsansicht entlang einer Linie a-a' in 1A. Der Querschnitt a-a' ist eine YZ-Ebene, die durch den Emitterbereich 12, den Basisbereich 14 und den Kontaktbereich 15 in dem Transistorabschnitt 70 und dem Diodenabschnitt 80 verläuft. Die Halbleitervorrichtung 100 des vorliegenden Beispiels umfasst das Halbleitersubstrat 10, einen dielektrischen Zwischenschichtfilm 38, die Emitterelektrode 52 und eine Kollektorelektrode 24. Die Emitterelektrode 52 ist auf der oberen Fläche des Halbleitersubstrats 10 21 und einer oberen Fläche von des dielektrischen Zwischenschichtfilms 38 bereitgestellt.
  • Der Driftbereich 18 ist ein Bereich vom ersten Leitfähigkeitstyp, der in dem Halbleitersubstrat 10 bereitgestellt ist. Das Driftbereich 18 des vorliegenden Beispiels ist als Beispiel vom Typ N-. Der Driftbereich 18 kann ein restlicher Bereich des Halbleitersubstrats 10 sein, in dem die anderen Dotierungsbereiche nicht ausgebildet sind. Das heißt, eine Dotierungskonzentration des Driftbereichs 18 kann eine Dotierungskonzentration des Halbleitersubstrats 10 sein.
  • Der Pufferbereich 20 ist ein Bereich vom ersten Leitfähigkeitstyp, der unter dem Driftbereich 18 bereitgestellt ist. Der Pufferbereich 20 des vorliegenden Beispiels ist als Beispiel vom Typ N-. Eine Dotierungskonzentration des Pufferbereichs 20 ist höher als die Dotierungskonzentration des Driftbereichs 18. Das Pufferbereich 20 kann als eine Feldstoppschicht dienen, die dazu ausgelegt ist, zu verhindern, dass eine Verarmungsschicht, die sich von der Seite der unteren Fläche des Basisbereichs 14 ausdehnt, den Kollektorbereich 22 vom zweiten Leitfähigkeitstyp und den Kathodenbereich 82 vom ersten Leitfähigkeitstyp erreicht.
  • Der Kollektorbereich 22 ist ein Bereich vom zweiten Leitfähigkeitstyp, der auf der Seite der unteren Fläche des Halbleitersubstrats 10 in dem Transistorabschnitt 70 bereitgestellt ist. Der Kollektorbereich 22 ist beispielsweise vom Typ P+. Der Kollektorbereich 22 des vorliegenden Beispiels ist unterhalb des Pufferbereichs 20 bereitgestellt.
  • Der Kathodenbereich 82 ist unterhalb des Pufferbereichs 20 in dem Diodenabschnitt 80 bereitgestellt. Eine Grenze R ist eine Grenze zwischen dem Kollektorbereich 22 und dem Kathodenbereich 82. Die Grenze R kann mit einer Grenze zwischen dem Transistorabschnitt 70 und dem Diodenabschnitt 80 zusammenfallen oder sich von dieser unterscheiden.
  • Die Kollektorelektrode 24 ist auf einer unteren Fläche 23 des Halbleitersubstrats 10 ausgebildet. Die Kollektorelektrode 24 ist aus einem leitfähigen Material wie Metall ausgebildet.
  • Der Akkumulierungsbereich 16 ist ein Bereich vom ersten Leitfähigkeitstyp, der über dem Driftbereich 18 in dem ersten Mesaabschnitt 91 und dem zweiten Mesaabschnitt 92 bereitgestellt ist. Der Akkumulierungsbereich 16 des vorliegenden Beispiels ist als Beispiel vom Typ N-. Der Akkumulierungsbereich 16 ist in Kontakt mit dem Gate-Grabenabschnitt 40 bereitgestellt. Der Akkumulierungsbereich 16 kann mit dem Blind-Grabenabschnitt 30 in Kontakt sein oder nicht. Eine Dotierungskonzentration des Akkumulierungsbereichs 16 ist höher als die Dotierungskonzentration des Driftbereichs 18. Der Akkumulierungsbereich 16 ist so bereitgestellt, dass es möglich ist, einen Trägerinjektionsverstärkungseffekt (lE-Effekt) zu erhöhen, wodurch eine Durchlassspannung des Transistorabschnitts 70 verringert wird. Unterdessen kann der Akkumulierungsbereich 16 in dem dritten Mesaabschnitt 93 bereitgestellt sein.
  • Der Basisbereich 14 ist ein Bereich vom zweiten Leitfähigkeitstyp, der über dem Akkumulierungsbereich 16 in dem ersten Mesaabschnitt 91, dem zweiten Mesaabschnitt 92 und dem dritten Mesaabschnitt 93 bereitgestellt ist. Der Basisbereich 14 ist in Kontakt mit dem Gate-Grabenabschnitt 40 bereitgestellt. Der Basisbereich 14 in dem dritten Mesaabschnitt 93 ist ein sogenannter Anodenbereich.
  • Der Emitterbereich 12 ist zwischen dem Basisbereich 14 und einer oberen Fläche 21 in dem ersten Mesaabschnitt 91 bereitgestellt. Der Emitterbereich 12 ist in Kontakt mit dem Gate-Grabenabschnitt 40 bereitgestellt. Eine Dotierungskonzentration des Emitterbereichs 12 ist höher als die Dotierungskonzentration des Driftbereichs 18. Ein Beispiel eines Dotierungsmittels des Emitterbereichs 12 ist Arsen (As). Unterdessen kann der Emitterbereich 12 in dem zweiten Mesaabschnitt 92 bereitgestellt sein oder nicht.
  • Der Kontaktbereich 15 ist über dem Akkumulierungsbereich 16 in dem ersten Mesaabschnitt 91 und dem zweiten Mesaabschnitt 92 bereitgestellt. Der Kontaktbereich 15 ist in Kontakt mit dem Gate-Grabenabschnitt 40 und dem Blind-Grabenabschnitt 30 in dem ersten Mesaabschnitt 91 und dem zweiten Mesaabschnitt 92 bereitgestellt.
  • Ein oder mehrere Gate-Grabenabschnitte 40 und ein oder mehrere Blind-Grabenabschnitte 30 sind auf der Seite der oberen Fläche 21 bereitgestellt. Jeder der Grabenabschnitte ist von der oberen Fläche 21 bis zu dem Driftbereich 18 bereitgestellt. In dem Bereich, in dem der Emitterbereich 12, der Basisbereich 14, der Kontaktbereich 15 und/oder der Akkumulierungsbereich 16 bereitgestellt ist, erreicht jeder der Grabenabschnitte den Driftbereich 18 durch die Bereiche. Die Konfiguration „der Grabenabschnitt verläuft durch den Dotierungsbereich“ ist nicht auf eine Konfiguration beschränkt, in der der Dotierungsbereich gebildet wird und dann der Grabenabschnitt gebildet wird. Eine Konfiguration, in der die Grabenabschnitte gebildet werden und dann der Dotierungsbereich zwischen den Grabenabschnitten gebildet wird, ist auch in der Konfiguration „der Grabenabschnitt verläuft durch den Dotierungsbereich“ enthalten.
  • Der Gate-Grabenabschnitt 40 weist einen Gate-Graben, einen Gate-Isolationsfilm 42 und einen Gate-Leitungsabschnitt 44 auf, die auf der Seite der oberen Fläche 21 ausgebildet sind. Der Gate-Isolationsfilm 42 ist so ausgebildet, dass er eine Innenwand des Gate-Grabens bedeckt. Der Gate-Isolationsfilm 42 kann durch Oxidieren oder Nitrieren eines Halbleiters der Innenwand des Gate-Grabens gebildet werden. Der Gate-Leitungsabschnitt 44 ist weiter innen als der Gate-Isolationsfilm 42 innerhalb des Gate-Grabens ausgebildet. Der Gate-Isolationsfilm 42 isoliert den Gate-Leitungsabschnitt 44 und das Halbleitersubstrat 10 voneinander. Der Gate-Leitungsabschnitt 44 besteht aus einem leitfähigen Material wie Polysilizium. Der Gate-Grabenabschnitt 40 ist durch den dielektrischen Zwischenschichtfilm 38 auf der Seite der oberen Fläche 21 bedeckt.
  • Der Gate-Leitungsabschnitt 44 umfasst einen Bereich, der dem Basisbereich 14, der auf der Seite des ersten Mesaabschnitts 91 benachbart ist, wobei der Gate-Isolationsfilm 42 dazwischen angeordnet ist, in einer Tiefenrichtung des Halbleitersubstrats 10 zugewandt ist. Wenn an den Gate-Leitungsabschnitt 44 eine voreingestellte Spannung angelegt wird, wird ein Kanal, der eine Inversionsschicht von Elektronen ist, in einer Oberflächenschicht einer Grenzfläche des Basisbereichs 14, die mit dem Gate-Graben in Kontakt steht, ausgebildet.
  • Der Blind-Grabenabschnitt 30 kann die gleiche Struktur wie der Gate-Grabenabschnitt 40 aufweisen. Der Blind-Grabenabschnitt 30 weist einen Blind-Graben, einen Blind-Isolationsfilm 32 und einen Blind-Leitungsabschnitt 34 auf, die auf der Seite der oberen Fläche 21 ausgebildet sind. Der Blind-Isolationsfilm 32 ist so ausgebildet, dass er eine Innenwand des Blind-Grabens bedeckt. Der Blind-Leitungsabschnitt 34 ist weiter innen als der Blind-Isolationsfilm 32 innerhalb des Blind-Grabens ausgebildet. Der Blind-Isolationsfilm 32 isoliert den Blind-Leitungsabschnitt 34 und das Halbleitersubstrat 10 voneinander. Der Blind-Grabenabschnitt 30 ist durch den dielektrischen Zwischenschichtfilm 38 auf der Seite der oberen Oberfläche 21 bedeckt.
  • Der Emitter-Grabenabschnitt 60 kann die gleiche Struktur wie der Gate-Grabenabschnitt 40 und der Blind-Grabenabschnitt 30 aufweisen. Der Emitter-Grabenabschnitt 60 weist einen Emitter-Graben, einen Emitter-Isolationsfilm 62 und einen Emitter-Leitungsabschnitt 64 auf, die auf der Seite der oberen Fläche 21 ausgebildeten sind. Der Emitter-Isolationsfilm 62 ist so ausgebildet, dass er eine Innenwand des Emitter-Grabens bedeckt. Der Emitter-Leitungsabschnitt 64 ist weiter innen als der Emitter-Isolationsfilm 62 innerhalb des Emitter-Grabens ausgebildet. Der Emitter-Isolationsfilm 62 isoliert den Emitter-Leitungsabschnitt 64 und das Halbleitersubstrat 10 voneinander. Der Emitter-Grabenabschnitt 60 ist durch den dielektrischen Zwischenschichtfilm 38 auf der Seite der oberen Fläche 21 bedeckt.
  • Der dielektrische Zwischenschichtfilm 38 ist über der oberen Fläche des Halbleitersubstrats 10 bereitgestellt. Der dielektrische Zwischenschichtfilm 38 weist ein oder mehrere Kontaktlöcher 54 zum elektrischen Verbinden der Emitterelektrode 52 und des Halbleitersubstrats 10 auf. Ein weiteres Kontaktloch 49 und das Kontaktloch 54 können auch so ausgebildet sein, dass sie den dielektrischen Zwischenschichtfilm 38 durchdringen. Die Emitterelektrode 52 ist über dem dielektrischen Zwischenschichtfilm 38 bereitgestellt.
  • Die Halbleitervorrichtung 100 des vorliegenden Beispiels ist dazu ausgelegt, die Kapazität zwischen dem Gate und dem Emitter durch Anpassen eines Verhältnisses der Gate-Grabenabschnitte 40 und der Blind-Grabenabschnitte 30 anzupassen. Die Halbleitervorrichtung 100 kann die Kapazität zwischen dem Gate und dem Emitter durch Erhöhen eines Anteils der Blind-Grabenabschnitte 30 erhöhen und die Kapazität zwischen dem Gate und dem Emitter durch Verringern des Anteils der Blind-Grabenabschnitte 30 verringern. Wenn eine Anzahl der Gate-Grabenabschnitte als G und eine Anzahl der Blind-Grabenabschnitte als D bezeichnet wird, kann eine Beziehung 0,01<D/(D+G)<0,2 erfüllt sein.
  • Unterdessen bezieht sich die Anzahl der Gate-Grabenabschnitte 40 auf eine Anzahl der Erstreckungsteile 41. Das heißt, selbst in einem Fall, in dem die mehreren Erstreckungsteile 41 durch den Verbindungsteil 43 verbunden sind und somit ein Gate-Grabenabschnitt 40 ausgebildet ist, ist die Anzahl der mehreren Erstreckungsteile 41 tatsächlich die Anzahl der Gate-Grabenabschnitte 40. Daher stimmt die Anzahl der Gate-Grabenabschnitte 40 mit der Anzahl der Gate-Grabenabschnitte 40 in dem Querschnitt a-a', wie er in 1B gezeigt ist, überein.
  • Auch ist eine Anzahl der Blind-Grabenabschnitte 30 die gleiche. Das heißt, selbst in einem Fall, in dem die mehreren Erstreckungsteile 31 durch den Verbindungsteil 33 verbunden sind und somit ein Blind-Grabenabschnitt 30 ausgebildet ist, ist die Anzahl der mehreren Erstreckungsteile 31 tatsächlich die Anzahl der Blind-Grabenabschnitte 30. Daher stimmt die Anzahl der Blind-Grabenabschnitte 30 mit der Anzahl der Blind-Grabenabschnitte 30 in dem Querschnitt a-a', wie er in 1B gezeigt ist, überein.
  • 2A ist ein Beispiel einer Draufsicht, die die Halbleitervorrichtung 100 gemäß einer zweiten Ausführungsform zeigt. 2B zeigt ein Beispiel einer Querschnittsansicht entlang einer Linie b-b' in 2A. Die Halbleitervorrichtung 100 der zweiten Ausführungsform unterscheidet sich von der Halbleitervorrichtung 100 gemäß der ersten Ausführungsform darin, dass der Grenzbereich 81 in dem Transistorabschnitt 70 bereitgestellt ist. Bei der Halbleitervorrichtung 100 der zweiten Ausführungsform wird, da der Grenzbereich 81 in dem Transistorabschnitt 70 bereitgestellt. ein Bereich mit Ausnahme des Grenzbereichs 81 in dem Transistorabschnitt 70 als ein Nichtgrenzbereich 83 bezeichnet. Unterdessen ist, da der Diodenabschnitt 80 nicht mit dem Grenzbereich 81 versehen ist, der Diodenabschnitt 80 vollständig ein Nichtgrenzbereich.
  • Bei der zweiten Ausführungsform ist der Nichtgrenzbereich 83 ein Bereich, der sich von dem Grenzbereich 81 unterscheidet und den Gate-Grabenabschnitt 40 und den Emitter-Grabenabschnitt 60 aufweist. Der Nichtgrenzbereich 83 umfasst einen Bereich, in dem die Gate-Grabenabschnitte 40 und die Emitter-Grabenabschnitte 60 in vorbestimmten Abständen angeordnet sind, des Bereichs, in dem der Kollektorbereich 22 auf die obere Fläche des Halbleitersubstrats 10 projiziert ist.
  • Der Blind-Grabenabschnitt 30 ist in dem Grenzbereich 81 bereitgestellt. Der Blind-Grabenabschnitt 30 kann jedoch auch in dem Nichtgrenzbereich 83 bereitgestellt sein. Der Blind-Grabenabschnitt 30 kann nur in dem Nichtgrenzbereich bereitgestellt sein. Der Grenzbereich 81 kann auch mit dem Gate-Grabenabschnitt 40 und dem Emitter-Grabenabschnitt 60 versehen sein.
  • Die Konfiguration, in der der Grenzbereich 81 in dem Transistorabschnitt 70 bereitgestellt ist, bedeutet, dass der Kathodenbereich 82 relativ kürzer und der Kollektorbereich 22 relativ länger ist. Aus diesem Grund können aus dem Emitterbereich 12 emittierte Elektronen leicht in den Kollektorbereich 22 eingebracht werden, so dass es möglich ist, die Durchlassspannung zu senken.
  • Unterdessen kann der Grenzbereich 81 über dem Transistorabschnitt 70 und dem Diodenabschnitt 80 bereitgestellt sein. In diesem Fall sind der Transistorabschnitt 70 und der Diodenabschnitt 80 jeweils mit Ausnahme des Nichtgrenzbereichs 83 mit dem Grenzbereich 81 versehen.
  • 3 ist ein abgewandeltes Beispiel der Halbleitervorrichtung 100. Bei der Halbleitervorrichtung 100 des vorliegenden abgewandelten Beispiels ist das Kontaktloch 54 nicht über mindestens einem Teil des zweiten Mesaabschnitts 92, der benachbart zu dem Blind-Grabenabschnitt 30 ist, in dem Grenzbereich 81 bereitgestellt. Bei der Halbleitervorrichtung 100 des vorliegenden abgewandelten Beispiels ist das Kontaktloch 54 nicht über allen Blind-Grabenabschnitten 30, die zu den zweiten Mesaabschnitten 92 benachbart sind, in dem Grenzbereich 81 bereitgestellt. Das heißt, der zweite Mesaabschnitt, der zu dem Blind-Grabenabschnitt 30 benachbart ist, ist nicht mit der Emitterelektrode elektrisch verbunden. Unterdessen kann die Konfiguration, bei der das Kontaktloch 54 nicht über einem Teil der oder allen Mesaabschnitten in dem Grenzbereich 81 bereitgestellt ist, auf die erste und zweite Ausführungsform und die dritte bis fünfte Ausführungsform, die später beschrieben werden, angewendet werden.
  • 4 ist eine Draufsicht auf eine Halbleitervorrichtung 500 gemäß einem Vergleichsbeispiel. Die Halbleitervorrichtung 500 des vorliegenden Vergleichsbeispiels unterscheidet sich von der Halbleitervorrichtung 100 der ersten Ausführungsform darin, dass der Blind-Grabenabschnitt 30 nicht bereitgestellt ist. Die Halbleitervorrichtung 500 weist einen Transistorabschnitt 570 und einen Diodenabschnitt 580 auf.
  • Die Halbleitervorrichtung 500 weist den Emitter-Grabenabschnitt 60 an einer Grenzseite des Diodenabschnitts 580 mit dem Transistorabschnitt 570 auf. Das heißt, die Halbleitervorrichtung 500 des vorliegenden Vergleichsbeispiels ist nicht mit dem Blind-Grabenabschnitt 30 in dem Grenzbereich 81 versehen. Das heißt, da die Grabenabschnitte mit Ausnahme des Gate-Grabenabschnitts 40 nicht mit der Gate-Metallschicht 50 verbunden sind, ist die Kapazität zwischen dem Gate und dem Emitter im Vergleich zu der Halbleitervorrichtung 100 gemäß der ersten Ausführungsform verringert.
  • Wenn hier Rauschen in der Halbleitervorrichtung 500 auftritt, während die Halbleitervorrichtung 500 einen FWD-Betrieb ausführt, wird eine Potentialdifferenz einer Schwellenspannung Vth oder höher erzeugt, so dass der Transistorabschnitt 570 fälschlicherweise eingeschaltet werden kann. Je niedriger die Kapazität zwischen dem Gate und dem Emitter ist, desto größer ist der Einfluss des Rauschens auf die Halbleitervorrichtung 500. Wenn der Transistorabschnitt 570 fälschlicherweise eingeschaltet wird, fließt ein Kurzschlussstrom, so dass während eines Sperrverzögerungsvorgangs in einen Kurzschlussmodus eingetreten wird, so dass die Halbleitervorrichtung 500 zerstört werden kann.
  • Andererseits nimmt die Kapazität zwischen dem Gate und dem Emitter zu, da die Halbleitervorrichtung 100 die Blind-Grabenabschnitte 30 aufweist. Auch dann, wenn das Rauschen in der Halbleitervorrichtung 100 auftritt, ist es daher schwierig, den Transistorabschnitt 70 fälschlicherweise einzuschalten. Auf diese Weise entspricht die Konfiguration, in der die Blind-Grabenabschnitte 30 bereitgestellt sind, einer Konfiguration, in der ein Rauschunterdrückungskondensator bereitgestellt ist. Dadurch wird der Einfluss des Rauschens auf die Halbleitervorrichtung 100 verringert.
  • 5 zeigt ein Beispiel eines Gesamtchipdiagramms der Halbleitervorrichtung 500 gemäß dem Vergleichsbeispiel. Die Halbleitervorrichtung 500 des vorliegenden Vergleichsbeispiels weist mehrere Transistorabschnitte 570 und mehrere Diodenabschnitte 580 auf.
  • Bei der Halbleitervorrichtung 500 des vorliegenden Vergleichsbeispiels ist eine Breite Wd des Diodenabschnitts 580 in Richtung der Y-Achse kleiner als eine Breite Wt des Transistorabschnitts 570 in Richtung der Y-Achse. In dem vorliegenden Vergleichsbeispiel ist zudem eine Breite des Transistorabschnitts 570 in Richtung der X-Achse gleich einer Breite des Diodenabschnitts 580 in Richtung der X-Achse. Eine Gesamtfläche der mehreren Diodenabschnitte 580 ist kleiner als eine Gesamtfläche der mehreren Transistorabschnitte 570.
  • Während eines Schaltvorgangs kann der Strom auf der Seite des Transistorabschnitts 570 in der Halbleitervorrichtung 500 allmählich auf der Seite des Diodenabschnitts 580 konzentriert werden. In diesem Fall wird lokal Wärme erzeugt und die Halbleitervorrichtung 500 kann zerstört werden. Während der Strom während eines Abschaltvorgangs gleichmäßig fließt, will der Strom auf diese Weise fließen und konzentriert sich mit der Zeit zu dem Kathodenbereich hin. Bei der Halbleitervorrichtung 500 ist die Wärmeerzeugung aufgrund der Stromkonzentration beachtenswert, da die Breite Wd des Diodenabschnitts 580 in Richtung der Y-Achse kleiner als die Breite Wt des Transistorabschnitts 570 in Richtung der Y-Achse ist. Insbesondere dann, wenn der Schaltvorgang mit einer hohen Stromdichte durchgeführt wird, kann die Halbleitervorrichtung 500 zerstört werden.
  • 6 zeigt ein Beispiel eines Gesamtchipdiagramms der Halbleitervorrichtung 100. Die Halbleitervorrichtung 100 des vorliegenden Beispiels weist mehrere Transistorabschnitte 70 und mehrere Diodenabschnitte 80 auf. Die Halbleitervorrichtung 100 weist einen Randabschlussbereich 102 und einen Außenbereich 104 an Außenseiten des aktiven Bereichs, in dem die Transistorabschnitte 70 und die Diodenabschnitte 80 bereitgestellt sind, auf.
  • Der Randabschlussbereich 102 verringert die elektrische Feldkonzentration auf der Seite der oberen Fläche des Halbleitersubstrats 10. Der Randabschlussbereich 102 umfasst beispielsweise einen Schutzring, eine Feldplatte, ein RESURF und eine Kombination davon.
  • Der Außenbereich 104 ist in der Nähe der Transistorabschnitte 70 und der Diodenabschnitte 80 bereitgestellt. Der Außenbereich 104 umfasst beispielsweise eine Gate-Kontaktstelle, einen Erfassungsabschnitt und einen Temperaturerfassungsabschnitt.
  • Die Halbleitervorrichtung 100 des vorliegenden Beispiels weist die fünfzehn Transistorabschnitte 70 und die zwölf Diodenabschnitte 80 auf. Bei der Halbleitervorrichtung 100 des vorliegenden Beispiels ist eine Breite Wd des Diodenabschnitts 80 in Richtung der Y-Achse größer oder gleich einer Breite Wt des Transistorabschnitts 70 in Richtung der Y-Achse und ist vorzugsweise größer als die Breite Wt in Richtung der Y-Achse. Beispielsweise kann die Breite Wd des Diodenabschnitts 80 in Richtung der Y-Achse 500 µm oder mehr, 1000 µm oder mehr oder 1500 µm oder mehr betragen. In dem vorliegenden Beispiel ist zudem eine Breite des Transistorabschnitts 70 in Richtung der X-Achse gleiche einer Breite des Diodenabschnitts 80 in Richtung der X-Achse. Bei der Halbleitervorrichtung 100 des vorliegenden Beispiels ist eine Gesamtfläche der Diodenabschnitte 80 größer oder gleich einer Gesamtfläche der Transistorabschnitte 70 und ist vorzugsweise größer als die Gesamtfläche der Transistorabschnitte 70.
  • Bei der Halbleitervorrichtung 100 des vorliegenden Beispiels fließt, da die Breite Wd des Diodenabschnitts 80 in Richtung der Y-Achse größer oder gleich der Breite Wt des Transistorabschnitts 70 in Richtung der Y-Achse ist, der in dem Transistorabschnitt 70 fließende Strom auch in dem Kathodenbereich 82 des Diodenabschnitts 80, so dass es möglich ist, die Stromkonzentration zu verringern. Daher wird die Stromkonzentration verringert, so dass es schwierig ist, die Halbleitervorrichtung 100 des vorliegenden Beispiels zu zerstören.
  • Die Gesamtfläche der Diodenabschnitte 80 kann um das 1,2-fache, 1,5-fache oder 2,0-fache größer sein als die Gesamtfläche der Transistorabschnitte 70. Ein Verhältnis der Gesamtfläche der Transistorabschnitte 70 zu der Gesamtfläche der Diodenabschnitte 80 wird unter dem Gesichtspunkt eines Kompromisses zwischen Leitungsverlust und Stromkonzentration der Halbleitervorrichtung 100 eingestellt. Das heißt, wenn die Gesamtfläche der Transistorabschnitte 70 zunimmt, nimmt der Leitungsverlust tendenziell ab. Wenn andererseits die Gesamtfläche der Diodenabschnitte 80 zunimmt, verringert sich die Stromkonzentration tendenziell.
  • Wenn die Halbleitervorrichtung 100 die Diodenabschnitte 80 mit einer Gesamtfläche, die größer oder gleich der Gesamtfläche der Transistorabschnitte 70 ist, aufweist, ist die Kapazität zwischen dem Gate und dem Emitter im Vergleich zu einem Fall, in dem die Gesamtfläche der Diodenabschnitte 80 kleiner als die Gesamtfläche der Transistorabschnitte 70 ist, verringert. Bei der Halbleitervorrichtung 100 des vorliegenden Beispiels ist jedoch der Blind-Grabenabschnitt 30 in dem Grenzbereich 81 bereitgestellt, so dass die Kapazität zwischen dem Gate und dem Emitter unterdrückt werden kann.
  • In einem Fall, in dem die Halbleitervorrichtung 100 eine feste Größe eines Halbleiterchips aufweist, kann die Anzahl der Transistorabschnitte 70 und der Diodenabschnitte 80 indes verringert werden und gleichzeitig die Gesamtfläche der Diodenabschnitte 80 so festgelegt werden, dass sie größer oder gleich der Gesamtfläche der Transistorabschnitte 70 ist. Dadurch wird der Stromverlust reduziert, das ein Grenzflächenbereich zwischen dem Transistorabschnitt 70 und dem Diodenabschnitt 80 entsteht, d. h. der Grenzbereich 81 zum Verhindern einer Überlagerung zwischen dem Transistorabschnitt 70 und dem Diodenabschnitt 80 reduziert wird.
  • Die Halbleitervorrichtung 100 des vorliegenden Beispiels weist in der Richtung der Y-Achse die Transistorabschnitte 70 mehr als die Diodenabschnitte 80 auf. Dadurch sind die Transistorabschnitte 70 an beiden Enden in der Richtung der Y-Achse angeordnet. Die Transistorabschnitte 70 sind an beiden Enden in der Richtung der Y-Achse bereitgestellt, so dass die Stromkonzentration in dem Diodenabschnitt 80 kaum auftritt.
  • Beispielsweise weist die Halbleitervorrichtung 100 des vorliegenden Beispiels die fünf Transistorabschnitte 70 und die vier Diodenabschnitte 80 in der Richtung der Y-Achse auf. Die Anzahl der Transistorabschnitte 70 und der Diodenabschnitte 80 in der Richtung der Y-Achse ist jedoch nicht darauf beschränkt. Beispielsweise können die Anzahlen der Transistorabschnitte 70 und der Diodenabschnitte 80 vier und drei, drei und zwei oder zwei und eins betragen. Auch können die Anzahlen der Transistorabschnitte 70 und der Diodenabschnitte 80 sechs und fünf, sieben und sechs oder acht und sieben betragen. Indes können die Anzahlen der Transistorabschnitte 70 und der Diodenabschnitte 80 in der Richtung der Y-Achse gleich sein.
  • Die Halbleitervorrichtung 100 weist zudem drei Reihen der Transistorabschnitte 70 und der Diodenabschnitte 80 in der Richtung der X-Achse auf. Die Anzahl der Reihen der Transistorabschnitte 70 und der Diodenabschnitte 80 in der Richtung der X-Achse ist jedoch nicht darauf beschränkt. Beispielsweise kann die Anzahl der Reihen der Transistorabschnitte 70 und der Diodenabschnitte 80 in der X Richtung der X-Achse eine Reihe, zwei Reihen, vier Reihen oder fünf Reihen oder mehr sein.
  • 7A ist ein Graph, der eine Stromdichteverteilung zeigt. Eine vertikale Achse gibt die Stromdichte [A/cm2] an und eine horizontale Achse gibt eine beliebige Position in Richtung der Y-Achse an.
  • Eine Verteilung D1 gibt die Stromdichteverteilung an, wenn die Halbleitervorrichtung 100 verwendet wird. Bei der Halbleitervorrichtung 100 des vorliegenden Beispiels beträgt das Verhältnis der Gesamtfläche der Transistorabschnitte 70 zu der Gesamtfläche der Diodenabschnitte 80 20:40. Das heißt, die Gesamtfläche der Diodenabschnitte 80 entspricht ungefähr 66 % einer Gesamtfläche der Transistorabschnitte 70 und der Diodenabschnitte 80.
  • Eine Verteilung D2 gibt die Stromdichteverteilung an, wenn die Halbleitervorrichtung 100 verwendet wird. Bei der Halbleitervorrichtung 100 des vorliegenden Beispiels beträgt das Verhältnis der Gesamtfläche der Transistorabschnitte 70 zu der Gesamtfläche der Diodenabschnitte 80 20:20. Das heißt, die Gesamtfläche der Diodenabschnitte 80 entspricht 50 % der Gesamtfläche der Transistorabschnitte 70 und der Diodenabschnitte 80.
  • Eine Verteilung D3 gibt die Stromdichteverteilung an, wenn die Halbleitervorrichtung 500 verwendet wird. Bei der Halbleitervorrichtung 500 des vorliegenden Beispiels beträgt das Verhältnis der Gesamtfläche der Transistorabschnitte 570 und der Gesamtfläche der Diodenabschnitte 580 20:6. Das heißt, die Gesamtfläche der Diodenabschnitte 580 entspricht ungefähr 23 % der Gesamtfläche der Transistorabschnitte 570 und Diodenabschnitte 580.
  • Vergleicht man die Verteilung D1 mit der Verteilung D3, so nimmt mit zunehmendem Anteil der Diodenabschnitte 80 ein Maximalwert der Stromdichte ab. Das heißt, die Halbleitervorrichtung 100 kann den Maximalwert der Stromdichte reduzieren, indem die Gesamtfläche der Diodenabschnitte 80 größer oder gleich der Gesamtfläche der Transistorabschnitte 70 eingestellt wird.
  • 7B ist ein Graph, der Abschaltwellenformen der Halbleitervorrichtung 100 und der Halbleitervorrichtung 500 zeigt. Der Graph zeigt Änderungen der Kollektorstromstärke Ic [A/cm2] und der Spannung Vce zwischen dem Kollektor und dem Emitter über die Zeit. Die Kollektorstromstärke Ic der Halbleitervorrichtung 100 ist höher als die Kollektorstromstärke Ic der Halbleitervorrichtung 500. Das heißt, die Halbleitervorrichtung 100 kann aufgrund dessen, dass die Breite des Diodenabschnitts 80 größer als die Breite des Transistorabschnitts 70 eingestellt ist, den Schaltvorgang mit einer höheren Stromdichte als die Halbleitervorrichtung 500 implementieren.
  • 8A bis 8D sind Ansichten zum Vergleichen der Leitungsstromdichteverteilungen, wenn das Verhältnis der Gate-Grabenabschnitte G und der Emitter-Grabenabschnitte E geändert wird. Eine vertikale Achse gibt die Leitungsstromdichte [A/cm2] an und eine horizontale Achse gibt Positionen in Richtung der Y-Achse in der Nähe des Transistorabschnitts und des Diodenabschnitts an. Der Gate-Grabenabschnitt G ist ein Grabenabschnitt, der mit der Gate-Metallschicht 50 elektrisch verbunden ist und mit dem Emitterbereich 12 in Kontakt bereitgestellt ist. Der Emitter-Grabenabschnitt E ist ein Grabenabschnitt, der mit der Emitterelektrode 52 elektrisch verbunden ist.
  • 8A zeigt eine Leitungsstromdichteverteilung einer Halbleitervorrichtung mit vollem Gate. Bei der Halbleitervorrichtung des vorliegenden Beispiels sind alle Grabenabschnitte Gate-Grabenabschnitte G. Das heißt, bei der Halbleitervorrichtung des vorliegenden Beispiels sind alle Grabenabschnitte mit der Gate-Metallschicht 50 elektrisch verbunden.
  • 8B zeigt eine Leitungsstromdichteverteilung einer Halbleitervorrichtung mit Emitter-Grabenabschnitten E. Bei der Halbleitervorrichtung des vorliegenden Beispiels beträgt das Verhältnis der Gate-Grabenabschnitte G zu den Emitter-Grabenabschnitten E 2:1. Das heißt, bei der Halbleitervorrichtung des vorliegenden Beispiels ist die Anzahl der Gate-Grabenabschnitte G größer als die Anzahl der Emitter-Grabenabschnitte E.
  • 8C zeigt eine Leitungsstromdichteverteilung einer Halbleitervorrichtung mit den Emitter-Grabenabschnitten E. Bei der Halbleitervorrichtung 500 des vorliegenden Beispiels beträgt das Verhältnis der Gate-Grabenabschnitte G zu den Emitter-Grabenabschnitten E 1:1. Das heißt, bei der Halbleitervorrichtung des vorliegenden Beispiels ist die Anzahl der Gate-Grabenabschnitte G gleich der Anzahl der Emitter-Grabenabschnitte E.
  • 8D zeigt eine Leitungsstromdichteverteilung der Halbleitervorrichtung mit den Emitter-Grabenabschnitten E. Bei der Halbleitervorrichtung 500 des vorliegenden Beispiels beträgt das Verhältnis der Gate-Grabenabschnitte G zu den Emitter-Grabenabschnitten E 1:2. Das heißt, bei der Halbleitervorrichtung des vorliegenden Beispiels ist die Anzahl der Gate-Grabenabschnitte G kleiner als die Anzahl der Emitter-Grabenabschnitte E.
  • Unter Bezugnahme auf die Verteilungen der Leitungsstromdichte von 8A bis 8D ist dann, wenn der Anteil der Emitter-Grabenabschnitte E im Vergleich zu den Gate-Grabenabschnitten G erhöht ist, die Leitungsstromdichteverteilung tendenziell vergrößert. Beispielsweise kann die Leitungsstromdichteverteilung von 8A im Vergleich zu den anderen Beispielen tendenziell in einem bestimmten Bereich lokalisiert sein. Wenn der Anteil der Emitter-Grabenabschnitte E erhöht wird, wird auch der Kanalbereich verringert, so dass der Maximalwert der Leitungsstromstärke tendenziell ansteigt.
  • Hier wird ein Beispiel eines Verfahrens zum Entwerfen der Halbleitervorrichtung 100 beschrieben, bei der der Einfluss des Rauschens reduziert ist und gleichzeitig die Stromkonzentration unterdrückt ist. Bei der Halbleitervorrichtung mit vollem Gate sind alle Grabenabschnitte elektrisch mit der Gate-Metallschicht 50 verbunden, so dass das Potential um die Grabenabschnitte herum abgelenkt werden kann. Aus diesem Grund weist die Halbleitervorrichtung vorzugsweise sowohl den Gate-Grabenabschnitt G als auch den Emitter-Grabenabschnitt E auf. Wenn der Anteil der Emitter-Grabenabschnitte E im Vergleich zu den Gate-Grabenabschnitten G erhöht wird, nimmt der Maximalwert der Leitungsstromdichteverteilung wie in 8A bis 8D gezeigt tendenziell zu.
  • Wenn das Verhältnis der Gesamtfläche der Diodenabschnitte 80 zu der Gesamtfläche der Transistorabschnitte 70 erhöht wird, ist es zum Unterdrücken des Maximalwerts der Leitungsstromdichteverteilung möglich, den Durchbruch der Halbleitervorrichtung 100 zu unterdrücken. Insbesondere ist bei der ersten Ausführungsform der Grenzbereich 81 in dem Diodenabschnitt 80 bereitgestellt. Der Grenzbereich 81 ist in dem Diodenabschnitt 80 so bereitgestellt, dass der Kathodenbereich 82 relativ länger wird und der Kollektorbereich 22 relativ kürzer. Aus diesem Grund können die aus dem Emitterbereich 12 emittierten Elektronen leicht in den Kollektorbereich 22 eingebracht werden, so dass es möglich ist, den Maximalwert der Stromdichte effektiv zu senken.
  • Wenn andererseits das Verhältnis der Gesamtfläche der Diodenabschnitte 80 zu der Gesamtfläche der Transistorabschnitte 70 erhöht wird, wird die Kapazität zwischen dem Gate und dem Emitter verringert. Daher ist die Halbleitervorrichtung 100 mit dem Blind-Grabenabschnitt 30 in dem Grenzbereich 81 versehen, so dass es möglich ist, die Kapazität zwischen dem Gate und dem Emitter sicherzustellen und gleichzeitig die Stromkonzentration durch die Zunahme der Diodenabschnitte 80 zu verringern. Dadurch ist es möglich, die Halbleitervorrichtung 100 zu implementieren, bei der der Einfluss des Rauschens reduziert ist und gleichzeitig der Elementdurchschlag aufgrund der Stromkonzentration unterdrückt wird.
  • Unterdessen kann der oben beschriebene Blind-Grabenabschnitt 30 so bereitgestellt sein, dass er sich in Richtung der X-Achse zu dem Randabschlussbereich 102 des Transistorabschnitts 70, der zu dem Randabschlussbereich 102 benachbart ist, erstreckt, ohne auf den Grenzbereich 81 beschränkt zu sein, in dem der Transistorabschnitt 70 und der Diodenabschnitt 80 benachbart zueinander sind. Das heißt, die Seite des Randabschlussbereichs 102 des Transistorabschnitts 70, der dem Randabschlussbereich 102 benachbart ist, kann mit dem Blind-Grabenabschnitt 30 versehen sein, der nicht mit dem Emitterbereich 12 in Kontakt steht. Die Seite des Randabschlussbereichs 102 des Transistorabschnitts 70, auf der der Blind-Grabenabschnitt 30 bereitgestellt ist, ist durch die gestrichelte Linie als Randnachbarbereich 84 gezeigt. Der Randnachbarbereich 84 ist ein Bereich, der dem Randabschlussbereich 102 auf einer positiven Seite oder einer negativen Seite des Transistorabschnitts 70 in Richtung der Y-Achse benachbart ist. Dadurch ist es möglich, bei Gewährleistung der Kapazität zwischen dem Gate und dem Emitter die Konzentration von Ladungsträgern zu unterdrücken, indem auf der Seite des Randabschlussbereichs 102 des Transistorabschnitts 70 ein unwirksamer Bereich gebildet wird, der nicht als Transistor fungiert. Daher kann die Anzahl der Blind-Grabenabschnitte 30, die in den Randnachbarbereich 84 einzufügen sind, größer sein als die Anzahl der Blind-Grabenabschnitte 30, die in den Grenzbereich 81 einzufügen sind. Zudem kann der Blind-Grabenabschnitt 30 nur in dem Randnachbarbereich 84 bereitgestellt sein. Wenn der Blind-Grabenabschnitt 30 in dem Randnachbarbereich 84 bereitgestellt ist, sind die Breite Wt des Transistorabschnitts 70 in Richtung der Y-Achse und die Breite Wd des Diodenabschnitts 80 in Richtung der Y-Achse nicht begrenzt.
  • 9 zeigt ein Beispiel einer Konfiguration der Halbleitervorrichtung 100 gemäß einer dritten Ausführungsform. Die Halbleitervorrichtung 100 des vorliegenden Beispiels unterscheidet sich von der Halbleitervorrichtung 100 gemäß der ersten Ausführungsform darin, dass sie einen oberflächigen Lebensdauerbegrenzer 95 und einen unterflächigen Lebensdauerbegrenzer 96 aufweist.
  • Der oberflächige Lebensdauerbegrenzer 95 und der unterflächige Lebensdauerbegrenzer 96 werden verwendet, um die Lebensdauer von Trägern anzupassen. Der oberflächige Lebensdauerbegrenzer 95 und der unterflächige Lebensdauerbegrenzer 96 werden durch Injizieren von Ionen von der Seite der oberen Fläche oder der Seite der unteren Fläche des Halbleitersubstrats 10 durch Injektion von Helium gebildet.
  • Der oberflächige Lebensdauerbegrenzer 95 ist auf der Seite der oberen Fläche des Halbleitersubstrats 10 bereitgestellt. Beispielsweise ist der oberflächige Lebensdauerbegrenzer 95 der dritten Ausführungsform in dem Diodenabschnitt 80 bereitgestellt. Der oberflächige Lebensdauerbegrenzer 95 des vorliegenden Beispiels ist so bereitgestellt, dass es sich von dem Nichtgrenzbereich 83 zu mindestens einem Teil des Grenzbereichs 81 erstreckt. Der oberflächige Lebensdauerbegrenzer 95 kann die Ladungsträgerlebensdauer auf der Seite des Anodenbereichs des Diodenabschnitts 80 verringern, wodurch der Schwanzstrom verringert wird, um den Sperrverzögerungsverlust Err zu verringern.
  • Der oberflächige Lebensdauerbegrenzer 95 kann in dem Transistorabschnitt 70 bereitgestellt sein oder nicht. Das heißt, der oberflächige Lebensdauerbegrenzer 95 des vorliegenden Beispiels ist mit einer Ausdehnung von dem Nichtgrenzbereich 83 zu einem Teil des Grenzbereichs 81 versehen, kann jedoch mit einer Ausdehnung zu der Grenze R versehen sein oder kann mit einer Ausdehnung zu dem Transistorabschnitt 70 jenseits der Grenze R versehen sein. In dem vorliegenden Beispiel ist zudem der Bereich, in dem der Kollektorbereich, der auf der Seite der unteren Fläche des Halbleitersubstrats 10 bereitgestellt ist, auf die Seite der oberen Fläche des Halbleitersubstrats 10 projiziert ist, als Transistorabschnitt 70 festgelegt und der Bereich mit Ausnahme des Transistorabschnitts 70, in dem der Kathodenbereich 82 auf die obere Fläche des Halbleitersubstrats 10 projiziert ist, als der Diodenabschnitt 80 festgelegt. Ein Bereich, in dem der oberflächige Lebensdauerbegrenzer 95 nicht bereitgestellt ist, kann jedoch als der Transistorabschnitt 70 festgelegt sein, und ein Bereich, in dem der oberflächige Lebensdauerbegrenzer 95 bereitgestellt ist, als der Diodenabschnitt 80 festgelegt sein.
  • Der unterflächige Lebensdauerbegrenzer 96 ist auf der Seite der unteren Fläche des Halbleitersubstrats 10 bereitgestellt. Der unterflächige Lebensdauerbegrenzer 96 des vorliegenden Beispiels ist sowohl in dem Transistorabschnitt 70 als auch in dem Diodenabschnitt 80 bereitgestellt. Eine Konzentration des unterflächigen Lebensdauerbegrenzers 96 kann auf der Seite des Transistorabschnitts 70 niedriger sein als auf der Seite des Diodenabschnitts 80. Beispielsweise ist die Konzentration des unterflächigen Lebensdauerbegrenzers 96 in dem Grenzbereich 81 des Diodenabschnitts 80 niedriger als die Konzentration des unterflächigen Lebensdauerbegrenzers 96 in dem Nichtgrenzbereich 83 des Diodenabschnitts 80. Dadurch kann der Strom leicht durch den Kathodenbereich 82 fließen, so dass die Stromkonzentration in dem Transistorabschnitt 70 auf einfache Weise verringert werden kann.
  • Der Kathodenbereich 82 erstreckt sich weiter in Richtung des Transistorabschnitts 70 als der oberflächige Lebensdauerbegrenzer 95. Dadurch kann der Strom leicht durch den Kathodenbereich 82 fließen, so dass die Stromkonzentration in dem Transistorabschnitt 70 auf einfache Weise verringert werden kann.
  • Zudem kann eine Konzentration des Kathodenbereichs 82 auf der Seite des Transistorabschnitts 70 höher sein als auf der Seite des Diodenabschnitts 80. Beispielsweise ist die Konzentration des Kathodenbereichs 82 in dem Grenzbereich 81 des Diodenabschnitts 80 höher als die Konzentration des Kathodenbereichs 82 in dem Nichtgrenzbereich 83 des Diodenabschnitts 80. Dadurch kann der Strom weiter leicht durch den Kathodenbereich 82 fließen, so dass die Stromkonzentration in dem Transistorabschnitt 70 auf einfache Weise verringert werden kann.
  • 10 zeigt ein Beispiel einer Konfiguration der Halbleitervorrichtung 100 gemäß einer vierten Ausführungsform. Die Halbleitervorrichtung 100 des vorliegenden Beispiels unterscheidet sich von der Halbleitervorrichtung 100 gemäß der ersten Ausführungsform hinsichtlich der Struktur des Grenzbereichs 81.
  • Der Akkumulierungsbereich 16 ist in dem Transistorabschnitt 70 bereitgestellt. Der Akkumulierungsbereich 16 ist nicht in dem Grenzbereich 81 bereitgestellt. Das heißt, der Akkumulierungsbereich 16 ist nicht in dem zweiten Mesaabschnitt 92, der zu dem Blind-Grabenabschnitt benachbart ist, bereitgestellt Der zweite Mesaabschnitt 92 ist mit dem Kontaktbereich 15 versehen. Bei der Halbleitervorrichtung 100 des vorliegenden Beispiels ist es möglich, Löcher in Richtung der Emitterelektrode 52 in dem Grenzbereich 81 leicht zu extrahieren, da der Akkumulierungsbereich 16 nicht in dem zweiten Mesaabschnitt 92 bereitgestellt ist, der zwischen den Blind-Grabenabschnitten 30 positioniert ist.
  • 11 zeigt ein Beispiel einer Konfiguration der Halbleitervorrichtung 100 gemäß einer fünften Ausführungsform. Die Halbleitervorrichtung 100 des vorliegenden Beispiels unterscheidet sich von der Halbleitervorrichtung 100 gemäß der ersten Ausführungsform hinsichtlich der Struktur des Blind-Grabenabschnitts 30.
  • Der Blind-Grabenabschnitt 30 hat eine andere Form als der Gate-Grabenabschnitt 40 und der Emitter-Grabenabschnitt 60. Der Blind-Grabenabschnitt 30 des vorliegenden Beispiels kann die Kapazität zwischen dem Gate und dem Emitter der Halbleitervorrichtung 100 anpassen, indem ein Isolationsfilm in dem Graben und eine Grabentiefe angepasst werden.
  • Die Filmdicke des Blind-Isolationsfilms 32 ist kleiner als die des Gate-Isolationsfilms 42 und des Emitter-Isolationsfilms 62. Dadurch nimmt die Kapazität zwischen dem Gate und dem Emitter der Halbleitervorrichtung 100 zu. In dem vorliegenden Beispiel wird die Filmdicke des Blind-Isolationsfilms 32 dünn gemacht, ohne die Breite des auf der Seite der oberen Fläche des Halbleitersubstrats 10 gebildeten Grabens zu ändern. Die Filmdicke des Blind-Isolationsfilms 32 kann jedoch durch Erhöhen der Breite des Grabens zum Bereitstellen des Gate-Grabenabschnitts 40 und des Emitter-Grabenabschnitts 60 und Erhöhen der Filmdicken des Gate-Isolationsfilms 42 und des Emitter-Isolationsfilms 62 relativ dünn gemacht werden.
  • Eine Grabentiefe des Blind-Grabenabschnitts 30 ist größer als eine Grabentiefe des Gate-Grabenabschnitts 40 und eine Grabentiefe des Emitter-Grabenabschnitts 60. Dadurch steigt die Kapazität zwischen dem Gate und dem Emitter der Halbleitervorrichtung 100. unterdessen ist in dem vorliegenden Beispiel die Grabentiefe des Blind-Grabenabschnitts 30 groß eingestellt. Die Grabentiefe des Blind-Grabenabschnitts 30 kann jedoch relativ groß gemacht werden, indem die Tiefe des Grabens zum Bereitstellen des Gate-Grabenabschnitts 40 und des Emitter-Grabenabschnitts 60 verringert wird.
  • Bei der Halbleitervorrichtung 100 des vorliegenden Beispiels wird die Filmdicke des Blind-Isolationsfilms 32 klein gemacht und die Grabentiefe des Blind-Grabenabschnitts 30 groß gemacht, so dass die Kapazität zwischen dem Gate und dem Emitter erhöht werden kann. Dadurch wird der Einfluss des Rauschens auf die Halbleitervorrichtung 100 verringert. Unterdessen kann die Halbleitervorrichtung 100 so ausgelegt werden, dass sie die Kapazität zwischen dem Gate und dem Emitter erhöht, indem entweder die Filmdicke des Blind-Isolationsfilms 32 oder die Grabentiefe des Blind-Grabenabschnitts 30 angepasst wird.
  • 12 ist ein Beispiel einer Draufsicht, die eine Halbleitervorrichtung 200 gemäß einer sechsten Ausführungsform zeigt. Die Halbleitervorrichtung 200 des vorliegenden Beispiels weist einen Transistorabschnitt 70 und einen Stromerfassungsabschnitt 210 auf. Eine Struktur des Transistorabschnitts 70 kann die gleiche sein wie die des Transistorabschnitts70 gemäß einem der unter Bezugnahme auf 1A bis 11 beschriebenen Aspekte, kann die gleiche wie eine Teilstruktur des Transistorabschnitts 70 gemäß einem beliebigen Aspekt sein oder kann anders sein.
  • Der Transistorabschnitt 70 des vorliegenden Beispiels umfasst den Gate-Grabenabschnitt 40 und den Emitter-Grabenabschnitt 60. Ein mit dem Gate-Grabenabschnitt 40 in Kontakt stehender Mesaabschnitt und ein mit dem Emitter-Grabenabschnitt 60 in Kontakt stehender Mesaabschnitt können gleiche Strukturen wie der erste Mesaabschnitt 91, der unter Bezugnahme auf die 1A bis 11 beschrieben ist, aufweisen. Der Transistorabschnitt 70 kann ferner den Blind-Grabenabschnitt 30 und den zweiten Mesaabschnitt 92 in Kontakt mit dem Blind-Grabenabschnitt 30 umfassen.
  • Die Halbleitervorrichtung 200 kann ferner einen Diodenabschnitt 80 aufweisen. In diesem Fall kann die Ausrichtung des Transistorabschnitts 70 und des Diodenabschnitts 80 die gleiche sein wie bei der Halbleitervorrichtung 100, die unter Bezugnahme auf 1A bis 11 beschrieben ist. Auch in dem vorliegenden Beispiel sind der Gate-Grabenabschnitt 40, der Emitter-Grabenabschnitt 60 und der Blind-Grabenabschnitt 30 jeweils mit einer Erstreckung in Richtung der X-Achse versehen und in Richtung der Y-Achse ausgerichtet.
  • Die obere Fläche des Halbleitersubstrats 10 des vorliegenden Beispiels ist mit einer Gate-Kontaktstelle 208, die mit einem Gate-Drahtabschnitt 46 verbunden ist, einer Stromerfassungskontaktstelle 202, die mit dem Stromerfassungsabschnitt 210 verbunden ist, einer Anodenkontaktstelle 204 und einer Kathodenkontaktstelle 206 versehen. Die Anodenkontaktstelle 204 und die Kathodenkontaktstelle 206 sind Kontaktstellen, die mit einem Temperaturerfassungsabschnitt verbunden werden sollen, der über der oberen Fläche des Halbleitersubstrats 10 angeordnet ist. Der Temperaturerfassungsabschnitt ist beispielsweise eine aus Polysilizium gebildete PN-Diode oder dergleichen. Indes sind die auf der oberen Fläche des Halbleitersubstrats 10 angeordneten Kontaktstellen nicht darauf beschränkt.
  • Wie oben beschrieben, ist jede der Kontaktstellen in dem Außenbereich 104 angeordnet. Der Stromerfassungsabschnitt 210 kann auch in dem Außenbereich 104 angeordnet sein. Zumindest ein Teil des Stromerfassungsabschnitt 210 kann von oben betrachtet zwischen zwei beliebigen Kontaktstellen angeordnet sein. Der Stromerfassungsabschnitt 210 ist in dem Außenbereich 104 so bereitgestellt, dass es möglich ist, eine Verringerung der Flächen des Transistorabschnitts 70 und dergleichen zu unterdrücken.
  • In dem vorliegenden Beispiel sind die Gate-Kontaktstelle 208 und der Stromerfassungsabschnitt 210 und die Stromerfassungskontaktstelle 202 auf gegenüberliegenden Seiten der oberen Fläche des Halbleitersubstrats 10 angeordnet. In 12 sind ein Außenbereich 104-1, in dem die Gate-Kontaktstelle 208 bereitgestellt ist, und ein Außenbereich 104-2, in dem der Stromerfassungsabschnitt 210 und die Stromerfassungskontaktstelle 202 bereitgestellt sind, so angeordnet, dass der Transistorabschnitt 70 in Richtung der Y-Achse dazwischen angeordnet ist. In dem Außenbereich 104-2 können die Anodenkontaktstelle 204 und die Kathodenkontaktstelle 206 angeordnet sein. Die Anordnung der Kontaktstellen ist nicht auf das Beispiel von 12 beschränkt. Die Anordnung der Kontaktstellen kann ähnlich zu der Halbleitervorrichtung 100 sein, die unter Bezugnahme auf 1A bis 11 beschrieben ist.
  • Der Gate-Drahtabschnitt 46 umfasst die Gate-Metallschicht 50 und den Gate-Läufer 48. Die Gate-Metallschicht 50 ist so angeordnet, dass sie den Transistorabschnitt 70 (den Transistorabschnitt 70 und den Diodenabschnitt 80, wenn der Diodenabschnitt 80 bereitgestellt ist) von oben betrachtet umgibt. Der Gate-Läufer 48 kann entlang der Gate-Metallschicht 50 angeordnet sein. Der Gate-Läufer 48 kann so angeordnet sein, dass er zumindest teilweise unter der Gate-Metallschicht 50 überlappt. Der Gate-Läufer 48 kann so angeordnet sein, dass er den Transistorabschnitt 70 überquert. Der Gate-Läufer 48 ist mit dem Gate-Grabenabschnitt 40 und dem Blind-Grabenabschnitt 30 verbunden und zum Übertragen der Gate-Spannung ausgelegt.
  • Der Stromerfassungsabschnitt 210 ist dazu ausgelegt, die durch den Transistorabschnitt 70 fließende Stromstärke zu erfassen. Der Stromerfassungsabschnitt 210 des vorliegenden Beispiels umfasst mindestens einen Gate-Grabenabschnitt 40 und den ersten Mesaabschnitt 91. Auch in dem Stromerfassungsabschnitt 210 des vorliegenden Beispiels ist jeder der Grabenabschnitte mit einer Erstreckung in Richtung der X-Achse versehen und ist in Richtung der Y-Achse ausgerichtet. Die Erstreckungsrichtung und Ausrichtungsrichtungjedes der Grabenabschnitte des Stromerfassungsabschnitts 210 kann sich jedoch von der Erstreckungsrichtung und Ausrichtungsrichtungjedes der Grabenabschnitte des Transistorabschnitts 70 unterscheiden.
  • Der Stromerfassungsabschnitt 210 des vorliegenden Beispiels hat von oben gesehen eine ähnliche Struktur wie der Transistorabschnitt 70, so dass der durch den Transistorabschnitt 70 fließende Strom mit einem Verhältnis simuliert wird, das einem Kanalflächenverhältnis entspricht. Eine Fläche des Stromerfassungsabschnitts 210 ist von oben gesehen kleiner als eine Fläche des Transistorabschnitts 70. Die Fläche des Stromerfassungsabschnitts 210 kann kleiner sein als eine Fläche jede der Kontaktstellen wie beispielsweise der Gate-Kontaktstelle 208, das auf der oberen Fläche des Halbleitersubstrats 10 angeordnet ist, sein.
  • In dem vorliegenden Beispiel wird ein Wert, der durch Dividieren der Anzahl G der Gate-Grabenabschnitte 40, die in einer Längeneinheit in der Ausrichtungsrichtung der jeweiligen Grabenabschnitte enthalten sind, durch die Anzahl E der Emitter-Grabenabschnitte erhalten wird, als Gate-Emitter-Verhältnis G/E bezeichnet. Unterdessen kann dann, wenn der Blind-Grabenabschnitt 30 bereitgestellt ist, ein Gate-Emitter-Verhältnis (G+D)/E, das durch Dividieren einer Summe der Anzahl G der Gate-Grabenabschnitte 40 und der Anzahl D der Blind-Grabenabschnitte 30 durch die Anzahl E der Emitter-Grabenabschnitte 60 erhalten wird, als das Gate-Emitter-Verhältnis festgelegt werden.
  • Das Gate-Emitter-Verhältnis des Stromerfassungsabschnitts 210 ist größer als das Gate-Emitter-Verhältnis des Transistorabschnitts 70. Das heißt, in dem Stromerfassungsabschnitt 210 sind die Gate-Grabenabschnitte 40 im Vergleich mit dem Transistorabschnitt 70 in einer höheren Dichte angeordnet. Das Gate-Emitter-Verhältnis des Stromerfassungsabschnitts 210 kann aus der Anzahl aller in Richtung der Y-Achse ausgerichteten Grabenabschnitte in dem Stromerfassungsabschnitt 210 berechnet werden. Das Gate-Emitter-Verhältnis des Transistorabschnitts 70 kann auch aus der Anzahl aller in Richtung der Y-Achse ausgerichteten Grabenabschnitte in dem Transistorabschnitt 70 berechnet werden.
  • Da der Stromerfassungsabschnitt 210 eine kleinere Fläche als der Transistorabschnitt 70 aufweist, ist die Isolationsfestigkeit tendenziell verringert. In Bezug auf diesen Punkt kann dann, wenn das Gate-Emitter-Verhältnis des Stromerfassungsabschnitts 210 erhöht wird, die Isolierfilmkapazität zwischen dem Gate und dem Emitter in dem Stromerfassungsabschnitt 210 erhöht werden. Aus diesem Grund ist es möglich, einen Spannungsanstieg auch dann zu unterdrücken, wenn Ladungen durch elektrostatische Entladung (ESD) und dergleichen in jeweilige Elektroden injiziert werden. Daher ist es möglich, die Isolationsfestigkeit des Stromerfassungsabschnitts 210 zu erhöhen. Auch in einem Fall, in dem der Stromerfassungsabschnitt 210 nicht mit dem Emitter-Grabenabschnitt 60 versehen ist, ist es möglich, einen Abschirmungstest für den Emitter-Grabenabschnitt 60 des Stromerfassungsabschnitts 210 wegzulassen.
  • 13 zeigt ein Beispiel einer Querschnittsansicht des Transistorabschnitts 70. In 13 ist ein durch den Emitterbereich 12 verlaufender YZ-Querschnitt gezeigt. In dem Transistorabschnitt 70 des vorliegenden Beispiels sind ein Gate-Grabenabschnitt 40 und ein Emitter-Grabenabschnitt 60 abwechselnd in Richtung der Y-Achse angeordnet. In diesem Fall beträgt das Gate-Emitter-Verhältnis des Transistorabschnitts 70 1/1 = 1.
  • Unterdessen kann jedes der Kontaktlöcher 54 mit einem Sperrmetall 57 versehen sein. Das Sperrmetall 57 kann einen Titanfilm und/oder einen Titannitridfilm umfassen. Das Sperrmetall 57 kann mit einer Abdeckung des dielektrischen Zwischenschichtfilms 38 versehen sein. Zudem kann das Kontaktloch 54 mit einem Wolframstopfen 58 versehen sein. Das Sperrmetall 57 und der Wolframstopfen 58 können auch in der unter Bezugnahme auf 1A bis 11 beschriebenen Halbleitervorrichtung 100 bereitgestellt sein.
  • 14 zeigt ein Beispiel einer Querschnittsansicht des Stromerfassungsabschnitts 210. In 14 ist ein durch den Emitterbereich 12 verlaufender YZ-Querschnitt gezeigt. In dem Stromerfassungsabschnitt 210 des vorliegenden Beispiels sind die Gate-Grabenabschnitte 40 aufeinanderfolgend in Richtung der Y-Achse ausgerichtet und der Emitter-Grabenabschnitt 60 ist nicht bereitgestellt. Das heißt, alle Grabenabschnitte in dem Stromerfassungsabschnitt 210 des vorliegenden Beispiels sind die Gate-Grabenabschnitte 40. In diesem Fall beträgt das Gate-Emitter-Verhältnis des Stromerfassungsabschnitts 210 1/0 und ist somit ein unendlicher Wert. Zudem können in dem Stromerfassungsabschnitt 210 des vorliegenden Beispiels einige Emitter-Grabenabschnitte 60 an beiden Endabschnitten in der Ausrichtungsrichtung (in Richtung der Y-Achse) der Grabenabschnitte bereitgestellt sein. Das Gate-Emitter-Verhältnis des Stromerfassungsabschnitts 210 kann zweimal oder mehr oder zehnmal oder mehr so groß sein wie das Gate-Emitter-Verhältnis des Transistorabschnitts 70.
  • Zudem wird in jedem der Stromerfassungsabschnitte 210 und der Transistorabschnitte 70 ein Wert, der durch Dividieren einer Fläche des Akkumulierungsbereichs 16 durch eine Fläche des Emitterbereichs 12 von oben gesehen erhalten wird, als Flächenverhältnis des Akkumulierungsbereichs 16 bezeichnet. Das heißt, das Flächenverhältnis des Akkumulierungsbereichs 16 in dem Stromerfassungsabschnitt 210 ist ein Wert, der durch Dividieren einer Gesamtfläche der in dem Stromerfassungsabschnitt 210 enthaltenen Akkumulierungsbereiche 16 durch eine Gesamtfläche der in dem Stromerfassungsabschnitt 210 enthaltenen Emitterbereiche 12 von oben gesehen erhalten wird. Ebenso ist das Flächenverhältnis des Akkumulierungsbereichs 16 in dem Transistorabschnitt 70 ein Wert, der durch Dividieren einer Gesamtfläche der in dem Transistorabschnitt 70 enthaltenen Akkumulierungsbereiche 16 durch eine Gesamtfläche der in dem Transistorabschnitt 70 enthaltenen Emitterbereiche 12 von oben gesehen erhalten wird.
  • Das Flächenverhältnis des Akkumulierungsbereichs 16 in dem Stromerfassungsabschnitt 210 ist vorzugsweise kleiner als das Flächenverhältnis des Akkumulierungsbereichs 16 in dem Transistorabschnitt 70. Wenn das Flächenverhältnis der in dem Stromerfassungsabschnitt 210 enthaltenen Akkumulierungsbereiche 16 verringert wird, ist es möglich, den IE-Effekt in dem Stromerfassungsabschnitt 210 zu verringern und eine Verringerung der Klemmspannung aufgrund einer Akkumulierung von Minoritätsträgern zu unterdrücken. Auch dann, wenn beispielsweise die Spannung in dem Transistorabschnitt 70 während des Ausschaltvorgangs geklemmt wird, ist es daher möglich, das Auftreten einer Lawine in dem Stromerfassungsabschnitt 210 zu unterdrücken, wodurch der Durchbruch des Stromerfassungsabschnitts 210 unterdrückt wird. Wenn das Flächenverhältnis der Akkumulierungsbereiche 16 in dem Stromerfassungsabschnitt 210 verringert wird, ist es möglich, zu verhindern, dass eine Spannungswellenform in dem Stromerfassungsabschnitt 210 übermäßig stark schwankt. Aus diesem Grund ist es möglich, ein Ungleichgewicht eines Betriebs in dem Stromerfassungsabschnitt 210 zu unterdrücken, wodurch der Durchbruch des Stromerfassungsabschnitts 210 unterdrückt wird.
  • In dem Beispiel von 13 ist der Transistorabschnitt 70 sowohl mit dem Emitterbereich 12 als auch mit dem Akkumulierungsbereich 16 versehen. In 14 ist der Stromerfassungsabschnitt 210 mit dem Emitterbereich 12, jedoch nicht mit dem Akkumulierungsbereich 16 versehen. Das heißt, das Flächenverhältnis des Akkumulierungsbereichs 16 in dem in 14 gezeigten Stromerfassungsabschnitt 210 beträgt null. Das Flächenverhältnis des Akkumulierungsbereichs 16 in dem Stromerfassungsabschnitt 210 kann die Hälfte oder weniger oder 1/10 oder weniger des Flächenverhältnisses des Akkumulierungsbereichs 16 in dem Transistorabschnitt 70 betragen.
  • 15 ist eine vergrößerte Draufsicht in der Nähe des Außenbereichs 104-2. Wie oben beschrieben ist der Gate-Läufer 48 so bereitgestellt, dass er den Außenbereich 104-2 umgibt. Der Gate-Läufer 48 des vorliegenden Beispiels weist einen Überquerungsteil 47 auf, der bereitgestellt ist, um den Außenbereich 104-2 von oben betrachtet zu überqueren. Der Überquerungsteil 47 des vorliegenden Beispiels ist so ausgebildet, dass er den Außenbereich 104-2 in der Richtung der Y-Achse überquert. Der Überquerungsteil 47 ist so ausgebildet, dass es die beiden Gate-Läufer 48 verbindet, die an beiden Enden des Außenbereichs 104-2 in Richtung der Y-Achse bereitgestellt sind. Der Überquerungsteil 47 kann bereitgestellt sein, ohne die Anodenkontaktstelle 204 und die Kathodenkontaktstelle 206 zu überlappen.
  • Der Gate-Drahtabschnitt 46 weist einen Öffnungsabschnitt 212 auf, der so ausgebildet ist, dass er den Gate-Drahtabschnitt 46 von einer oberen Fläche bis zu einer unteren Fläche durchdringt. In dem vorliegenden Beispiel ist der Überquerungsteil 47 der Gate-Läufer 48 mit dem Öffnungsabschnitt 212 ausgebildet. Der Öffnungsabschnitt 212 ist so ausgebildet, dass er den Gate-Läufer 48 aus Polysilizium durchdringt. In 15 ist ein Bereich des Gate-Läufers 48 mit Ausnahme des Öffnungsabschnitts 212 schräg schraffiert.
  • Der Stromerfassungsabschnitt 210 ist in einem Bereich angeordnet, in dem mindestens ein Teil den Öffnungsabschnitt 212 unter dem Gate-Läufer 48 überlappt. Der Stromerfassungsabschnitt 210 kann so angeordnet sein, das mindestens ein Teil einen Bereich des Gate-Läufers 48 mit Ausnahme des Öffnungsabschnitts 212 überlappt. In dem Beispiel von 15 ist der Stromerfassungsabschnitt 210 vollständig so angeordnet, dass er den Öffnungsabschnitt 212 oder den Gate-Läufer 48 überlappt. Der Stromerfassungsabschnitt 210 ist unterhalb des Gate-Läufers 48 angeordnet, so dass es möglich ist, den Gate-Grabenabschnitt 40 des Stromerfassungsabschnitts 210 und den Gate-Läufer 48 einfach miteinander zu verbinden.
  • Zudem ist mindestens ein Teil des Stromerfassungsabschnitts 210 durch den Öffnungsabschnitt 212 freigelegt, so dass es leicht möglich ist, den Stromerfassungsabschnitt 210 und die Stromerfassungskontaktstelle 202 miteinander zu verbinden. Mindestens ein Teil der Stromerfassungskontaktstelle 202 kann in dem Öffnungsabschnitt 212 bereitgestellt sein. Die Stromerfassungskontaktstelle 202 des vorliegenden Beispiels kann mit einer Erstreckung von einer Position, in der sie den Gate-Läufer 48 nicht überlappt, zu dem Öffnungsabschnitt 212 oberhalb des Gates-Läufers 48 versehen sein. In 15 ist ein Teil der Stromerfassungskontaktstelle 202, der über dem Gate-Läufer 48 bereitgestellt ist, mit der gestrichelten Linie gezeigt. Die Stromerfassungskontaktstelle 202 und der Gate-Läufer 48 sind durch einen dielektrischen Zwischenschichtfilm oder dergleichen voneinander isoliert. Die Stromerfassungskontaktstelle 202 kann so bereitgestellt sein, dass sie den gesamten Öffnungsabschnitt 212 abdeckt.
  • 16 ist eine vergrößerte Draufsicht in der Nähe des Öffnungsabschnitts 212. In 16 ist die Stromerfassungskontaktstelle 202 weggelassen. In dem vorliegenden Beispiel ist das Halbleitersubstrat 10 mit einem ersten Topfbereich 220 und einem zweiten Topfbereich 218 versehen. Der erste Topfbereich 220 und der zweite Topfbereich 218 sind Bereiche vom Typ P+, die von der oberen Fläche des Halbleitersubstrats 10 bis zu einem tieferen Teil als einem unteren Ende des Grabenabschnitts bereitgestellt sind. Der erste Topfbereich 220 entspricht dem Topfbereich 11 der Halbleitervorrichtung 100, der unter Bezugnahme auf 1A bis 11 beschrieben ist.
  • Der erste Topfbereich 220 ist so bereitgestellt, dass er den Transistorabschnitt 70 (den Transistorabschnitt 70 und den Diodenabschnitt 80, wenn der Diodenabschnitt 80 bereitgestellt ist) von oben betrachtet umgibt. Der zweite Topfbereich 218 ist so bereitgestellt, dass er den Stromerfassungsabschnitt 210 von oben betrachtet umgibt. In dem vorliegenden Beispiel ist der zweite Topfbereich 218 als Teil des Stromerfassungsabschnitts 210 ausgebildet. Das heißt, ein Außenumfangsende des zweiten Topfbereichs 218 von oben betrachtet fällt mit einem Außenumfangsende des Stromerfassungsabschnitts 210 von oben betrachtet zusammen.
  • Der erste Topfbereich 220 und der zweite Topfbereich 218 sind voneinander getrennt angeordnet. Beispielsweise kann ein N-Typ-Bereich wie etwa der Driftbereich 18 zwischen dem ersten Topfbereich 220 und dem zweiten Topfbereich 218 bereitgestellt sein.
  • Der Stromerfassungsabschnitt 210 des vorliegenden Beispiels weist einen Emitter-Anordnungsbereich 216 und einen Emitter-Nichtanordnungsbereich 214 auf. Der Emitter-Anordnungsbereich 216 ist ein Bereich, in dem die Emitterbereiche 12 von oben betrachtet periodisch angeordnet sind. Zum Beispiel sind wie in 1A und dergleichen gezeigt der Emitterbereich 12 und der Kontaktbereich 15 in Richtung der X-Achse abwechselnd in dem Emitter-Anordnungsbereich 216 angeordnet. Der Emitter-Anordnungsbereich 216 kann ein Bereich sein, der von oben betrachtet eine Mitte des Stromerfassungsabschnitts 210 enthält.
  • Der Emitter-Nichtanordnungsbereich 214 ist ein Bereich, in dem der Emitterbereich 12 nicht bereitgestellt ist. Ein P-Typ-Bereich kann an einer oberen Fläche des Emitter-Nichtanordnungsbereichs 214 freigelegt sein. Der P-Typ-Bereich kann die gleiche Dotierungskonzentration wie der Kontaktbereich 15, die gleiche Dotierungskonzentration wie der Basisbereich 14 oder eine andere Dotierungskonzentration aufweisen.
  • Der Emitter-Nichtanordnungsbereich 214 ist so bereitgestellt, dass er den Emitter-Anordnungsbereich 216 von oben betrachtet umgibt. Beispielsweise haben der Emitter-Anordnungsbereich 216 und der Emitter-Nichtanordnungsbereich 214 von oben betrachtet jeweils eine rechteckige Außenform. Der Emitter-Nichtanordnungsbereich 214 ist von oben betrachtet von dem zweiten Topfbereich 218 umgeben.
  • In dem Emitter-Anordnungsbereich 216 und dem Emitter-Nichtanordnungsbereich 214 sind die Grabenabschnitte wie etwa der Gate-Grabenabschnitt 40 und jeder der Mesaabschnitte angeordnet. In 16 sind einige der Grabenabschnitte mit der gestrichelten Linie gezeigt. Jeder der Grabenabschnitte ist Erstreckung in Richtung der X-Achse versehen. Wenn der Emitter-Anordnungsbereich 216 und der Emitter-Nichtanordnungsbereich 214 in Richtung der X-Achse nebeneinander angeordnet sind, können die Grabenabschnitte durchgehend sowohl über dem Emitter-Anordnungsbereich 216 als auch dem Emitter-Nichtanordnungsbereich 214 bereitgestellt sein. Die Endabschnitte des Gate-Grabenabschnitts 40 in Richtung der X-Achse können innerhalb des zweiten Topfbereichs 218 bereitgestellt sein. Dadurch ist es möglich, die elektrische Feldkonzentration an den Endabschnitten des Gate-Grabenabschnitts 40 zu verringern.
  • Die Endabschnitte des Gate-Grabenabschnitts 40 in Richtung der X-Achse sind vorzugsweise an Positionen bereitgestellt, in denen sie den Gate-Läufer 48 überlappen. Das heißt, die Endabschnitte des Gate-Grabenabschnitts 40 sind vorzugsweise außerhalb des Öffnungsabschnitts 212 angeordnet. Dadurch ist es leicht möglich, den Gate-Grabenabschnitt 40 und den Gate-Läufer 48 miteinander zu verbinden.
  • Der Emitter-Anordnungsbereich 216 und der Emitter-Nichtanordnungsbereich 214 können vollständig durch den Öffnungsabschnitt 212 freigelegt sein. Dadurch können der Emitter-Anordnungsbereich 216 und der Emitter-Nichtanordnungsbereich 214 vollständig mit der Stromerfassungskontaktstelle 202 verbunden sein.
  • In dem Beispiel von 16 sind Endabschnitte des Öffnungsabschnitts 212 von oben betrachtet über dem zweiten Topfbereich 218 angeordnet. In einem weiteren Beispiel können die Endabschnitte des Öffnungsabschnitts 212 über dem Emitter-Nichtanordnungsbereich 214 angeordnet sein.
  • 17 ist eine Draufsicht, die Abstände des zweiten Topfbereichs 218 und des Emitter-Anordnungsbereichs 216 darstellt. In 17 sind die Strukturen mit Ausnahme des zweiten Topfbereichs 218, des Emitter-Anordnungsbereichs 216 und des Emitter-Nichtanordnungsbereichs 214 weggelassen.
  • In Richtung der X-Achse wird ein kürzester Abstand zwischen dem Emitter-Anordnungsbereich 216 und dem zweiten Topfbereich 218 als X1s bezeichnet und eine Länge des Emitter-Anordnungsbereichs 216 als X2s bezeichnet. Der Abstand X1s ist der kürzeste Abstand zwischen dem Emitterbereich 12, der in Richtung der X-Achse im Emitter-Anordnungsbereich 216 am äußersten Rand angeordnet ist, und dem zweiten Topfbereich 218. Die Länge X2s ist ein maximaler Abstand in Richtung der X-Achse zwischen den in Richtung der X-Achse an beiden Enden angeordneten Emitterbereichen 12 in dem Emitter-Anordnungsbereich 216.
  • In Richtung der Y-Achse wird ein kürzester Abstand zwischen dem Emitter-Anordnungsbereich 216 und dem zweiten Topfbereich 218 als Y1s bezeichnet und eine Länge des Emitter-Anordnungsbereichs 216 als Y2s bezeichnet. Der Abstand Y1s ist der kürzeste Abstand zwischen dem Emitterbereich 12, der in Richtung der Y-Achse in dem Emitter-Anordnungsbereich 216 am äußersten Rand angeordnet ist, und dem zweiten Topfbereich 218. Die Länge Y2s ist ein maximaler Abstand zwischen den Emitterbereichen 12, die in dem Emitter-Anordnungsbereich 216 an beiden Enden in Richtung der Y-Achse angeordnet sind.
  • Der Stromerfassungsabschnitt 210 des vorliegenden Beispiels hat ein größeres Gate-Emitter-Verhältnis als der Transistorabschnitt 70. Aus diesem Grund ist es im Vergleich zu einem Fall, in dem der Stromerfassungsabschnitt das gleiche Gate-Emitter-Verhältnis wie der Transistorabschnitt 70 hat, möglich, eine äquivalente Kanalfläche auch dann sicherzustellen, wenn die Fläche des Emitter-Anordnungsbereichs 216 verringert wird. Da es möglich ist, die Fläche des Emitter-Anordnungsbereichs 216 zu verringern, ist es möglich, die Abstände X1s und Y1s zwischen dem zweiten Topfbereich 218 und dem Emitterbereich 12 zu vergrößern und den durch den Stromerfassungsabschnitt 210 fließenden Strom und den durch einen anderen Bereich fließenden Strom leicht zu trennen.
  • Beispielsweise kann der Abstand X1s 10 % oder mehr oder 20 % oder mehr der Länge X2s betragen. Der Abstand Y1s kann 10 % oder mehr, 20 % oder mehr oder 30 % oder mehr der Breite Y2s betragen.
  • 18 zeigt den Abstand X1s. 18 ist eine Draufsicht, die einen Umriss eines Bereichs A in 17 zeigt. Der Bereich A ist ein Bereich, der den Emitter-Anordnungsbereich 216, den Emitter-Nichtanordnungsbereich 214 und den zweiten Topfbereich 218, die nebeneinander in Richtung der X-Achse angeordnet sind, umfasst.
  • Wie oben beschrieben ist der Abstand X1s der kürzeste Abstand zwischen dem Emitterbereich 12, der in Richtung der X-Achse an der äußersten Seite angeordnet ist, und dem zweiten Topfbereich 218. Der Kontaktbereich 15 und/oder der Basisbereich 14 kann zwischen dem Emitterbereich 12 und dem zweiten Topfbereich 218 bereitgestellt sein. In 18 ist der Basisbereich 14 über einer Hälfte oder mehr eines Bereichs zwischen dem äußersten Emitterbereich 12 und dem zweiten Topfbereich 218 in Richtung der X-Achse angeordnet. In einem weiteren Beispiel kann der Kontaktbereich 15 über der Hälfte oder mehr des Bereichs zwischen dem äußersten Emitterbereich 12 und dem zweiten Topfbereich 218 in Richtung der X-Achse angeordnet sein. Unterdessen kann der Basisbereich 14 oder der Kontaktbereich 15 über dem gesamten Bereich zwischen dem äußersten Emitterbereich 12 und dem zweiten Topfbereich 218 in Richtung der X-Achse angeordnet sein.
  • 19 zeigt den Abstand Y1s. 19 ist eine Draufsicht, die einen Umriss eines Bereichs B in 18 zeigt. Der Bereich B ist ein Bereich, der den Emitter-Anordnungsbereich 216, den Emitter-Nichtanordnungsbereich 214 und den zweiten Topfbereich 218, die nebeneinander in Richtung der Y-Achse angeordnet sind, umfasst.
  • Wie oben beschrieben ist der Abstand Y1s der kürzeste Abstand zwischen dem Emitterbereich 12, der in Richtung der Y-Achse an der äußersten Seite angeordnet ist, und dem zweiten Topfbereich 218. Der Kontaktbereich 15 und/oder der Basisbereich 14 kann zwischen dem Emitterbereich 12 und dem zweiten Topfbereich 218 bereitgestellt sein. Wie es indes in 16 dargestellt ist, in der einige der Grabenabschnitte mit der gestrichelten Linie gezeigt sind, können der Gate-Grabenabschnitt 40 oder der Emitter-Grabenabschnitt 60, die sich in Richtung der X-Achse erstrecken, innerhalb eines Bereichs des Abstands Y1s des vorliegenden Beispiels bereitgestellt sein.
  • 20 zeigt einen Abstand X1t in dem Transistorabschnitt 70. 20 ist eine Teildraufsicht auf den Transistorabschnitt 70. Der Abstand X1t ist der kürzeste Abstand in Richtung der X-Achse zwischen dem äußersten Emitterbereich 12 in Richtung der X-Achse und dem ersten Topfbereich 220 in dem Transistorabschnitt 70.
  • Der Abstand X1s in dem Stromerfassungsabschnitt 210, der in 18 gezeigt ist, kann größer als der Abstand X1t in dem Transistorabschnitt 70 sein. Wie oben beschrieben ist es dann, wenn der Abstand X1s in dem Stromerfassungsabschnitt 210 vergrößert wird, möglich, den durch den Stromerfassungsabschnitt 210 fließenden Strom leicht von dem durch einen anderen Bereich fließenden Strom zu trennen. Der Abstand X1s kann zweimal oder größer oder fünfmal oder größer als der Abstand X1t sein.
  • 21 zeigt ein weiteres Konfigurationsbeispiel des Bereichs A von 20. In 21 ist eine Länge des Basisbereichs 14 in Richtung der X-Achse, die mit dem zweiten Topfbereich 218 des Stromerfassungsabschnitts 210 in Kontakt steht, als Xb bezeichnet und ein Abstand zwischen dem äußersten Emitterbereich 12 und dem Basisbereich 14 als Xc bezeichnet. Zudem ist in dem vorliegenden Beispiel der Abstand X1s in dem Stromerfassungsabschnitt 210 größer als der Abstand X1t in dem Transistorabschnitt 70.
  • In dem Beispiel von 18 ist die Länge Xb des Basisbereichs in Kontakt mit dem zweiten Topfbereich 218 des Stromerfassungsabschnitts 210 größer als eine Länge des Basisbereichs in Kontakt mit dem ersten Topfbereich 220 des Transistorabschnitts 70. Das heißt, der Basisbereich 14 des Stromerfassungsabschnitts 210 ist länger als der Basisbereich des Transistorabschnitts 70 gestaltet, so dass der Abstand X1s zwischen dem zweiten Topfbereich 218 und dem äußersten Emitterbereich 12 vergrößert ist.
  • In dem vorliegenden Beispiel ist der Abstand Xc zwischen dem äußersten Emitterbereich 12 und dem Basisbereich 14 in Kontakt mit dem zweiten Topfbereich 218 größer gestaltet als der Abstand zwischen dem äußersten Emitterbereich 12 in dem Transistorabschnitt 70 und dem Basisbereich 14 in Kontakt mit dem ersten Topfbereich 218. Dadurch kann der Abstand X1s in dem Stromerfassungsabschnitt 210 größer gemacht werden als der Abstand X1t in dem Transistorabschnitt 70.
  • Unterdessen kann in dem Stromerfassungsabschnitt 210 der Kontaktbereich 15 zwischen dem äußersten Emitterbereich 12 und dem Basisbereich 14 in Kontakt mit dem ersten Topfbereich 218 bereitgestellt sein. Das heißt, der Abstand Xc ist eine Länge des Kontaktbereichs 15, der zwischen dem äußersten Emitterbereich 12 und dem Basisbereich 14 in Kontakt mit dem ersten Topfbereich 218 angeordnet ist. Die Länge Xc des äußersten Kontaktbereichs 15 in Richtung der X-Achse in dem Stromerfassungsabschnitt 210 kann größer sein als die Länge des äußersten Kontaktbereichs 15 in Richtung der X-Achse in dem Transistorabschnitt 70.
  • 22 zeigt einen Abstand Y1t in dem Transistorabschnitt 70. 22 ist eine Teildraufsicht auf den Transistorabschnitt 70. Der Abstand Y1t ist ein kürzester Abstand in Richtung der Y-Achse zwischen dem äußersten Emitterbereich 12 in Richtung der Y-Achse in dem Transistorabschnitt 70 und dem ersten Topfbereich 220. Unterdessen können wie in 19 der Gate-Grabenabschnitt 40 oder der Emitter-Grabenabschnitt 60, die sich in Richtung der X-Achse erstrecken, innerhalb eines Bereichs des Abstands Y1t des vorliegenden Beispiels bereitgestellt sein.
  • Der Abstand Y1s in dem Stromerfassungsabschnitt 210, der in 19 gezeigt ist, kann größer als der Abstand Y1t in dem Transistorabschnitt 70 sein. Wie oben beschrieben ist es dann, wenn der Abstand Y1s in dem Stromerfassungsabschnitt 210 vergrößert wird, möglich, den durch den Stromerfassungsabschnitt 210 fließenden Strom leicht von dem durch einen anderen Bereich fließenden Strom zu trennen. Der Abstand Y1s kann zweimal oder mehr oder fünfmal oder mehr so groß sein wie der Abstand Y1t.
  • Unterdessen kann der Stromerfassungsabschnitt 210 der Halbleitervorrichtung 200 wie der Transistorabschnitt 70 mit dem unterflächigen Lebensdauerbegrenzer 96 versehen sein. Zudem kann der Stromerfassungsabschnitt 210 mit dem oberflächigen Lebensdauerbegrenzer versehen sein. Wenn beispielsweise der Transistorabschnitt 70 mit dem oberflächigen Lebensdauerbegrenzer 95 versehen ist, ist der Stromerfassungsabschnitt 210 auch mit dem oberflächigen Lebensdauerbegrenzer 95 versehen.
  • Obwohl die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf die Ausführungsformen beschrieben wurde, ist der technische Umfang der vorliegenden Erfindung nicht auf den in den Ausführungsformen beschriebenen Umfang beschränkt. Für Fachleute ist es offensichtlich, dass die Ausführungsformen auf verschiedene Weise geändert oder verbessert werden können. Aus den Ansprüchen geht auch hervor, dass die Änderungen oder Verbesserungen auch unter den technischen Umfang der vorliegenden Erfindung fallen können.
  • In der Beschreibung und den Zeichnungen sind auch Aspekte offenbart, die in jedem der folgenden Punkte beschrieben sind.
  • (Punkt 1)
  • Eine Halbleitervorrichtung, die einen Transistorabschnitt und einen Diodenabschnitt aufweist, kann einen Grenzbereich umfassen, der in einem Bereich ausgebildet ist, in dem der Transistorabschnitt und der Diodenabschnitt benachbart zueinander sind, und so bereitgestellt sein, dass eine Überlagerung zwischen dem Transistorabschnitt und dem Diodenabschnitt verhindert wird. Der Transistorabschnitt und der Diodenabschnitt können mehrere Grabenabschnitte umfassen, die in einer voreingestellten Ausrichtungsrichtung ausgerichtet sind.
  • Der Diodenabschnitt kann einen Kathodenbereich vom ersten Leitfähigkeitstyp auf einer einer Flächenseite des Halbleitersubstrats gegenüberliegenden Flächenseite aufweisen.
  • Eine Breite des Diodenabschnitts in der Ausrichtungsrichtung kann größer sein als eine Breite des Transistorabschnitts in der Ausrichtungsrichtung.
  • Der Kathodenbereich kann mit einer Ausdehnung zu dem Grenzbereich in der Ausrichtungsrichtung versehen sein.
  • (Punkt 2)
  • In Punkt 1 kann die Breite des Diodenabschnitts in Ausrichtungsrichtung größer oder gleich 1500 µm sein.
  • (Punkt 3)
  • In Punkt 1 oder 2 kann die Halbleitervorrichtung mehrere Transistorabschnitte und mehrere Diodenabschnitte aufweisen.
  • Eine Gesamtfläche der mehreren Diodenabschnitte kann größer sein als eine Gesamtfläche der mehreren Transistorabschnitte.
  • (Punkt 4)
  • In einem der Punkte 1 bis 3 kann die Halbleitervorrichtung ferner umfassen: eine Gate-Metallschicht, die über einer oberen Fläche des Halbleitersubstrats bereitgestellt ist,
    eine Emitterelektrode, die über der oberen Fläche des Halbleitersubstrats bereitgestellt ist,
    einen Emitterbereich vom ersten Leitfähigkeitstyp, der auf der Seite der oberen Fläche des Halbleitersubstrats in dem Transistorabschnitt bereitgestellt ist, Gate-Grabenabschnitte, die auf der Seite der oberen Fläche des Halbleitersubstrats in dem Transistorabschnitt bereitgestellt sind, elektrisch mit der Gate-Metallschicht verbunden sind und mit dem Emitterbereich in Kontakt stehen, und
    Emitter-Grabenabschnitte, die auf der Seite der oberen Fläche des Halbleitersubstrats in dem Diodenabschnitt bereitgestellt sind und mit der Emitterelektrode elektrisch verbunden sind.
  • Die Emitter-Grabenabschnitte können in vorbestimmten Abständen zwischen den Gate-Grabenabschnitten auch in dem Transistorabschnitt angeordnet sein.
  • (Punkt 5)
  • In Punkt 4 kann die Halbleitervorrichtung ferner einen Blind-Grabenabschnitt umfassen, der auf der Seite der oberen Fläche des Halbleitersubstrats bereitgestellt ist, mit der Gate-Metallschicht elektrisch verbunden ist und nicht mit dem Emitterbereich in Kontakt steht.
  • (Punkt 6)
  • In einem der Punkte 1 bis 5 kann der Grenzbereich ein Bereich sein, der eine Vorrichtungsstruktur aufweist, die sich von einer Vorrichtungsstruktur des Transistorabschnitts und einer Vorrichtungsstruktur des Diodenabschnitts unterscheidet.
  • (Punkt 7)
  • In einem der Punkte 1 bis 6 kann die Halbleitervorrichtung ferner umfassen:
    einen dielektrischen Zwischenschichtfilm, der über der Seite der oberen Fläche des Halbleitersubstrats bereitgestellt ist, und
    Kontaktlöcher, die in dem dielektrischen Zwischenschichtfilm zwischen den Grabenabschnitten in dem Transistorabschnitt und dem Diodenabschnitt bereitgestellt sind, wobei eine Emitterelektrode in die Kontaktlöcher eingebettet ist.
  • Der dielektrische Zwischenschichtfilm zwischen den Grabenabschnitten in dem Grenzbereich ist möglicherweise nicht mit dem Kontaktloch ausgebildet.
  • (Punkt 8)
  • In einem der Punkte 1 bis 7 kann der Diodenabschnitt den Grenzbereich und einen Nichtgrenzbereich aufweisen.
  • Eine Konzentration des Kathodenbereichs in dem Grenzbereich des Diodenabschnitts kann höher sein als eine Konzentration des Kathodenbereichs in dem Nichtgrenzbereich des Diodenabschnitts.
  • (Punkt 9)
  • In einem der Punkte 1 bis 8 kann die Halbleitervorrichtung ferner einen unterflächigen Lebensdauerbegrenzer umfassen, der auf einer der Seite der oberen Fläche des Halbleitersubstrats gegenüberliegenden Seite bereitgestellt ist.
  • Der Diodenabschnitt kann den Grenzbereich und einen Nichtgrenzbereich aufweisen.
  • Eine Konzentration des unterflächigen Lebensdauerbegrenzers in dem Grenzbereich des Diodenabschnitts kann niedriger sein als eine Konzentration unterflächigen Lebensdauerbegrenzers in dem Nichtgrenzbereich des Diodenabschnitts.
  • (Punkt 10)
  • In einem der Punkte 1 bis 9 kann die Halbleitervorrichtung ferner einen oberflächigen Lebensdauerbegrenzer umfassen, der in einen Nichtgrenzbereich mindestens des Diodenabschnitts auf der Seite der oberen Fläche des Halbleitersubstrats eingebracht ist.
  • Der Kathodenbereich kann sich weiter in Richtung des Transistorabschnitts erstrecken als der oberflächige Lebensdauerbegrenzer.
  • Die Operationen, Prozeduren, Schritte und Stufen jedes Prozesses, der von einer Vorrichtung, einem System, einem Programm und einem Verfahren ausgeführt wird, die in den Ansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen gezeigt sind, können in einer beliebigen Reihenfolge ausgeführt werden, solange die Reihenfolge nicht ausdrücklich durch „vor“, „vorher“ oder dergleichen angegeben ist und solange die Ausgabe eines vorherigen Prozesses nicht in einem späteren Prozess verwendet wird. Selbst dann, wenn der Prozessablauf in den Ansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen unter Verwendung von Ausdrücken wie „zuerst“ oder „als Nächstes“ beschrieben ist, bedeutet dies nicht unbedingt, dass der Prozess in dieser Reihenfolge durchgeführt werden muss.
  • Bezugszeichenliste
    • 10
    Halbleitersubstrat,
    11
    Topfbereich,
    12
    Emitterbereich,
    14
    Basisbereich,
    15
    Kontaktbereich,
    16
    Akkumulierungsbereich,
    18
    Driftbereich,
    20
    Pufferbereich,
    21
    obere Fläche,
    22
    Kollektorbereich,
    23
    untereFläche,
    24
    Kollektorelektrode,
    25
    Verbindungsabschnitt,
    30
    Blind-Grabenabschnitt,
    31
    Erstreckungsteil,
    32
    Blind-Isolationsfilm,
    33
    Verbindungsabschnitt,
    34
    Blind-Leitungsabschnitt,
    38
    dielektrischer Zwischenschichtfilm,
    40
    Gate-Grabenabschnitt,
    41
    Erstreckungsteil,
    42
    Gate-Isolationsfilm,
    43
    Verbindungsteil,
    44
    Gate-Leitungsabschnitt,
    46
    Gate-Drahtabschnitt,
    47
    Überquerungsteil,
    48
    Gate-Läufer,
    49
    Kontaktloch,
    50
    Gate-Metallschicht,
    52
    Emitterelektrode,
    54
    Kontaktloch,
    56
    Kontaktloch,
    57
    Sperrmetall,
    58
    Wolframstopfen,
    60
    Emitter- Grabenabschnitt,
    61
    Erstreckungsteil,
    62
    Emitter-Isolationsfilm,
    63
    Verbindungsteil,
    64
    Emitter-Leitungsabschnitt,
    70
    Transistorabschnitt,
    80
    Diodenabschnitt,
    81
    Grenzbereich,
    82
    Kathodenbereich,
    83
    Nichtgrenzbereich,
    84
    Randnachbarbereich,
    91
    erster Mesaabschnitt,
    92
    zweiter Mesaabschnitt,
    93
    dritter Mesaabschnitt,
    95
    oberflächiger Lebensdauerbegrenzer,
    96
    unterflächiger Lebensdauerbegrenzer,
    100
    Halbleitervorrichtung,
    102
    Randabschlussbereich,
    104
    Außenbereich,
    200
    Halbleitervorrichtung,
    202
    Stromerfassungskontaktstelle,
    204
    Anodenkontaktstelle,
    206
    Kathodenkontaktstelle,
    208
    Gate-Kontaktstelle,
    210
    Stromerfassungsabschnitt,
    212
    Öffnungsabschnitt,
    214
    Emitter-Nichtanordnungsbereich,
    216
    Emitter-Anordnungsbereich,
    218
    zweiterTopfbereich,
    220
    erster Topfbereich,
    500
    Halbleitervorrichtung,
    570
    Transistorabschnitt,
    580
    Diodenabschnitt
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • WO 2015/068203 [0002]

Claims (21)

  1. Halbleitervorrichtung, die einen Transistorabschnitt und einen Diodenabschnitt aufweist, wobei die Halbleitervorrichtung Folgendes umfasst: eine Gate-Metallschicht, die über einer oberen Fläche eines Halbleitersubstrats bereitgestellt ist; eine Emitterelektrode, die über der oberen Fläche des Halbleitersubstrats bereitgestellt ist; einen Emitterbereich vom ersten Leitfähigkeitstyp, der auf der Seite der oberen Fläche des Halbleitersubstrats in dem Transistorabschnitt bereitgestellt ist; einen Gate-Grabenabschnitt, der auf der Seite der oberen Fläche des Halbleitersubstrats in dem Transistorabschnitt bereitgestellt ist, elektrisch mit der Gate-Metallschicht verbunden ist und mit dem Emitterbereich in Kontakt steht; einen Emitter-Grabenabschnitt, der auf der Seite der oberen Fläche des Halbleitersubstrats in dem Diodenabschnitt bereitgestellt ist und mit der Emitterelektrode elektrisch verbunden ist; und einen Blind-Grabenabschnitt, der auf der Seite der oberen Fläche des Halbleitersubstrats bereitgestellt ist, elektrisch mit der Gate-Metallschicht verbunden ist und nicht mit dem Emitterbereich in Kontakt steht.
  2. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, das ferner einen Grenzbereich umfasst, der in einem Bereich ausgebildet ist, in dem der Transistorabschnitt und der Diodenabschnitt benachbart zueinander sind, und der so bereitgestellt ist, dass eine Überlagerung zwischen dem Transistorabschnitt und dem Diodenabschnitt verhindert wird, wobei der Blind-Grabenabschnitt in dem Grenzbereich angeordnet ist.
  3. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 2, wobei der Blind-Grabenabschnitt auch in einem Nichtgrenzbereich des Transistorabschnitts oder des Diodenabschnitts bereitgestellt ist.
  4. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, das ferner einen Grenzbereich umfasst, der in einem Bereich ausgebildet ist, in dem der Transistorabschnitt und der Diodenabschnitt benachbart zueinander sind, und der so bereitgestellt ist, dass eine Überlagerung zwischen dem Transistorabschnitt und dem Diodenabschnitt verhindert wird, wobei der Blind-Grabenabschnitt in einem Nichtgrenzbereich des Transistorabschnitts oder des Diodenabschnitts bereitgestellt ist.
  5. Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Transistorabschnitt einen Randnachbarbereich, der zu einem Randabschlussbereich benachbart ist, aufweist und der Blind-Grabenabschnitt in dem Randnachbarbereich bereitgestellt ist.
  6. Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei dann, wenn eine Anzahl der Gate-Grabenabschnitte mit G bezeichnet ist und eine Anzahl der Blind-Grabenabschnitte mit D bezeichnet ist, eine Beziehung 0,01<D/(D+G)<0,2 erfüllt ist.
  7. Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der Gate-Grabenabschnitt, der Emitter-Grabenabschnitt und der Blind-Grabenabschnitt in einer voreingestellten Ausrichtungsrichtung ausgerichtet sind und eine Breite des Diodenabschnitts in der Ausrichtungsrichtung größer ist als eine Breite des Transistorabschnitts in der Ausrichtungsrichtung.
  8. Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, die ferner Folgendes umfasst: einen oberflächigen Lebensdauerbegrenzer, der in einen Nichtgrenzbereich mindestens des Diodenabschnitts auf der Seite der oberen Fläche des Halbleitersubstrats eingebracht ist; und einen Kathodenbereich vom ersten Leitfähigkeitstyp, der in dem Diodenabschnitt auf einer Seite der unteren Fläche des Halbleitersubstrats bereitgestellt ist, wobei sich der Kathodenbereich weiter in Richtung des Transistorabschnitts erstreckt als der oberflächige Lebensdauerbegrenzer.
  9. Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, die ferner einen Akkumulierungsbereich vom ersten Leitfähigkeitstyp, der eine höhere Konzentration als der Emitterbereich aufweist, auf der Seite der oberen Fläche des Halbleitersubstrats in dem Transistorabschnitt umfasst, wobei der Akkumulierungsbereich nicht in einem Mesaabschnitt, der zu dem Blind-Grabenabschnitt benachbart ist, bereitgestellt ist.
  10. Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, die ferner einen Driftbereich vom ersten Leitfähigkeitstyp umfasst, der in dem Halbleitersubstrat bereitgestellt ist. wobei ein Mesaabschnitt, der zu dem Blind-Grabenabschnitt benachbart ist, umfasst: einen Kontaktbereich vom zweiten Leitfähigkeitstyp, der auf der Seite der oberen Fläche des Halbleitersubstrats bereitgestellt ist; und einen Basisbereich vom zweiten Leitfähigkeitstyp, der zwischen dem Driftbereich und dem Kontaktbereich bereitgestellt ist, und der Kontaktbereich eine höhere Dotierungskonzentration aufweist als der Basisbereich.
  11. Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei eine Filmdicke eines Blind-Isolationsfilms des Blind-Grabenabschnitts kleiner ist als die eines Gate-Isolationsfilms des Gate-Grabenabschnitts und eines Emitter-Isolationsfilms des Emitter-Grabenabschnitts.
  12. Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei eine Grabentiefe des Blind-Grabenabschnitts größer ist als eine Grabentiefe des Gate-Grabenabschnitts und eine Grabentiefe des Emitter-Grabenabschnitts.
  13. Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, die ferner einen Stromerfassungsabschnitt umfasst, wobei der Gate-Grabenabschnitt, der Emitter-Grabenabschnitt und der Blind-Grabenabschnitt jeweils in einer voreingestellten Ausrichtungsrichtung auf der Seite der oberen Fläche des Halbleitersubstrats ausgerichtet sind, und ein Gate-Emitter-Verhältnis, das durch Dividieren einer Anzahl von Gate-Grabenabschnitten, die in einer Längeneinheit in Ausrichtungsrichtung enthalten sind, durch eine Anzahl von Emitter-Grabenabschnitten erhalten wird, in dem Stromerfassungsabschnitt größer ist als in dem Transistorabschnitt.
  14. Halbleitervorrichtung, die einen Transistorabschnitt und einen Stromerfassungsabschnitt aufweist, wobei die Halbleitervorrichtung Folgendes umfasst: einen Gate-Drahtabschnitt, der über einer oberen Fläche eines Halbleitersubstrats bereitgestellt ist; eine Emitterelektrode, die über der oberen Fläche des Halbleitersubstrats bereitgestellt ist; und mehrere Grabenabschnitte, die in einer voreingestellten Ausrichtungsrichtung auf der Seite der oberen Fläche des Halbleitersubstrats ausgerichtet sind, wobei die mehreren Grabenabschnitte einen Gate-Grabenabschnitt, der mit dem Gate-Drahtabschnitt elektrisch verbunden ist, und einen Emitter-Grabenabschnitt, der mit der Emitterelektrode elektrisch verbunden ist, umfassen, und ein Gate-Emitter-Verhältnis, das durch Dividieren einer Anzahl von Gate-Grabenabschnitten, die in einer Längeneinheit in Ausrichtungsrichtung enthalten sind, durch eine Anzahl von Emitter-Grabenabschnitten erhalten wird, in dem Stromerfassungsabschnitt größer ist als in dem Transistorabschnitt.
  15. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 14, wobei sowohl der Gate-Grabenabschnitt als auch der Emitter-Grabenabschnitt in dem Transistorabschnitt angeordnet sind und der Gate-Grabenabschnitt in dem Stromerfassungsabschnitt angeordnet ist und der Emitter-Grabenabschnitt nicht in dem Stromerfassungsabschnitt angeordnet ist.
  16. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 14 oder 15, die ferner Folgendes umfasst: einen Driftbereich vom ersten Leitfähigkeitstyp, der in dem Halbleitersubstrat bereitgestellt ist; einen Emitterbereich vom ersten Leitfähigkeitstyp, der auf der Seite der oberen Fläche des Halbleitersubstrats bereitgestellt ist und eine Dotierungskonzentration aufweist, die höher ist als die des Driftbereichs; und einen Akkumulierungsbereich vom ersten Leitfähigkeitstyp, der unterhalb des Emitterbereichs in dem Halbleitersubstrat bereitgestellt ist und eine Dotierungskonzentration aufweist, die höher ist als die des Driftbereichs, wobei in einer Ebene parallel zu der oberen Fläche des Halbleitersubstrats ein Flächenverhältnis, das durch Dividieren einer Fläche des in dem Stromerfassungsabschnitt enthaltenen Akkumulierungsbereichs durch eine Fläche des Emitterbereichs erhalten wird, kleiner ist als ein Flächenverhältnis, das durch Dividieren einer Fläche des in dem Transistorabschnitt enthaltenen Akkumulierungsbereichs durch eine Fläche des Emitterbereichs erhalten wird.
  17. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 16, wobei der Transistorabschnitt sowohl mit dem Emitterbereich als auch mit dem Akkumulierungsbereich versehen ist und der Stromerfassungsabschnitt mit dem Emitterbereich versehen ist und nicht mit dem Akkumulierungsbereich versehen ist.
  18. Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 17, wobei der Gate-Drahtabschnitt einen Öffnungsabschnitt aufweist, der so ausgebildet ist, dass er den Gate-Drahtabschnitt von einer oberen Fläche bis zu einer unteren Fläche durchdringt, und zumindest ein Teil des Stromerfassungsabschnitts in einem Bereich angeordnet ist, der den Öffnungsabschnitt überlappt.
  19. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 18, wobei der Gate-Drahtabschnitt eine Gate-Metallschicht, die aus Metall gebildet ist, und einen Gate-Läufer, der aus Halbleiter mit hinzugefügten Fremdstoffen gebildet ist, umfasst und der Öffnungsabschnitt in dem Gate-Läufer bereitgestellt ist.
  20. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 14 oder 15, die ferner Folgendes umfasst: einen Driftbereich vom ersten Leitfähigkeitstyp, der in dem Halbleitersubstrat bereitgestellt ist; einen Emitterbereich vom ersten Leitfähigkeitstyp, der auf der Seite der oberen Fläche des Halbleitersubstrats bereitgestellt ist und eine Dotierungskonzentration aufweist, die höher ist als die des Driftbereichs; einen ersten Topfbereich, der so bereitgestellt ist, dass er den Transistorabschnitt in einer Ebene parallel zu der oberen Fläche des Halbleitersubstrats umgibt, und so ausgebildet ist, dass er tiefer als ein Bereich von der oberen Fläche des Halbleitersubstrats zu einem unteren Ende des Grabenabschnitts ist; und einen zweiten Topfbereich, der so bereitgestellt ist, dass er den Stromerfassungsabschnitt in der Ebene parallel zu der oberen Fläche des Halbleitersubstrats umgibt, und so ausgebildet ist, dass er tiefer als der Bereich von der oberen Fläche des Halbleitersubstrats zu dem unteren Ende des Grabenabschnitts ist, wobei ein kürzester Abstand zwischen dem Emitterbereich und dem zweiten Topfbereich, der in dem Stromerfassungsabschnitt bereitgestellt ist, in der Ausrichtungsrichtung größer ist als ein kürzester Abstand zwischen dem Emitterbereich und dem ersten Topfbereich, der in dem Transistorabschnitt bereitgestellt ist, in der Ausrichtungsrichtung.
  21. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 14 oder 15, die ferner Folgendes umfasst: einen Driftbereich vom ersten Leitfähigkeitstyp, der in dem Halbleitersubstrat bereitgestellt ist; einen Emitterbereich vom ersten Leitfähigkeitstyp, der auf der Seite der oberen Fläche des Halbleitersubstrats bereitgestellt ist und eine Dotierungskonzentration aufweist, die höher ist als die des Driftbereichs; einen ersten Topfbereich, der so bereitgestellt ist, dass er den Transistorabschnitt in einer Ebene parallel zu der oberen Fläche des Halbleitersubstrats umgibt, und so ausgebildet ist, dass er tiefer als ein Bereich von der oberen Fläche des Halbleitersubstrats zu einem unteren Ende des Grabenabschnitts ist; und einen zweiten Topfbereich, der so bereitgestellt ist, dass er den Stromerfassungsabschnitt in der Ebene parallel zu der oberen Fläche des Halbleitersubstrats umgibt, und so ausgebildet ist, dass er tiefer als der Bereich von der oberen Fläche des Halbleitersubstrats zu dem unteren Ende des Grabenabschnitts ist, wobei ein kürzester Abstand zwischen dem Emitterbereich und dem zweiten Topfbereich, der in dem Stromerfassungsabschnitt bereitgestellt ist, in einer Richtung senkrecht zu der Ausrichtungsrichtung größer ist als ein kürzester Abstand zwischen dem Emitterbereich und dem ersten Topfbereich, der in dem Transistorabschnitt bereitgestellt ist, in der Richtung senkrecht zu der Ausrichtungsrichtung.
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