DE112019000096T5 - Halbleitervorrichtung - Google Patents

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Abstract

Es wird eine Halbleitervorrichtung bereitgestellt, die ein Halbleitersubstrat, einen Transistorabschnitt, der auf dem Halbleitersubstrat vorgesehen ist, und einen Diodenabschnitt umfasst, der auf dem Halbleitersubstrat vorgesehen ist, wobei der Diodenabschnitt und der Transistorabschnitt in einer vorbestimmten Anordnungsrichtung angeordnet sind. Der Diodenabschnitt umfasst eine Driftregion eines ersten Leitfähigkeitstyps, die in dem Halbleitersubstrat vorgesehen ist; eine Basisregion eines zweiten Leitfähigkeitstyps, die in Kontakt mit einer oberen Fläche des Halbleitersubstrats ist und über der Driftregion vorgesehen ist; mehrere erste Kathodenregionen eines ersten Leitfähigkeitstyps, die voneinander getrennt sind, und mehrere zweite Kathodenregionen, die voneinander getrennt sind und einen anderen Leitfähigkeitstyp als die ersten Kathodenregionen aufweisen, wobei die mehreren ersten Kathodenregionen und die mehreren zweiten Kathodenregionen mit einer unteren Fläche des Halbleitersubstrats in Kontakt sind und unter der Driftregion vorgesehen sind; und mehrere potenzialfreie Regionen eines zweiten Leitfähigkeitstyps, die derart vorgesehen sind, dass sie voneinander getrennt sind und auf alle ersten Kathodenregionen verteilt sind und derart angeordnet sind, dass sie mindestens teilweise die ersten Kathodenregionen überlappen.

Description

  • [TECHNISCHES GEBIET]
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Halbleitervorrichtung.
  • [STAND DER TECHNIK]
  • Im Stand der Technik ist eine Halbleitervorrichtung, wie beispielsweise ein Bipolartransistor mit isoliertem Gate (IGBT), bekannt (siehe z. B. Patentdokument 1).
  • Patentdokument 1: WO2016/129041
  • [TECHNISCHES PROBLEM]
  • In der Halbleitervorrichtung ist es bevorzugt, eine Spannungsüberhöhung nach einer Umkehrerholung zu unterdrücken.
  • [ALLGEMEINE OFFENBARUNG]
  • Ein erster Aspekt der vorliegenden Erfindung stellt eine Halbleitervorrichtung bereit. Die Halbleitervorrichtung umfasst ein Halbleitersubstrat; einen Transistorabschnitt, der auf dem Halbleitersubstrat vorgesehen ist; und einen Diodenabschnitt, der auf dem Halbleitersubstrat vorgesehen ist, wobei der Diodenabschnitt und der Transistorabschnitt in einer vorbestimmten Anordnungsrichtung angeordnet sind. Der Diodenabschnitt umfasst eine Driftregion eines ersten Leitfähigkeitstyps, die in dem Halbleitersubstrat vorgesehen ist; eine Basisregion eines zweiten Leitfähigkeitstyps, die in Kontakt mit einer oberen Fläche des Halbleitersubstrats ist und über der Driftregion vorgesehen ist; mehrere erste Kathodenregionen eines ersten Leitfähigkeitstyps, die voneinander getrennt sind, und mehrere zweite Kathodenregionen, die voneinander getrennt sind und einen anderen Leitfähigkeitstyp als die ersten Kathodenregionen aufweisen, wobei die mehreren ersten Kathodenregionen und die mehreren zweiten Kathodenregionen mit einer unteren Fläche des Halbleitersubstrats in Kontakt sind und unter der Driftregion vorgesehen sind; und mehrere potenzialfreie Regionen eines zweiten Leitfähigkeitstyps, die derart vorgesehen sind, dass sie voneinander getrennt und über die gesamten ersten Kathodenregionen verteilt sind, und die derart angeordnet sind, dass sie mindestens teilweise die ersten Kathodenregionen überlappen.
  • Die ersten Kathodenregionen können sich von oben auf das Halbleitersubstrat gesehen über die potenzialfreien Regionen in der Anordnungsrichtung erstrecken. Die ersten Kathodenregionen können sich mit den zweiten Kathodenregionen gesehen von oben das Halbleitersubstrat in einer Ausdehnungsrichtung orthogonal zur Anordnungsrichtung abwechseln. Die potenzialfreien Regionen können jeweils in der Ausdehnungsrichtung vorgesehen sein, um gesehen von oben auf das Halbleitersubstrat sowohl eine entsprechende der ersten Kathodenregionen als auch eine der zweiten Kathodenregionen zu überlappen.
  • Die potenzialfreien Regionen können sich von oben auf das Halbleitersubstrat gesehen über die ersten Kathodenregionen hinaus in der Ausdehnungsrichtung, erstrecken. Die ersten Kathodenregionen können sich über die potenzialfreien Regionen hinaus in einer zur Anordnungsrichtung orthogonalen Ausdehnungsrichtung erstrecken.
  • Die ersten Kathodenregionen können sich von oben auf das Halbleitersubstrat gesehen mit den zweiten Kathodenregionen in der Anordnungsrichtung abwechseln. Die mehreren potenzialfreien Regionen können jeweils in der Anordnungsrichtung vorgesehen sein, um von oben auf das Halbleitersubstrat gesehen sowohl eine entsprechende der ersten Kathodenregionen als auch eine der zweiten Kathodenregionen neben dieser ersten Kathodenregion zu überlappen. Die potenzialfreien Regionen können sich von oben auf das Halbleitersubstrat gesehen in der Anordnungsrichtung über die ersten Kathodenregionen hinaus erstrecken.
  • Ein zweiter Aspekt der vorliegenden Erfindung stellt eine Halbleitervorrichtung bereit. Die Halbleitervorrichtung umfasst ein Halbleitersubstrat; eine Driftregion eines ersten Leitfähigkeitstyps, die in dem Halbleitersubstrat vorgesehen ist; und eine Basisregion eines zweiten Leitfähigkeitstyps, die in Kontakt mit einer oberen Fläche des Halbleitersubstrats ist und über der Driftregion vorgesehen ist. Die Halbleitervorrichtung umfasst eine erste Kathodenregion eines ersten Leitfähigkeitstyps, die in Kontakt mit einer unteren Fläche des Halbleitersubstrats ist und unter der Driftregion vorgesehen ist; eine zweite Kathodenregion eines zweiten Leitfähigkeitstyps, die in Kontakt mit der unteren Fläche des Halbleitersubstrats ist und unter der Driftregion vorgesehen ist, wobei die zweite Kathodenregion zwischen ersten Kathodenregionen angeordnet ist und die ersten Kathodenregionen jeweils die erste Kathodenregion sind; und eine dritte Kathodenregion eines zweiten Leitfähigkeitstyps, die in Kontakt mit der unteren Fläche des Halbleitersubstrats ist und unter der Driftregion vorgesehen ist, wobei die erste Kathodenregion und die zweite Kathodenregion zwischen dritten Kathodenregionen angeordnet ist und die dritten Kathodenregionen jeweils die dritte Kathodenregion sind. In der Halbleitervorrichtung kann von oben auf das Halbleitersubstrat gesehen eine Breite der dritten Kathodenregion in einer Anordnungsrichtung, in der die erste Kathodenregion und die zweite Kathodenregion angeordnet sind, größer als eine Breite der zweiten Kathodenregion in der Anordnungsrichtung sein.
  • Eine Breite der zweiten Kathodenregion ist von oben auf das Halbleitersubstrat gesehen in einer Richtung, in der die erste Kathodenregion und die zweite Kathodenregion zwischen den dritten Kathodenregionen angeordnet sind, größer als die Breite der zweiten Kathodenregion in der Anordnungsrichtung. Die Halbleitervorrichtung kann die mehrere zweite Kathodenregionen und die mehreren der dritten Kathodenregionen umfassen. Die mehrere zweite Kathodenregionen können von oben auf das Halbleitersubstrat gesehen in Kontakt mit den mehreren der dritten Kathodenregionen sein.
  • Ein dritter Aspekt der vorliegenden Erfindung stellt eine Halbleitervorrichtung bereit. Die Halbleitervorrichtung umfasst ein Halbleitersubstrat; und einen oder mehr Diodenabschnitte, die auf dem Halbleitersubstrat vorgesehen sind. Die Diodenabschnitte umfassen jeweils eine im Halbleitersubstrat vorgesehene Driftregion eines ersten Leitfähigkeitstyps; und eine Basisregion eines zweiten Leitfähigkeitstyps, die in Kontakt mit einer oberen Fläche des Halbleitersubstrats ist und über der Driftregion vorgesehen ist. Die Halbleitervorrichtung umfasst mehrere erste Kathodenregionen eines ersten Leitfähigkeitstyps, die voneinander getrennt sind, und mehrere zweite Kathodenregionen, die voneinander getrennt sind und einen Leitfähigkeitstyp aufweisen, der sich von dem der ersten Kathodenregionen unterscheidet, wobei die ersten Kathodenregionen des ersten Leitfähigkeitstyps und die zweiten Kathodenregionen in Kontakt mit einer unteren Fläche des Halbleitersubstrats sind und unter der Driftregion vorgesehen sind; und mehrere potenzialfreie Regionen eines zweiten Leitfähigkeitstyps, die derart vorgesehen sind, dass sie voneinander getrennt und über die gesamten ersten Kathodenregionen verteilt sind, und die derart angeordnet sind, dass sie mindestens teilweise die ersten Kathodenregionen überlappen.
  • Die Kurzdarstellung der vorliegenden Erfindung beschreibt nicht zwangsläufig alle erforderlichen Merkmale der vorliegenden Erfindung. Die vorliegende Erfindung kann auch eine Unterkombination der vorstehend beschriebenen Merkmale sein.
  • Figurenliste
    • 1A zeigt ein Beispiel einer oberen Fläche einer Halbleitervorrichtung 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform.
    • 1B ist eine vergrößerte Ansicht einer Region D in 1A.
    • 2A ist eine vergrößerte Ansicht einer Region in 1A.
    • 2B ist eine vergrößerte Ansicht einer Region B1 in 2A.
    • 2C ist eine vergrößerte Ansicht einer Region C1 in 2B.
    • 2D zeigt ein Beispiel einer Querschnittansicht entlang einer Linie a-a' in 2B.
    • 2E zeigt ein Beispiel einer Querschnittansicht entlang einer Linie b-b' in 2B.
    • 3A ist eine weitere vergrößerte Ansicht der Region in 1A.
    • 3B ist eine vergrößerte Ansicht einer Region B2 in 3A.
    • 3C ist eine vergrößerte Ansicht einer Region C2 in 3B.
    • 3D zeigt ein Beispiel einer Querschnittansicht entlang einer Linie c-c' in 3B.
    • 3E zeigt ein Beispiel einer Querschnittansicht entlang einer Linie d-d' in 3B.
    • 4A ist eine weitere vergrößerte Ansicht der Region in 1A.
    • 4B ist eine vergrößerte Ansicht einer Region B3 in 4A.
    • 4C zeigt ein Beispiel einer Querschnittansicht entlang einer Linie e-e' in 4B.
    • 4D zeigt ein Beispiel einer Querschnittansicht entlang einer Linie f-f' in 4C.
    • 5A ist eine weitere vergrößerte Ansicht der Region in 1A.
    • 5B ist eine vergrößerte Ansicht einer Region B4 in 5A.
    • 5C ist eine vergrößerte Ansicht einer Region C4 in 5B.
    • 5D zeigt ein Beispiel einer Querschnittansicht entlang einer Linie g-g' in 5B.
    • 5E zeigt ein Beispiel einer Querschnittansicht entlang einer Linie h-h' in 5B.
    • 6A ist eine weitere vergrößerte Ansicht der Region in 1A.
    • 6B ist eine vergrößerte Ansicht einer Region B5 in 6A.
    • 6C ist eine vergrößerte Ansicht einer Region C5 in 6B.
    • 6D zeigt ein Beispiel einer Querschnittansicht entlang einer Linie i-i' in 6B.
    • 6E zeigt ein Beispiel einer Querschnittansicht entlang einer Linie j -j' in 6B.
    • 7A ist eine weitere vergrößerte Ansicht der Region in 1A.
    • 7B ist eine vergrößerte Ansicht einer Region B6 in 7A.
    • 7C ist eine vergrößerte Ansicht einer Region C6 in 7B.
    • 7D zeigt ein Beispiel einer Querschnittansicht entlang einer Linie k-k' in 7B.
    • 7E zeigt ein Beispiel einer Querschnittansicht entlang einer Linie m-m' in 7B.
    • 8A ist eine weitere vergrößerte Ansicht der Region in 1A.
    • 8B ist eine vergrößerte Ansicht einer Region B7 in 8A.
    • 8C ist eine vergrößerte Ansicht einer Region C7 in 8B.
    • 8D zeigt ein Beispiel einer Querschnittansicht entlang einer Linie n-n' in 8B.
    • 8E zeigt ein Beispiel einer Querschnittansicht entlang einer Linie p-p' in 8B.
    • 9A ist eine weitere vergrößerte Ansicht der Region in 1A.
    • 9B ist eine vergrößerte Ansicht einer Region B8 in 9A.
    • 9C ist eine vergrößerte Ansicht einer Region C8 in 9B.
    • 9D zeigt ein Beispiel einer Querschnittansicht entlang einer Linie q-q' in 9B.
    • 9E zeigt ein Beispiel einer Querschnittansicht entlang einer Linie r-r' in 9B.
    • 10A ist eine weitere vergrößerte Ansicht der Region in 1A.
    • 10B ist eine vergrößerte Ansicht einer Region B9 in 10A.
    • 10C zeigt ein Beispiel einer Querschnittansicht entlang einer Linie s-s' in 10B.
    • 10D zeigt ein Beispiel einer Querschnittansicht entlang einer Linie t-t' in 10B.
    • 11A ist eine weitere vergrößerte Ansicht der Region in 1A.
    • 11B ist eine vergrößerte Ansicht einer Region B10 in 11A.
    • 11C ist eine vergrößerte Ansicht einer Region C10 in 11B.
    • 11D zeigt ein Beispiel einer Querschnittansicht entlang einer Linie u-u' in 11B.
    • 11E zeigt ein Beispiel einer Querschnittansicht entlang einer Linie v-v' in 11B.
    • 12A zeigt ein Beispiel einer oberen Fläche einer Halbleitervorrichtung 200 gemäß der vorliegenden Ausführungsform.
    • 12B ist eine vergrößerte Ansicht einer Region E1 in 12A.
    • 12C zeigt ein Beispiel einer Querschnittansicht entlang einer Linie aa-aa' in 12B.
    • 12D zeigt ein Beispiel einer Querschnittansicht entlang einer Linie bb-bb' in 12B.
    • 13A zeigt ein weiteres Beispiel der oberen Fläche der Halbleitervorrichtung 200 gemäß der vorliegenden Ausführungsform.
    • 13B ist eine vergrößerte Ansicht einer Region E2 in 13A.
    • 13C zeigt ein Beispiel einer Querschnittansicht entlang einer Linie cc-cc' in 13B.
    • 13D zeigt ein Beispiel einer Querschnittansicht entlang einer Linie dd-dd' in 13B.
    • 14A zeigt ein weiteres Beispiel der oberen Fläche der Halbleitervorrichtung 200 gemäß der vorliegenden Ausführungsform.
    • 14B ist eine vergrößerte Ansicht einer Region E3 in 14A.
    • 14C zeigt ein Beispiel einer Querschnittansicht entlang einer Linie ee-ee' in 14B.
    • 14D zeigt ein Beispiel einer Querschnittansicht entlang einer Linie ff-ff' in 14B.
    • 15A zeigt ein weiteres Beispiel der oberen Fläche der Halbleitervorrichtung 200 gemäß der vorliegenden Ausführungsform.
    • 15B ist eine vergrößerte Ansicht einer Region E4 in 15A.
    • 15C zeigt ein Beispiel einer Querschnittansicht entlang einer Linie gg-gg' in 15B.
    • 15D zeigt ein Beispiel einer Querschnittansicht entlang einer Linie hh-hh' in 15B.
    • 16A zeigt ein weiteres Beispiel der oberen Fläche der Halbleitervorrichtung 200 gemäß der vorliegenden Ausführungsform.
    • 16B ist eine vergrößerte Ansicht einer Region E5 in 16A.
    • 16C zeigt ein Beispiel einer Querschnittansicht entlang einer Linie ii-ii' in 16B.
    • 16D zeigt ein Beispiel einer Querschnittansicht entlang einer Linie jj -jj' in 16B.
    • 17A zeigt ein weiteres Beispiel der oberen Fläche der Halbleitervorrichtung 200 gemäß der vorliegenden Ausführungsform.
    • 17B ist eine vergrößerte Ansicht einer Region E6 in 17A.
    • 17C zeigt ein Beispiel einer Querschnittansicht entlang einer Linie kk-kk' in 17B.
    • 17D zeigt ein Beispiel einer Querschnittansicht entlang einer Linie mm-mm' in 17B.
  • [BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN]
  • Im Folgenden werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben. Die Ausführungsformen beschränken die in den Ansprüchen definierte Erfindung jedoch nicht. Außerdem sind nicht alle Kombinationen von in den Ausführungsformen beschriebenen Merkmalen zwangsläufig für die Lösung der Mittel der Erfindung wesentlich.
  • Wie hierin verwendet, wird eine Seite in einer Richtung parallel zu einer Tiefenrichtung eines Halbleitersubstrats als „obere“ bezeichnet und die andere Seite als „untere“ bezeichnet. Eine Fläche von zwei Hauptflächen eines Substrats, einer Schicht oder eines anderen Elements wird als „obere Fläche“ bezeichnet und die andere Fläche als „untere Fläche“ bezeichnet. Die „oberen“ und „unteren“ Richtungen sind beim Anbringen einer Halbleitervorrichtung nicht auf eine Gravitationsrichtung oder eine Anbringungsrichtung in Bezug auf ein Substrat begrenzt.
  • Wie hierin verwendet, können die technischen Sachverhalte in einigen Fällen unter Verwendung orthogonaler Koordinatenachsen der X-Achse, Y-Achse und Z-Achse beschrieben sein. Wie hierin verwendet ist eine Ebene parallel zur oberen Fläche des Halbleitersubstrats als „XY-Ebene“ definiert und eine Tiefenrichtung des Halbleitersubstrats als „Z-Achse“ definiert.
  • Bei jeder Ausführungsform ist ein Beispiel, in dem ein erster Leitfähigkeitstyp N ist und ein zweiter Leitfähigkeitstyp P ist beschrieben. Der erste Leitfähigkeitstyp kann jedoch Typ P sein und der zweite Leitfähigkeitstyp kann Typ N sein. In diesem Fall werden die Leitfähigkeitstypen des Substrats, der Schichten, Regionen und dergleichen in jeder Ausführungsform umgekehrt.
  • Wie hierin verwendet, bezeichnet eine Dotierungskonzentration eine Konzentration von Dotierstoffen, die in Donatoren oder Akzeptoren umgewandelt sind. Wie hierin verwendet, gibt es einen Fall, in dem eine Differenz in der Konzentration der Donatoren und Akzeptoren als die Dotierungskonzentration definiert ist. Außerdem gibt es einen Fall, in dem ein Spitzenwert der Dotierungskonzentrationsverteilung in einer dotierten Region als die Dotierungskonzentration in der dotierten Region definiert ist. In einem Fall, in dem die Dotierungskonzentration in der dotierten Region im Wesentlichen gleichförmig ist, kann beispielsweise ein Mittelwert von Dotierungskonzentrationen in der dotierten Region als die Dotierungskonzentration definiert sein
  • 1A zeigt ein Beispiel einer oberen Fläche einer Halbleitervorrichtung 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform. Die Halbleitervorrichtung 100 des vorliegenden Beispiels ist ein Halbleiterchip, der Transistorabschnitte 70 und Diodenabschnitte 80 umfasst. Die Transistorabschnitte 70 umfassen jeweils einen Transistor wie einen IGBT. Die Diodenabschnitte 80 umfassen jeweils eine Diode wie eine FWD (Freilaufdiode), die in der Nähe des Transistorabschnitts 70 auf einer oberen Fläche des Halbleitersubstrats 10 vorgesehen ist.
  • Das Halbleitersubstrat 10 ist mit einem aktiven Abschnitt 72 versehen. Der aktive Abschnitt 72 ist eine Region, in der Hauptstrom zwischen der oberen Fläche und einer unteren Fläche des Halbleitersubstrats 10 fließt, wenn die Halbleitervorrichtung 100 gesteuert wird, sodass sie in einem Ein-Zustand ist. Das heißt, der aktive Abschnitt 72 ist eine Region in der Strom in einer Tiefenrichtung in dem Halbleitersubstrat 10 von der oberen Fläche zur unteren Fläche oder von der unteren Fläche zur oberen Fläche des Halbleitersubstrats 10 fließt. Wie hierin verwendet, werden der Transistorabschnitt 70 und der Diodenabschnitt 80 entsprechend als Elementabschnitt oder Elementregion bezeichnet. Eine Region, in welcher der Elementabschnitt vorgesehen ist, kann auch als der aktive Abschnitt 72 bezeichnet werden.
  • Eine Region zwischen zwei Elementabschnitten, von oben auf das Halbleitersubstrat 10 gesehen, wird auch als der aktive Abschnitt 72 bezeichnet. Im Beispiel von 1A ist eine Region, die zwischen den Elementabschnitten angeordnet und in der eine Gatemetallschicht 50 vorgesehen ist, auch in dem aktiven Abschnitt 72 umfasst. Der aktive Abschnitt 72 kann von oben auf das Halbleitersubstrat 10 gesehen auch eine Region sein, in der eine Emitterelektrode vorgesehen ist, und eine Region, die zwischen den Emitterelektroden angeordnet ist.
  • Im Beispiel von 1A ist eine Emitterelektrode über dem Transistorabschnitt 70 und dem Diodenabschnitt 80 vorgesehen.
  • Eine Region zwischen dem aktiven Abschnitt 72 und einem äußeren Peripherieende 76 des Halbleitersubstrats 10 wird von oben auf das Halbleitersubstrat 10 gesehen als Außenperipherieregion 74 bezeichnet. Die Außenperipherieregion 74 ist von oben auf das Halbleitersubstrat 10 gesehen als den aktiven Abschnitt 72 umgebend vorgesehen. In der Außenperipherieregion 74 können ein oder mehrere Metallpads zum Verbinden der Halbleitervorrichtung 100 und eine externe Vorrichtung mit einem Draht oder dergleichen angeordnet sein. Die Halbleitervorrichtung 100 kann einen Randabschlussstrukturteil umfassen, der den aktiven Abschnitt 72 in der Außenperipherieregion 74 umgibt. Der Randabschlussstrukturteil schwächt die elektrische Feldkonzentration an der oberen Flächenseite des Halbleitersubstrats 10 ab. Der Randabschlussstrukturteil kann beispielsweise einen Schutzring, eine Feldplatte, RESURF und eine kombinierte Struktur davon aufweisen.
  • In dem aktiven Abschnitt 72 können mehrere der Transistorabschnitte 70 und mehrere der Diodenabschnitte 80 vorgesehen sein. Die Transistorabschnitte 70 können periodisch mit den Diodenabschnitten 80 in der XY-Ebene abwechseln. 1A zeigt ein Beispiel, in dem die drei Transistorabschnitte 70 in der X-Achsen-Richtung vorgesehen sind und die sieben Transistorabschnitte 70 in der Y-Achsenrichtung vorgesehen sind, und die drei Diodenabschnitte 80 in der X-Achsenrichtung vorgesehen sind und die sechs Diodenabschnitte 80 in der Y-Achsenrichtung vorgesehen sind. Die Gatemetallschicht 50 kann zwischen den Transistorabschnitten vorgesehen sein, wobei diese in der X-Achsenrichtung 70 einander gegenüberstehen.
  • Jeder der Diodenabschnitte 80 ist mit einer Kathodenregion 81 eines ersten Leitfähigkeitstyps in der unteren Fläche des Halbleitersubstrats 10 versehen. Wie gezeigt in 1A kann die Kathodenregion 81 in einem Bereich vorgesehen sein, der nicht in Kontakt mit der Außenperipherieregion 74 ist.
  • Die Gatemetallschicht 50 kann derart vorgesehen sein, dass sie von oben auf das Halbleitersubstrat 10 gesehen den aktiven Abschnitt 72 umgibt. Die Gatemetallschicht 50 ist mit einem Gatepad 55 elektrisch verbunden, das in der Außenperipherieregion 74 vorgesehen ist. Die Gatemetallschicht 50 kann auch entlang dem äußeren Peripherieende 76 des Halbleitersubstrats 10 vorgesehen sein. Das Gatepad 55 kann zwischen dem äußeren Peripherieende 76 und dem aktiven Abschnitt 72 des Halbleitersubstrats 10 in der X-Achsenrichtung angeordnet sein. Zwischen dem Gatepad 55 und dem äußeren Peripherieende 76 kann die Gatemetallschicht 50 derart vorgesehen sein, dass sie sich in der Y-Achsenrichtung erstreckt.
  • Ein Temperaturerfassungsteil 90 ist über dem aktiven Abschnitt 72 vorgesehen. Der Temperaturerfassungsteil 90 kann von oben auf das Halbleitersubstrat 10 gesehen an einer Mitte des aktiven Abschnitts 72 vorgesehen sein. Der Temperaturerfassungsteil 90 ist konfiguriert, eine Temperatur des aktiven Abschnitts 72 zu detektieren. Der Temperaturerfassungsteil 90 kann eine pn-Übergang-Temperaturerfassungsdiode sein, die aus monokristallinem oder polykristallinem Silizium gebildet ist.
  • Ein Temperaturerfassungsdraht 92 ist von oben auf das Halbleitersubstrat 10 gesehen über dem aktiven Abschnitt 72 vorgesehen. Der Temperaturerfassungsdraht 92 ist mit dem Temperaturerfassungsteil 90 verbunden. Der Temperaturerfassungsdraht 92 erstreckt sich zur Außenperipherieregion 74 in einer vorbestimmten Richtung (der X-Achsenrichtung im vorliegenden Beispiel) und ist mit einem in der Außenperipherieregion 74 vorgesehenen Temperaturmesspad 94 verbunden. Der Strom, der von dem Temperaturmesspad 94 fließt, fließt durch den Temperaturerfassungsdraht 92 und den Temperaturerfassungsteil 90. In einem Fall, in dem der Temperaturerfassungsteil 90 eine pn-Übergang-Temperaturerfassungsdiode ist, sind mindestens zwei Temperaturerfassungsdrähte 92 und Temperaturmesspads 94 vorgesehen, von denen eines mit einem Anodenanschluss der pn-Übergang-Temperaturerfassungsdiode elektrisch verbunden ist und das andere mit einem Katodenanschluss der pn-Übergang-Temperaturerfassungsdiode elektrisch verbunden ist. Ein Detektionsteil 96 ist als ein Ersatz für den Temperaturerfassungsteil 90 vorgesehen.
  • In der Außenperipherieregion 74 sind ein Stromerfassungsteil 59, ein Stromerfassungspad 58 und ein Kelvin-Pad 53 vorgesehen. Der Stromerfassungsteil 59 ist konfiguriert, Strom zu detektieren, der durch das Gatepad 55 fließt. Das Stromerfassungspad 58 ist ein Pad zum Messen von Strom, der durch den Stromerfassungsteil 59 fließt. Das Kelvin-Pad 53 ist mit der Emitterelektrode verbunden, die von oben auf das Halbleitersubstrat 10 gesehen über dem aktiven Abschnitt 72 vorgesehen ist.
  • 1B ist eine vergrößerte Ansicht einer Region D in 1A. Die Halbleitervorrichtung 100 des vorliegenden Beispiels umfasst die Gategrabenteile 40, Dummygrabenteile 30, eine P+-Wannenregion 11, die N+-Emitterregionen 12, P-Basisregionen 14 und die P+-Kontaktregionen 15, die im Halbleitersubstrat 10 vorgesehen und auf der oberen Fläche des Halbleitersubstrats 10 freigelegt sind. Wie hierin verwendet, kann der Gategrabenteil 40 oder der Dummygrabenteil 30 einfach als Grabenteil bezeichnet werden. Außerdem umfasst die Halbleitervorrichtung 100 des vorliegenden Beispiels eine Emitterelektrode 52 und eine Gatemetallschicht 50, die über der oberen Fläche des Halbleitersubstrats 10 vorgesehen ist. Die Emitterelektrode 52 und die Gatemetallschicht 50 sind voneinander getrennt vorgesehen.
  • Obwohl nicht gezeigt in 1B ist ein Zwischenschichtdielektrikumfilm zwischen der Emitterelektrode 52 und der Gatemetallschicht 50 und der oberen Fläche des Halbleitersubstrats 10 vorgesehen. In dem Zwischenschichtdielektrikumfilm des vorliegenden Beispiels sind die Kontaktlöcher 56, ein Kontaktloch 49 und die Kontaktlöcher 54 vorgesehen, um den Zwischenschichtdielektrikumfilm zu durchdringen. Die Gatemetallschicht 50 ist über das Kontaktloch 49 in Kontakt mit einem Gateverteiler 48.
  • Die Emitterelektrode 52 ist über die Kontaktlöcher 54 in Kontakt mit den Emitterregionen 12, den Kontaktregionen 15 und den Basisregionen 14 auf der oberen Fläche des Halbleitersubstrats 10. Außerdem ist die Emitterelektrode 52 über das Kontaktloch 56 mit einem leitfähigen Dummyabschnitt im Dummygrabenteil 30 verbunden. Ein Verbindungsabschnitt 25, der aus einem leitenden Material, wie mit Dotierstoffen dotiertes Polysilizium, gebildet ist, kann zwischen der Emitterelektrode 52 und dem leitfähigen Dummyabschnitt vorgesehen sein. Ein Dielektrikumfilm wie ein Oxidfilm ist zwischen dem Verbindungsabschnitt 25 und der oberen Fläche des Halbleitersubstrats 10 vorgesehen.
  • Der Gateverteiler 48 ist beispielsweise aus Polysilizium gebildet, das mit Dotierstoffen dotiert ist. Der Gateverteiler 48 ist mit einem leitfähigen Gateabschnitt im Gategrabenteil 40 auf der oberen Fläche des Halbleitersubstrats verbunden. Der Gateverteiler 48 ist nicht mit dem leitfähigen Dummyabschnitt im Dummygrabenteil 30 verbunden. Der Gateverteiler 48 des vorliegenden Beispiels ist von unterhalb des Kontaktlochs 49 zu einem Kantenabschnitt 41 des Gategrabenteils 40 gebildet.
  • Ein Dielektrikumfilm wie ein Oxidfilm ist zwischen dem Gateverteiler 48 und der oberen Fläche des Halbleitersubstrats 10 vorgesehen. Am Kantenabschnitt 41 des Gategrabenteils 40 ist der leitfähige Gateabschnitt auf der oberen Fläche des Halbleitersubstrats freigelegt
  • Der Dielektrikumfilm über dem leitfähigen Gateabschnitt ist mit einem Kontaktloch versehen, das gebildet ist, um den leitfähigen Gateabschnitt und den Gateverteiler 48 miteinander zu verbinden. In 1B überlappen sich von oben gesehen die Emitterelektrode 52 und der Gateverteiler 48 teilweise. Zwischen der Emitterelektrode 52 und dem Gateverteiler 48 ist ein Dielektrikumfilm (nicht gezeigt) angeordnet und sie sind daher voneinander elektrisch isoliert.
  • Die Emitterelektrode 52 und die Gatemetallschicht 50 sind aus einem Material gebildet, das Metall umfasst. Beispielsweise ist mindestens ein Teil einer Region jeder Elektrode aus Aluminium oder einer Aluminiumsiliziumlegierung gebildet. Jede Elektrode kann ein Sperrmetall, das aus z. B. Titan oder einer Titanverbindung gebildet ist, unterhalb der Region, die z. B. aus Aluminium gebildet ist, und einen Stecker, der z. B. aus Wolfram gebildet ist, in dem Kontaktloch aufweisen.
  • Ein oder mehrere Gategrabenteile 40 und ein oder mehrere Dummygrabenteile 30 sind in vorbestimmten Abständen in einer vorbestimmten Anordnungsrichtung (der Y-Achsenrichtung im vorliegenden Beispiel) auf der oberen Fläche des Halbleitersubstrats 10 angeordnet. Im Transistorabschnitt 70 des vorliegenden Beispiels wechseln sich ein oder mehrere Gategrabenteile 40 mit einem oder mehreren Dummygrabenteilen 30 in der Anordnungsrichtung ab.
  • Der Gategrabenteil 40 des vorliegenden Beispiels kann zwei lineare Abschnitte 39, die sich in einer Längsrichtung (im vorliegenden Beispiel in der X-Achsenrichtung) senkrecht zur Anordnungsrichtung erstrecken, und einen Kantenabschnitt 41 aufweisen, der die beiden linearen Abschnitte 39 verbindet. Mindestens ein Teil des Kantenabschnitts 41 ist bevorzugt in einer gekrümmten Form auf der oberen Fläche des Halbleitersubstrats 10 gebildet. Die Endabschnitte der zwei linearen Abschnitte 39 des Gategrabenteils 40, die Enden von linearen Formen entlang der Längsrichtung sind, sind durch den Kantenabschnitt 41 verbunden, sodass eine elektrische Feldkonzentration an den Endabschnitten der linearen Abschnitte 39 reduziert sein kann. Wie hierin verwendet, werden die entsprechenden linearen Abschnitte 39 des Gategrabenteils 40 als ein Gategrabenteil 40 behandelt.
  • Mindestens ein Dummygrabenteil 30 ist zwischen den entsprechenden linearen Abschnitten 39 des Gategrabenteils 40 vorgesehen. Wie auch bei dem Gategrabenteil 40 kann der Dummygrabenteil 30 lineare Abschnitte 29 und einen Kantenabschnitt 31 aufweisen. Bei einem weiteren Beispiel kann der Dummygrabenteil 30 die linearen Abschnitte 29 ohne den Kantenabschnitt 31 aufweisen. Im Beispiel von 1B, im Transistorabschnitt 70, sind die zwei linearen Abschnitte 29 des Dummygrabenteils 30 zwischen den zwei linearen Abschnitten 39 des Gategrabenteils 40 angeordnet.
  • Im Diodenabschnitt 80 sind mehrere der Dummygrabenteile 30 in der Y-Achsenrichtung auf der oberen Fläche des Halbleitersubstrats 10 angeordnet. Im Diodenabschnitt 80 kann eine Form des Dummygrabenteils 30 auf der XY-Ebene der des im Transistorabschnitt 70 vorgesehenen Dummygrabenteils 30 ähnlich sein.
  • Der Kantenabschnitt 31 und die linearen Abschnitte 29 des Dummygrabenteils 30 können ähnliche Formen wie die des Kantenabschnitts 41 und der linearen Abschnitte 39 des Gategrabenteils 40 aufweisen. Der Dummygrabenteil 30, der im Diodenabschnitt 80 vorgesehen ist, und der Dummygrabenteil 30, der eine lineare Form aufweist und im Transistorabschnitt 70 vorgesehen ist, können die gleiche Länge in der Y-Achsenrichtung aufweisen.
  • Die Emitterelektrode 52 ist über den Gategrabenteilen 40, den Dummygrabenteilen 30, der Wannenregion 11, den Emitterregionen 12, den Basisregionen 14 und den Kontaktregionen 15 vorgesehen. Die Wannenregion 11 ist als in der XY-Ebene befindlich vorgesehen, abgesehen von einem der Enden des Kontaktlochs 54 in der Längsrichtung, das sich näher dort befindet, wo die Gatemetallschicht 50 vorgesehen ist.
  • Eine Diffusionstiefe der Wannenregion 11 kann größer als Tiefen des Gategrabenteils 40 und des Dummygrabenteils 30 sein. Partielle Regionen des Gategrabenteils 40 und des Dummygrabenteils 30, die sich nahe der Gatemetallschicht 50 befinden, sind in der Wannenregion 11 vorgesehen. Eine Unterseite des Kantenabschnitts 41 des Gategrabenteils 40 in der Z-Achsenrichtung und eine Unterseite des Kantenabschnitts 31 des Dummygrabenteils 30 in der Z-Achsenrichtung können durch die Wannenregion 11 abgedeckt sein.
  • Ein oder mehrere Mesateile 60, die zwischen den entsprechenden Grabenteilen angeordnet sind, sind in jedem von dem Transistorabschnitt 70 und dem Diodenabschnitt 80 vorgesehen. Der Mesateil 60 ist eine Region, die sich weiter entfernt auf der oberen Flächenseite befindet als dort, wo sich die tiefste Unterseite des Grabenteils befindet, in einer Region des Halbleitersubstrats 10, die zwischen den Grabenteilen angeordnet ist.
  • Der Mesateil 60, der zwischen den entsprechenden Grabenteilen angeordnet ist, ist mit der Basisregion 14 versehen. Die Basisregion 14 besteht aus einem zweiten Leitfähigkeitstyp (P-Typ) und weist eine Dotierungskonzentration auf, die niedriger ist als die der Wannenregion 11.
  • Eine obere Fläche der Basisregion 14 des Mesateils 60 ist mit der Kontaktregion eines zweiten Leitfähigkeitstyps versehen, der eine Dotierungskonzentration 15 aufweist, die höher ist als die der Basisregion 14. Die Kontaktregion 15 des vorliegenden Beispiels ist von einem Typ P+. Auf der oberen Fläche des Halbleitersubstrats 10 kann die Wannenregion 11 in der Richtung zur Gatemetallschicht 50 vorgesehen sein, abgesehen von der Kontaktregion 15, die an der entferntesten Position in der X-Achsenrichtung der Kontaktregionen 15 angeordnet ist. Auf der oberen Fläche des Halbleitersubstrats 10 ist die Basisregion 14 zwischen der Wannenregion 11 und der Kontaktregion 15 freigelegt.
  • Im Transistorabschnitt 70 ist die Emitterregion eines ersten Leitfähigkeitstyps mit einer Dotierungskonzentration 12, die höher ist als die einer Driftregion, die im Halbleitersubstrat 10 vorgesehen ist, selektiv auf einer oberen Fläche eines Mesateils 60-1 vorgesehen. Im vorliegenden Beispiel ist die Emitterregion 12 von einem N+-Typ. Ein Teil, der von der Basisregion 14 neben der Emitterregion 12 in der Tiefenrichtung (-Z-Achsenrichtung) des Halbleitersubstrats 10 ist und in Kontakt mit dem Gategrabenteil 40 ist, fungiert als ein Kanalteil. Wenn eine EIN-Spannung am Gategrabenteil 40 angelegt wird, wird ein Kanal, der eine Inversionsschicht von Elektronen ist, in einem Teil gebildet, der von der Basisregion 14 ist, die zwischen der Emitterregion 12 und der Driftregion in der Z-Achsenrichtung vorgesehen ist und die sich neben dem Gategrabenteil 40 befindet. Der Kanal ist in der Basisregion 14 gebildet, sodass Träger zwischen der Emitterregion 12 und der Driftregion fließen.
  • Im vorliegenden Beispiel sind die Basisregionen 14-e an beiden Endabschnitten jedes Mesateils 60 in der X-Achsenrichtung angeordnet. Im vorliegenden Beispiel ist eine der Regionen neben der Basisregion 14-e auf der oberen Fläche jedes Mesateils 60, der sich näher an der Mitte des Mesateils 60 befindet, die Kontaktregion 15. Außerdem ist die andere Region neben der Basisregion 14-e auf einer gegenüberliegenden Seite zur Kontaktregion 15 die Wannenregion 11.
  • Im vorliegenden Beispiel wechseln sich die Kontaktregionen 15 mit den Emitterregionen 12 in der X-Achsenrichtung in einer Region, die zwischen den Basisregionen 14-e angeordnet ist, die sich an beiden Enden in der X-Achsenrichtung des Mesateils 60-1 des Transistorabschnitts 70 befindet, ab. Jede der Kontaktregion 15 und der Emitterregion 12 ist von einem der angrenzenden Grabenteile zum anderen vorgesehen.
  • Ein oder mehrere Mesateile 60-2, die an einer Grenze mit dem Diodenabschnitt 80 vorgesehen sind, der Mesateile 60 im Transistorabschnitt 70, sind mit einer Kontaktregion 15 versehen, die eine Fläche von größer als der der Kontaktregion 15 des Mesateils 60-1 aufweist. Im Mesateil 60-2 kann die Emitterregion 12 nicht vorgesehen sein. Im Mesateil 60-2 des vorliegenden Beispiels ist die Kontaktregion 15 über die gesamte Region angeordnet zwischen den Basisregionen 14-e vorgesehen.
  • In jedem Mesateil 60-1 des Transistorabschnitts 70 des vorliegenden Beispiels ist das Kontaktloch 54 über jeder der Kontaktregionen 15 und der Emitterregionen 12 vorgesehen. Im Mesateil 60-2 ist das Kontaktloch 54 über der Kontaktregion 15 vorgesehen. In jedem Mesateil 60 ist das Kontaktloch 54 in Bereichen, die der Basisregion 14-e und der Wannenregion 11 entsprechen, nicht vorgesehen. In den entsprechenden Mesateilen 60 des Transistorabschnitts 70 können die Kontaktlöcher 54 in der X-Achsenrichtung die gleiche Länge aufweisen.
  • Im Diodenabschnitt 80 ist die Kathodenregion 81 in einer Region in Kontakt mit der unteren Fläche des Halbleitersubstrats 10 vorgesehen. Wie später beschrieben, kann die Kathodenregion 81 eine erste N+-Kathodenregion, eine zweite P+-Kathodenregion und ein dritte P+-Kathodenregion umfassen. In 1B ist die Region, in der die Kathodenregion 81 vorgesehen ist, mit der gestrichelten Linie gezeigt. In einer Region, in der die Kathodenregion 81 nicht vorgesehen ist, von der Region, die in Kontakt mit der unteren Fläche des Halbleitersubstrats 10 ist, kann eine P +-Kollektorregion vorgesehen sein.
  • Der Transistorabschnitt 70 kann eine Region sein, in welcher der Mesateil 60, der die Kontaktregionen 15 und Emitterregionen 12 aufweist, und der Grabenteil neben dem Mesateil 60 vorgesehen ist, von einer Region, welche die Kollektorregion in der Z-Achsenrichtung überlappt. Der Mesateil 60-2 an der Grenze mit dem Diodenabschnitt 80 kann mit der Kontaktregion 15, anstatt der Emitterregion 12, versehen sein.
  • Die Basisregion 14 ist auf einer oberen Fläche eines Mesateils 60-3 des Diodenabschnittes 80 angeordnet. Eine Region neben der Basisregion 14-e kann mit der Kontaktregion 15 versehen sein. Das Kontaktloch 54 endet über der Kontaktregion 15. Im Beispiel von 1B umfasst der Diodenabschnitt 80 die fünf Mesateile 60-3 und die sechs Dummygrabenteile 30 zwischen denen die Mesateile 60-3 angeordnet sind. Die Anzahlen der Mesateile 60-3 und der Dummygrabenteile 30 im Diodenabschnitt 80 sind jedoch nicht darauf beschränkt. Im Diodenabschnitt 80 können mehr Mesateile 60-3 und mehr Dummygrabenteile 30 vorgesehen sein.
  • 2A ist eine vergrößerte Ansicht einer Region in 1A. Wie gezeigt in 2A umfasst die Halbleitervorrichtung 100 des vorliegenden Beispiels die Transistorabschnitte 70, die neben dem Diodenabschnitt 80 auf beiden Positiv- und Negativseiten der Y-Achsenrichtung im Diodenabschnitt 80 vorgesehen sind.
  • Eine Breite WI ist eine Breite des Transistorabschnitts 70 in der Y-Achsenrichtung. Eine Breite WF ist eine Breite des Diodenabschnitts 80 in der Y-Achsenrichtung. Eine Breite Wh ist eine Breite eines Teils, der von einem Ende der Wannenregion 11, das auf der Positivseite der X-Achsenrichtung in Bezug auf den Transistorabschnitt 70 und den Diodenabschnitt 80 angeordnet ist, zu einem Ende der Wannenregion 11, das auf der Negativseite der X-Achsenrichtung in Bezug auf den Transistorabschnitt 70 und den Diodenabschnitt 80 angeordnet ist, reicht. Der Teil ist mit der Basisregion 14 auf der oberen Flächenseite des Halbleitersubstrats 10 versehen und ist nicht mit der Wannenregion 11 versehen.
  • Die Breite WI kann größer sein als die Breite WF. Die Breite WI kann zweimal oder mehr und fünfmal oder weniger so groß wie die Breite WF sein. Die Breite WI kann 1200 µm oder mehr und 2000 µm oder weniger betragen. Die Breite WI beträgt beispielsweise, 1500 µm. Die Breite WF kann 400 µm oder mehr und 600 µm oder weniger betragen. Die Breite WF beträgt beispielsweise, 500 µm.
  • Ein Ende S der P+-Wannenregion 11 ist auf der Positivseite der X-Achsenrichtung im Diodenabschnitt 80 und dem Transistorabschnitt 70 vorgesehen. Außerdem ist ein Ende S der P+-Wannenregion 11 auf der Negativseite der X-Achsenrichtung im Diodenabschnitt 80 und dem Transistorabschnitt 70 vorgesehen. Die Wannenregion 11 ist außerhalb einer Region vorgesehen, in der die Transistorabschnitte 70 und die Diodenabschnitte 80 vorgesehen sind, wobei sich die Transistorabschnitte mit den Diodenabschnitten abwechseln. Die Wannenregion 11 ist mit anderen Worten nicht in einem Bereich innerhalb des Transistorabschnitts 70 und des Diodenabschnitts 80 vorgesehen, der durch die Enden S begrenzt ist.
  • Die Breite Wh, die vom Ende S der Wannenregion 11 auf der Positivseite der X-Achsenrichtung zum Ende S der Wannenregion 11 auf der Negativseite der X-Achsenrichtung reicht, kann größer als die Breite WI sein. Die Breite Wh kann 1,5 Mal oder mehr und 3 Mal oder kleiner so groß wie die Breite WI sein. Die Breite Wh kann 3000 µm oder mehr und 3600 µm oder weniger betragen. Die Breite Wh, kann beispielsweise, 3100 µm betragen.
  • Im Diodenabschnitt 80 der Halbleitervorrichtung 100 des vorliegenden Beispiels umfasst die Kathodenregion 81 die ersten Kathodenregionen 82 und die zweiten Kathodenregionen 83, wie gezeigt in 2A. In der Halbleitervorrichtung 100 des vorliegenden Beispiels sind die mehreren ersten Kathodenregionen 82 voneinander getrennt und die mehreren zweiten Kathodenregionen 83 voneinander getrennt vorgesehen, wobei sich die ersten Kathodenregionen 82 und die zweiten Kathodenregionen 83 in der X-Achsenrichtung erstrecken. Im vorliegenden Beispiel wechseln sich von oben auf das Halbleitersubstrat 10 gesehen die ersten Kathodenregionen 82 mit den zweiten Kathodenregionen 83 in der Y-Achsenrichtung ab.
  • Die erste Kathodenregion 82 ist von einem ersten Leitfähigkeitstyp. Die erste Kathodenregion 82 des vorliegenden Beispiels ist beispielsweise der N+-Typ. Die zweite Kathodenregion 83 weist einen Leitfähigkeitstyp auf, der sich von der ersten Kathodenregion 82 unterscheidet. Die zweite Kathodenregion 83 des vorliegenden Beispiels ist beispielsweise der Typ P+. In 2A sind Konfigurationen außer der ersten Kathodenregion 82, der zweiten Kathodenregion 83 und der potenzialfreien Region 17, die im Diodenabschnitt 80 und dem Transistorabschnitt 70 vorgesehen sind, d. h., Konfigurationen des Gategrabenteils 40, des Dummygrabenteils 30 und dergleichen, nicht gezeigt.
  • Die erste Kathodenregion 82, die am entferntesten auf der Positivseite der Y-Achsenrichtung im Diodenabschnitt 80 vorgesehen ist, kann in Kontakt mit dem Transistorabschnitt 70 sein, der sich von oben auf das Halbleitersubstrat 10 gesehen neben diesem Diodenabschnitt 80 auf der Positivseite der Y-Achsenrichtung befindet. Die erste Kathodenregion 82, die am entferntesten auf der Negativseite der Y-Achsenrichtung im Diodenabschnitt 80 vorgesehen ist, kann in Kontakt mit dem Transistorabschnitt 70 sein, der sich von oben auf das Halbleitersubstrat 10 gesehen neben diesem Diodenabschnitt 80 auf der Negativseite der Y-Achsenrichtung befindet.
  • Eine Kollektorregion 22 eines zweiten Leitfähigkeitstyps kann in einer Region in Kontakt mit der unteren Fläche des Halbleitersubstrats 10 zwischen einem Ende der ersten Kathodenregion 82 auf der Positivseite der X-Achsenrichtung und dem Ende S in der X-Achsenrichtung vorgesehen sein. Die Kollektorregion 22 kann auch in einer Region in Kontakt mit der unteren Fläche des Halbleitersubstrats 10 zwischen einem Ende der ersten Kathodenregion 82 auf der Positivseite der X-Achsenrichtung und dem Ende S in der X-Achsenrichtung vorgesehen sein. Die Kollektorregion 22 des vorliegenden Beispiels ist beispielsweise der Typ P+.
  • Eine Positionsbeziehung zwischen der Kathodenregion 81 einschließlich der ersten Kathodenregionen 82 und der zweiten Kathodenregionen 83 und eine Konfiguration außer den ersten Kathodenregionen 82 und den zweiten Kathodenregionen 83 kann eine Positionsbeziehung sein, die in der Draufsicht von 1B gezeigt ist. Die Konfiguration außer den ersten Kathodenregionen 82 und den zweiten Kathodenregionen 83 ist beispielsweise das Kontaktloch 54, der Dummygrabenteil 30 und die
    Kontaktregion 15, die an einem Endabschnitt des Kontaktlochs 54 in der X-Achsenrichtung vorgesehen ist.
  • Im Diodenabschnitt 80 kann ein Flächenverhältnis, ausgedrückt in Prozent, der ersten Kathodenregion 82 zu einer Gesamtfläche der ersten Kathodenregion 82 und der zweiten Kathodenregion 83 von oben auf das Halbleitersubstrat 10 gesehen 60 % oder mehr und 90 % oder weniger betragen. Ein Flächenverhältnis, ausgedrückt in Prozent, der zweiten Kathodenregion 83 zur Gesamtfläche kann 10 % oder mehr und 40 % oder weniger betragen. Als ein Beispiel betragen die Flächenverhältnisse der ersten Kathodenregion 82 und der zweiten Kathodenregion 83 zur Gesamtfläche entsprechend 80 % und 20 %.
  • Die Halbleitervorrichtung 100 des vorliegenden Beispiels umfasst mehrere potenzialfreie Regionen 17, die derart vorgesehen sind, dass sie voneinander getrennt sind und über alle ersten Kathodenregionen 82 verteilt sind. Die potenzialfreie Region 17 ist von einem zweiten Leitfähigkeitstyp. Die potenzialfreie Region 17 des vorliegenden Beispiels ist beispielsweise der Typ P+.
  • Die potenzialfreie Region 17 ist derart angeordnet, dass sie von oben auf das Halbleitersubstrat 10 gesehen mindestens teilweise die erste Kathodenregion 82 überlappt. 2A zeigt ein Beispiel, in dem die gesamte potenzialfreie Region 17 derart angeordnet ist, dass sie von oben auf das Halbleitersubstrat 10 gesehen die erste Kathodenregion 82 überlappt. Das heißt, in 2A erstreckt sich von oben auf das Halbleitersubstrat 10 gesehen die erste Kathodenregion 82 über die potenzialfreie Region 17 in der Anordnungsrichtung (Y-Achsenrichtung) hinaus. Außerdem erstreckt sich die erste Kathodenregion 82 von oben auf das Halbleitersubstrat 10 gesehen über die potenzialfreie Region 17 in einer Ausdehnungsrichtung (X-Achsenrichtung) orthogonal zur Anordnungsrichtung hinaus.
  • Die potenzialfreie Region 17 ist derart angeordnet, dass sie von oben auf das Halbleitersubstrat 10 gesehen den Transistorabschnitt 70 nicht überlappt. Die potenzialfreie Region 17 ist derart angeordnet, dass sie die Grenze zwischen dem Diodenabschnitt 80 und dem Transistorabschnitt 70 nicht überlappt.
  • 2B ist eine vergrößerte Ansicht einer Region B1 in 2A. 2B ist eine vergrößerte Ansicht des Teils, der vom Ende S der Wannenregion 11 auf der Positivseite der X-Achsenrichtung zum Ende S der Wannenregion 11 auf der Negativseite der X-Achsenrichtung reicht, im Diodenabschnitt 80 von 2A. Wie gezeigt in 2B, sind im Diodenabschnitt 80 der Halbleitervorrichtung 100 des vorliegenden Beispiels beispielsweise die drei potenzialfreien Regionen 17, die sich in der X-Achsenrichtung erstrecken, in der Y-Achsenrichtung auf Innenseiten der ersten Kathodenregionen 82 in der XY-Ebene vorgesehen.
  • Eine Breite Wwc in der X-Achsenrichtung vom Ende S der Wannenregion 11 auf der Positivseite der X-Achsenrichtung zu einem Ende der ersten Kathodenregion 82 auf der Positivseite der X-Achsenrichtung kann von oben gesehen kleiner als die Breite WF des Diodenabschnitts 80 sein. Die Breite Wwc kann 0,25 Mal oder mehr und 0,75 Mal oder kleiner so groß wie die Breite WF sein. Die Breite Wwc kann 150 µm oder mehr und 300 µm oder weniger betragen. Die Breite Wwc beträgt beispielsweise, 250 µm.
  • Wie gezeigt in 2B befindet sich ein Ende T des Kontaktlochs 54 auf der Positivseite der X-Achsenrichtung von dem Ende S der Wannenregion 11 auf der Positivseite der X-Achsenrichtung zur Negativseite der X-Achsenrichtung um eine Breite Wwca entfernt. Außerdem befindet sich ein Ende T' des Kontaktlochs 54 auf der Negativseite der X-Achsenrichtung von dem Ende S der Wannenregion 11 auf der Negativseite der X-Achsenrichtung zur Positivseite der X-Achsenrichtung um die Breite Wwca entfernt. Das Kontaktloch 54 kann derart vorgesehen sein, dass es sich vom Ende T zum Ende T' in der X-Achsenrichtung durchgängig erstreckt.
  • 2B zeigt ein Kontaktloch 54. Wie deutlich ersichtlich von der Draufsicht von 1B, sind die mehreren Kontaktlöcher 54, von denen jedes die Enden T und T' aufweist, die sich an den gleichen entsprechenden X-Achsen-Positionen befinden, in der Y-Achsenrichtung vorgesehen.
  • Die Breite Wwca vom Ende S der Wannenregion 11 auf der Positivseite der X-Achsenrichtung zum Ende T jedes der Kontaktlöcher 54, die im Diodenabschnitt 80 vorgesehen sind, auf der Positivseite der X-Achsenrichtung kann von oben gesehen kleiner als eine Breite Wwcb vom Ende T zum Ende der ersten Kathodenregion 82 auf der Positivseite der X-Achsenrichtung sein. Die Breite Wwca kann 0,1 Mal oder mehr und 0,9 Mal oder weniger so groß wie die Breite Wwcb sein. Die Breite Wwca kann 20 µm oder mehr und 110 µm oder weniger betragen. Die Breite Wwcb kann 120 µm oder mehr und 180 µm oder weniger betragen. Die Breite Wwca befindet beispielsweise 100 µm.Die Breite Wwcb beträgt beispielsweise 150 µm.Eine Summe der Breite Wwca und der Breite Wwcb ist die Breite Wwc.
  • Außerdem kann eine Breite vom Ende S der Wannenregion 11 auf der Negativseite der X-Achsenrichtung zum Ende T' jedes der Kontaktlöcher 54, die im Diodenabschnitt 80 vorgesehen sind, auf der Negativseite der X-Achsenrichtung auch die gleiche wie die Breite Wwca sein. Eine Breite in der X-Achsenrichtung vom Ende T' zu einem Ende der ersten Kathodenregion 82 auf der Negativseite der X-Achsenrichtung kann von oben auf das Halbleitersubstrat 10 gesehen auch die gleiche wie die Breite Wwcb sein. Eine Breite vom Ende S der Wannenregion 11 auf der Negativseite der X-Achsenrichtung zum Ende der ersten Kathodenregion 82 auf der Negativseite der X-Achsenrichtung kann von oben gesehen auch die gleiche wie die Breite Wwc sein.
  • Eine Breite Wcv1 der ersten Kathodenregion 82 in der X-Achsenrichtung kann kleiner als die Breite Wh sein. Die Breite Wcv1 ist gleich einem Wert, der durch Subtraktion von zwei Mal der Breite Wwc von der Breite Wh erlangt wird. Die Breite Wcv1 kann 90 % oder mehr und 96 % oder weniger der Breite Wh betragen. Die Breite Wcv1 kann 2700 µm oder mehr und 3450 µm oder weniger betragen. Die Breite Wcv1 beträgt beispielsweise, 2850 µm.
  • Eine Breite Wch1 der ersten Kathodenregion 82 in der Y-Achsenrichtung kann 5 % oder mehr und 40 % oder weniger der Breite WF betragen. Die Breite Wch1 kann 20 µm oder mehr und 240 µm oder weniger betragen.
  • Wie gezeigt in 2B ist die potenzialfreie Region 17 auf der Innenseite der ersten Kathodenregion 82 in der XY-Ebene vorgesehen. Die potenzialfreie Region 17 ist nicht mit der Emitterelektrode 52 verbunden.
  • In jeder der ersten Kathodenregionen 82 kann eine Breite Wfl 11 der potenzialfreien Region 17 in der Y-Achsenrichtung 89 % oder mehr und 95 % oder weniger der Breite Wch1 sein. Außerdem kann in jeder der ersten Kathodenregionen 82 eine Breite Wfl21 der potenzialfreien Region 17 in der X-Achsenrichtung 89 % oder mehr und 95 % oder weniger der Breite Wcv1 sein.
  • In jeder der ersten Kathodenregionen 82 kann von oben auf das Halbleitersubstrat 10 gesehen ein Verhältnis einer Fläche der potenzialfreien Region 17 zur Fläche der ersten Kathodenregion 82 80 % oder mehr und 90 % oder weniger betragen. In einem Fall, in dem Verhältnisse der Fläche der ersten Kathodenregion 82 und der Fläche der zweiten Kathodenregion 83 zur Gesamtfläche der ersten Kathodenregion 82 und der zweiten Kathodenregion 83 entsprechend prozentual 80 % und 20 % betragen, kann ein Flächenverhältnis, von oben auf das Halbleitersubstrat 10 gesehen und ausgedrückt in Prozent, der potenzialfreien Region 17 zu dieser Fläche 64 % oder mehr und 72 % oder weniger betragen.
  • Eine Breite Wcfl in der Y-Achsenrichtung von der Grenze zwischen dem Diodenabschnitt 80 und dem Transistorabschnitt 70 neben dem Diodenabschnitt 80 auf der Positivseite der Y-Achsenrichtung zum Ende, auf der Positivseite der Y-Achsenrichtung, der potenzialfreien Region 17, die am entferntesten auf der Positivseite der Y-Achsenrichtung vorgesehen ist, kann 3 % oder mehr und 6 % oder weniger der Breite Wch1 betragen. Die Breite Wcfl kann jeder Wert außer Null sein. Die Breite Wcfl kann 2 µm oder mehr und 6 µm oder weniger betragen. Die Breite Wcfl beträgt beispielsweise 5 µm.Eine Breite in der Y-Achsenrichtung von der Grenze zwischen dem Diodenabschnitt 80 und dem Transistorabschnitt 70 neben dem Diodenabschnitt 80 auf der Negativseite der Y-Achsenrichtung zum Ende, auf der Negativseite der Y-Achsenrichtung, der potenzialfreien Region 17, die am entferntesten auf der Negativseite der Y-Achsenrichtung vorgesehen ist, kann auch die gleiche wie die Breite Wcfl sein.
  • In jeder der ersten Kathodenregionen 82 kann eine Breite Wcf2 vom Ende der ersten Kathodenregion 82 auf der Positivseite der X-Achsenrichtung zum Ende der potenzialfreien Region 17 auf der Positivseite der X-Achsenrichtung 3 % oder mehr und 6 % oder weniger der Breite Wcv1 betragen. Die Breite Wcf2 kann Null sein. Außerdem kann die Breite Wcf2 gleich der Breite Wcfl sein oder sich davon unterscheiden. Die Breite Wcf2 kann 2 µm oder mehr und 6 µm oder weniger betragen. Die Breite Wcf2 beträgt beispielsweise, 5 µm.Eine Breite von einem Ende der ersten Kathodenregion 82 auf der Negativseite der Y-Achsenrichtung zu einem Ende auf der Negativseite der Y-Achse der potenzialfreien Region 17 auf der Negativseite der Y-Achsenrichtung auch die gleiche wie die Breite Wcf2.
  • Im vorliegenden Beispiel kann eine Breite Wcnt des Kontaktlochs 54 in der Y-Achsenrichtung kleiner sein als die Breite Wcfl und die Breite Wcf2. Die Breite Wcnt kann 0,3 µm oder mehr und 0,7 µm oder weniger betragen. Die Breite Wcnt beträgt beispielsweise 0,5 µm.
  • 2C ist eine vergrößerte Ansicht einer Region C1 in 2B. Wie gezeigt in 2C umfasst die Halbleitervorrichtung 100 des vorliegenden Beispiels beispielsweise die drei ersten Kathodenregionen 82 in der Y-Achsenrichtung. Die zweite Kathodenregion 83 ist zwischen den ersten Kathodenregionen 82 aneinander angrenzend in der Y-Achsenrichtung vorgesehen.
  • Ein Breite Wnfl ist eine Breite in der Y-Achsenrichtung von einem Ende, auf der Negativseite der Y-Achsenrichtung, von der ersten Kathodenregion 82, die sich am entferntesten auf der Positivseite der Y-Achsenrichtung befindet, zu einem Ende auf der Negativseite der Y-Achsenrichtung der potenzialfreien Region 17, die derart angeordnet ist, dass sie diese erste Kathodenregion 82 überlappt. Außerdem ist die Breite Wnfl eine Breite in der Y-Achsenrichtung von einem Ende, auf der Positivseite der Y-Achsenrichtung, von der ersten Kathodenregion 82, die sich am entferntesten auf der Negativseite der Y-Achsenrichtung befindet, zu einem Ende, auf der Positivseite der Y-Achsenrichtung, von der potenzialfreien Region 17, die derart angeordnet ist, dass sie diese erste Kathodenregion 82 überlappt.
  • Zudem kann eine Breite in der Y-Achsenrichtung von einem Ende, auf der Positivseite der Y-Achsenrichtung, der ersten Kathodenregion 82 außer den beiden ersten Kathodenregionen 82, die sich am entferntesten auf den Positiv- und Negativseiten der Y-Achsenrichtungen befinden, zu einem Ende, auf der Positivseite der Y-Achsenrichtung, von der potenzialfreien Region 17, die derart angeordnet ist, dass sie diese erste Kathodenregion 82 überlappt, die gleiche wie die Breite Wnfl sein. Eine Breite in der Y-Achsenrichtung von einem Ende dieser ersten Kathodenregion 82 auf der Negativseite der Y-Achsenrichtung zu einem Ende, auf der Negativseite der Y-Achsenrichtung, der potenzialfreien Region 17, die derart angeordnet ist, dass sie diese erste Kathodenregion 82 überlappt, kann auch die gleiche wie die Breite Wnfl sein.
  • Die Breite Wnfl kann gleich der Breite Wcfl sein oder sich davon unterscheiden. Die Breite Wnfl kann Null sein.
  • Im Diodenabschnitt 80 der Halbleitervorrichtung 100 des vorliegenden Beispiels wechseln sich die ersten Kathodenregionen 82 des ersten Leitfähigkeitstyps mit den zweiten Kathodenregionen 83 des zweiten Leitfähigkeitstyps in der Y-Achsenrichtung ab. Außerdem sind die mehreren potenzialfreien Regionen eines zweiten Leitfähigkeitstyps 17 derart vorgesehen, dass sie voneinander getrennt sind und auf alle ersten Kathodenregionen 82 verteilt sind, und sie sind derart angeordnet, dass sie die ersten Kathodenregionen 82 von oben auf das Halbleitersubstrat 10 gesehen überlappen. Daher ist es möglich, eine Spannungsüberhöhung bei einer Umkehrerholung des Diodenabschnitts 80 zu unterdrücken.
  • 2D zeigt ein Beispiel einer Querschnittansicht entlang einer Linie a-a' in 2B. Die Halbleitervorrichtung 100 des vorliegenden Beispiels umfasst ein Halbleitersubstrat 10, ein Zwischenschichtdielektrikumfilm 38, eine Emitterelektrode 52 und eine Kollektorelektrode 24 im Querschnitt a-a'. Die Emitterelektrode 52 ist auf einer oberen Fläche 21 des Halbleitersubstrats 10 und einer oberen Fläche des Zwischenschichtdielektrikumfilms 38 vorgesehen. Die Kollektorelektrode 24 ist auf einer unteren Fläche 23 des Halbleitersubstrats 10 vorgesehen. Die Emitterelektrode 52 und die Kollektorelektrode 24 sind aus einem leitenden Material wie Metall gebildet. Der Zwischenschichtdielektrikumfilm 38 kann Silikatglas sein, wie beispielsweise PSG, BPSG. Außerdem kann der Zwischenschichtdielektrikumfilm 38 ein Oxidfilm, ein Nitridfilm oder dergleichen sein.
  • Das Halbleitersubstrat 10 kann ein Siliziumsubstrat sein, kann ein Siliziumcarbidsubstrat sein oder kann ein Nitridhalbleitersubstrat aus Galliumnitrid oder dergleichen, ein Galliumoxidsubstrat usw. sein. Das Halbleitersubstrat 10 des vorliegenden Beispiels ist ein Siliziumsubstrat.
  • Das Halbleitersubstrat 10 umfasst die Driftregionen eines ersten Leitfähigkeitstyps 18. Die Driftregion 18 des vorliegenden Beispiels ist von einem Typ N-. Die Driftregion 18 kann eine verbleibende Region, in der andere Dotierregionen nicht vorgesehen sind, im Halbleitersubstrat 10 sein.
  • Die obere Fläche 21 des Halbleitersubstrats 10 ist mit einem oder mehreren Gategrabenteilen 40 und einem oder mehreren Dummygrabenteilen 30 versehen. Jeder der Grabenteile ist derart vorgesehen, dass er sich von der oberen Fläche 21 durch die Basisregion 14 erstreckt, um die Driftregion 18 zu erreichen.
  • Der Dummygrabenteil 30 weist einen Dummygraben auf, der auf der oberen Fläche 21 vorgesehen ist, und einen Dummydielektrikumfilm 32 und einen leitfähigen Dummyabschnitt 34, die in dem Dummygraben vorgesehen sind. Ein oberes Ende des Dummygrabens kann mit der oberen Fläche 21 in der Z-Achsenrichtung fluchten. Der Dummydielektrikumfilm 32 ist derart vorgesehen, dass er eine Innenwand des Dummygrabens abdeckt. Der Dummydielektrikumfilm 32 kann durch Oxidieren oder Nitrieren des Halbleiters der Innenwand des Dummygrabens gebildet sein. Der leitfähige Dummyabschnitt 34 ist weiter entfernt auf der Innenseite als der Dummydielektrikumfilm 32 in dem Dummygraben vorgesehen. Das heißt, der Dummydielektrikumfilm 32 isoliert den leitfähigen Dummyabschnitt 34 und das Halbleitersubstrat 10 voneinander. Der leitfähige Dummyabschnitt 34 ist aus einem elektrisch leitfähigen Material wie Polysilizium gebildet.
  • Der leitfähige Dummyabschnitt 34 umfasst eine Region, die der Basisregion 14 zugewandt ist, wobei der Dummydielektrikumfilm 32 dazwischen angeordnet ist. Im Querschnitt ist der Dummygrabenteil 30 durch den Zwischenschichtdielektrikumfilm 38 auf der oberen Fläche 21 abgedeckt.
  • Die Gategrabenteile 40 sind in den Transistorabschnitten 70 in Bereichen angeordnet vorgesehen, die sich entfernter auf den Positiv- und Negativseiten der Y-Achsenrichtungen befinden als der Querschnitt a-a'. Der Gategrabenteil 40 kann in einem YZ-Querschnitt die gleiche Struktur wie der Dummygrabenteil 30 aufweisen. Der Gategrabenteil 40 umfasst einen Gategraben, der auf der oberen Fläche 21 vorgesehen ist, und einen Gatedielektrikumfilm und einen leitfähigen Gateabschnitt, der in dem Gategraben vorgesehen ist. Wenn eine vorbestimmte Spannung an dem leitfähigen Gateabschnitt angelegt wird, wird ein Kanal durch eine Inversionsschicht von Elektronen auf der Oberflächenschicht einer Schnittstelle der Basisregion 14 und des Gategrabens gebildet.
  • Der leitfähige Gateabschnitt kann aus dem gleichen Material wie der leitfähige Dummyabschnitt 34 gebildet sein. Der leitfähige Dummyabschnitt 34 und der leitfähige Gateabschnitt sind beispielsweise aus einem leitenden Material wie Polysilizium gebildet. Die Unterseiten des Dummygrabenteils 30 und des Gategrabenteils 40 können jeweils eine nach unten konvexe gekrümmte Form (eine Kurvenform in einem Querschnitt) aufweisen.
  • Im Mesateil 60-3 des Diodenabschnitts 80 können eine oder mehrere Hochkonzentrationsregionen eines ersten Leitfähigkeitstyps 19 in Kontakt mit dem Dummygrabenteil 30 über der Driftregion 18 vorgesehen sein. Die Hochkonzentrationsregion 19 ist beispielsweise der N+-Typ. Die Hochkonzentrationsregion 19 kann im Mesateil 60-3 vorgesehen sein oder nicht. Die Hochkonzentrationsregion 19 kann in Kontakt mit dem Dummygrabenteil 30 sein oder nicht. In einem Fall, in dem die mehreren Hochkonzentrationsregionen 19 vorgesehen sind, sind die Hochkonzentrationsregionen 19-1 und die Hochkonzentrationsregionen 19-2 nebeneinander in der Z-Achsenrichtung angeordnet. Die Driftregion 18 kann in der Z-Achsenrichtung zwischen der Hochkonzentrationsregion 19-1 und der Hochkonzentrationsregion 19-2 vorgesehen sein.
  • Im Mesateil 60-3 ist eine Basisregion eines zweiten Leitfähigkeitstyps 14 in Kontakt mit der oberen Fläche 21 und dem Dummygrabenteil 30 über der Hochkonzentrationsregion 19 vorgesehen. Die Basisregion 14 des vorliegenden Beispiels ist beispielsweise der Typ P-.
  • In der Hochkonzentrationsregion 19 ist eine Konzentration von Löchern verglichen mit der Driftregion 18 aufgrund eines Ladungsneutralitätszustands reduziert. Das heißt, die Hochkonzentrationsregion 19 hält die Löcher davon ab, von der Basisregion 14 in die Driftregion 18 eingeführt zu werden. Dadurch ist der Minoritätsträgerinjektionswirkungsgrad von der Basisregion 14 in die Driftregion 18 erheblich reduziert. Während die Anzahl an Hochkonzentrationsregionen 19 zunimmt, kann der Minoritätsträgerinjektionswirkungsgrad weiter reduziert werden. Dadurch kann die Umkehrerholungscharakteristik des Diodenabschnitts 80 und insbesondere, der Erholungsstrom erheblich reduziert werden.
  • Im Mesateil 60-2 des Transistorabschnitts 70 ist die Basisregion eines zweiten Leitfähigkeitstyps 14 in Kontakt mit dem Dummygrabenteil 30 über der Driftregion 18 vorgesehen. Eine Kontaktregion eines zweiten Leitfähigkeitstyps 15 in Kontakt mit der oberen Fläche 21 und dem Dummygrabenteil 30 ist über der Basisregion 14 vorgesehen. Die Basisregion des vorliegenden Beispiels ist beispielsweise der Typ P+. Die Kontaktregion 15 kann in Kontakt mit dem Dummygrabenteil 30 sein oder nicht.
  • Eine Pufferregion eines ersten Leitfähigkeitstyps 20 kann unterhalb der Driftregion 18 vorgesehen sein. Die Pufferregion 20 ist beispielsweise der N+-Typ. Eine Dotierungskonzentration in der Pufferregion 20 ist höher als eine Dotierungskonzentration in der Driftregion 18. Die Pufferregion 20 kann als eine Feldstoppschicht dienen, die konfiguriert ist, eine Sperrschicht, die sich von der unteren Fläche der Basisregion 14 ausdehnt, daran zu hindern, die P+-Kollektorregion 22 und die erste N+-Kathodenregion 82 und die zweite P+-Kathodenregion 83 zu erreichen.
  • Im Transistorabschnitt 70 ist die P+-Kollektorregion 22, die auf der unteren Fläche 23 freigelegt ist, unterhalb der Pufferregion 20 vorgesehen. Im Diodenabschnitt 80 sind die erste N+-Kathodenregion 82 und die zweite P+-Kathodenregion 83, die auf der unteren Fläche 23 freigelegt sind, unterhalb der Pufferregion 20 vorgesehen. Im Diodenabschnitt 80 ist die erste Kathodenregion 82 in einer Region neben dem Transistorabschnitt 70 vorgesehen.
  • Der Diodenabschnitt 80 ist eine Region, welche die erste Kathodenregion 82 und die zweite Kathodenregion 83 in einer Richtung senkrecht zu der unteren Fläche 23 überlappt. Außerdem ist der Transistorabschnitt 70 eine Region, in der eine vorbestimmte Einheitsstruktur einschließlich der Emitterregion 12 und der Kontaktregion 15, von einer Region, welche die Kollektorregion 22 in der Richtung senkrecht zur unteren Fläche 23 überlappt, regelmäßig angeordnet.
  • Im Diodenabschnitt 80 der Halbleitervorrichtung 100 des vorliegenden Beispiels sind die potenzialfreien Regionen 17 über den ersten Kathodenregionen 82 vorgesehen. Die drei potenzialfreien Regionen 17 sind beispielsweise in der Y-Achsenrichtung im Querschnitt a-a' vorgesehen. Die potenzialfreie Region 17 kann derart vorgesehen sein, dass sie in Kontakt mit der ersten Kathodenregion 82 ist.
  • Im vorliegenden Beispiel gibt es wie gezeigt in 2D zwei Positionen der Grenze zwischen der Kollektorregion 22 und der ersten Kathodenregion 82 in einer Ebene parallel zur unteren Fläche 23 des Halbleitersubstrats 10. Eine Grenzposition P1 ist eine der zwei Grenzpositionen auf der Positivseite der Y-Achsenrichtung. Außerdem ist eine Grenzposition P1' die andere der zwei Grenzpositionen auf der Negativseite der Y-Achsenrichtung. Die Grenzpositionen P1 und P1' sind Grenzpositionen bei einem Querschnitt parallel zum Querschnitt a-a'. Als ein Beispiel ist der Querschnitt a-a' eine Ebene senkrecht zur unteren Fläche 23 und parallel zur Anordnungsrichtung der Dummygrabenteile 30.
  • Im vorliegenden Beispiel gibt es wie gezeigt in 2D zwei Endpositionen der potenzialfreien Region 17 in der Ebene parallel zur unteren Fläche 23. Eine Endposition P2 ist eine Endposition am nahesten an der Grenzposition P1 der potenzialfreien Region 17, die am entferntesten auf der Positivseite der Y-Achsenrichtung in der Ebene parallel zur unteren Fläche 23 vorgesehen ist. Außerdem ist eine Endposition P2 eine Endposition am nahesten an der Grenzposition P1 der potenzialfreien Region 17, die am entferntesten auf der Negativseite der Y-Achsenrichtung in der Ebene parallel zur unteren Fläche 23 vorgesehen ist.
  • Die mehreren potenzialfreien Regionen 17 können in der Y-Achsenrichtung von der Endposition P2 zur Endposition P2' vorgesehen sein. In der Halbleitervorrichtung 100 des vorliegenden Beispiels sind drei potenzialfreie Regionen 17 in der Y-Achsenrichtung von der Endposition P2 zur Endposition P2' vorgesehen.
  • Eine Breite Wcfl ist ein Abstand in der Y-Achsenrichtung von der Grenzposition P1 zur Endposition P2. Außerdem ist die Breite Wcfl ein Abstand in der Y-Achsenrichtung von der Grenzposition P1' zur Endposition P2'. Wenn die Breite Wcfl verringert wird, kann die Elektroneninj ektion von der ersten Kathodenregion 82 am Endabschnitt des Diodenabschnitts 80 unterdrückt werden.
  • Eine Breite Wd ist eine Breite der potenzialfreien Region 17 in der Z-Achsenrichtung. Die Breite Wd kann kleiner als die Breite Wcfl sein. Die Breite Wd kann 0,05 Mal oder mehr und 0,5 Mal oder weniger so groß wie die Breite Wcfl sein. Die Breite Wd kann 0,3 µm oder mehr und 1 µm oder weniger betragen. Die Breite Wd beträgt beispielsweise 0,5 µm.
  • Außerdem kann eine Breite in der Y-Achsenrichtung von einem Ende, auf der Positivseite der Y-Achsenrichtung, der ersten Kathodenregion 82, die in der Mitte in der Y-Achsenrichtung im Querschnitt a-a' vorgesehen ist, zu einem Ende, auf der Positivseite der Y-Achsenrichtung, der potenzialfreien Region 17, die derart angeordnet ist, dass sie diese erste Kathodenregion 82 überlappt, die gleiche wie die Breite Wnfl sein. Eine Breite in der Y-Achsenrichtung von dem Ende der ersten Kathodenregion 82 auf der Negativseite der Y-Achsenrichtung zum Ende, auf der Negativseite der Y-Achsenrichtung, der potenzialfreien Region 17, die derart angeordnet ist, dass sie diese erste Kathodenregion 82 überlappt, kann auch die gleiche wie die Breite Wnfl sein.
  • In jeder der ersten Kathodenregionen 82 kann die Breite Wfl 11 der potenzialfreien Region 17 in der Y-Achsenrichtung 89 % oder mehr und 95 % oder weniger der Breite Wch1 betragen. Die Breite Wnfl kann gleich der Breite Wcfl sein oder sich davon unterscheiden. Die Breite Wnfl kann Null sein.
  • 2E zeigt ein Beispiel einer Querschnittansicht entlang einer Linie b-b' in 2B. Der Querschnitt b-b' ist die XZ-Ebene, die durch eine Linie b''-b''' in 2D verläuft. Im Diodenabschnitt 80 der Halbleitervorrichtung 100 des vorliegenden Beispiels sind die potenzialfreien Regionen 17 über den ersten Kathodenregionen 82 vorgesehen.
  • Im vorliegenden Beispiel gibt es wie gezeigt in 2E zwei Positionen der Grenze zwischen der Kollektorregion 22 und der ersten Kathodenregion 82 in einer Ebene parallel zur unteren Fläche 23 des Halbleitersubstrats 10. Eine Grenzposition P5 ist eine der zwei Grenzpositionen auf der Negativseite der X-Achsenrichtung. Außerdem ist eine Grenzposition P5' die andere der zwei Grenzpositionen auf der Positivseite der Y-Achsenrichtung. Die Grenzpositionen P5 und P5' sind Grenzpositionen in einem Querschnitt parallel zum Querschnitt b-b'. Als ein Beispiel ist der Querschnitt b-b' eine Ebene senkrecht zur unteren Fläche 23 und parallel zur Ausdehnungsrichtung der Dummygrabenteile 30.
  • Im vorliegenden Beispiel gibt es wie gezeigt in 2E zwei Endpositionen der potenzialfreien Region 17 in der Ebene parallel zur unteren Fläche 23. Eine Endposition P6 ist eine Endposition, die der Grenzposition P5 am nahesten ist, der potenzialfreien Region 17, die am entferntesten in der negativen X-Achsenrichtung, der mehreren potenzialfreien Regionen 17, die in der X-Achsenrichtung angeordnet sind, in der Ebene parallel zur unteren Fläche 23 vorgesehen ist. Außerdem ist eine Endposition P6' eine Endposition, die der Grenzposition P5', der potenzialfreien Region 17, am nahesten ist, die am entferntesten auf der Positivseite der X-Achsenrichtung vorgesehen ist, von den mehreren der potenzialfreien Regionen 17, die in der Y-Achsenrichtung in der Ebene parallel zur unteren Fläche 23 angeordnet sind. Im vorliegenden Beispiel ist die potenzialfreie Region 17 in der X-Achsenrichtung von der Endposition P6 zur Endposition P6' durchgängig vorgesehen.
  • Eine Breite Wfl21 ist eine Breite der potenzialfreien Region 17 in der X-Achsenrichtung. Eine Breite Wcf2 ist ein Abstand in der X-Achsenrichtung von der Grenzposition P5 zur Endposition P6. Außerdem ist die Breite Wcf2 ein Abstand in der X-Achsenrichtung von der Grenzposition P5' zur Endposition P6'. Außerdem ist eine Breite Wcv1 ein Abstand in der X-Achsenrichtung von der Grenzposition P5 zur Grenzposition P5'. Die Breite Wfl21 kann 89 % oder mehr und 95 % oder weniger der Breite Wcv1 betragen. Im Diodenabschnitt 80 der Halbleitervorrichtung 100 des vorliegenden Beispiels kann die Stoßspannung nach einer Umkehrerholung des Diodenabschnitts 80 unterdrückt werden, da die potenzialfreien Regionen 17 über den ersten Kathodenregionen 82 vorgesehen sind. Es kann eine Lebensdauervernichterregion lokal durch Bestrahlen mit He oder dergleichen auf der Seite der oberen Fläche 21 und der Seite der unteren Fläche 23 des Diodenabschnitts 80 vorgesehen sein, um eine Trägerimplantation zu unterdrücken. Die Bildung der Lebensdauervernichterregion ist jedoch kostspielig. Außerdem erhöht sich die Stoßspannung nach einer Umkehrerholung des Diodenabschnitts 80, sodass der Diodenabschnitt 80 nicht beschleunigt werden kann.
  • Die Kollektorregion 22 auf der Positivseite der X-Achsenrichtung in 2E kann sich zur Außenperipherieregion 74 auf der Positivseite der X-Achsenrichtung in 1A erstrecken. Die Kollektorregion 22 kann mit der Kollektorregion 22 gekoppelt sein, die auf der unteren Fläche 23 im Transistorabschnitt 70 vorgesehen ist. Desgleichen kann sich die Kollektorregion 22, die auf der Negativseite der X-Achsenrichtung im Diodenabschnitt 80 vorgesehen ist, die am entferntesten auf der Negativseite der X-Achsenrichtung in 1A angeordnet ist, zur Außenperipherieregion 74 auf der Negativseite der X-Achsenrichtung in 1A erstrecken. Unterhalb der Außenperipherieregion 74 kann die untere Fläche 23 mit einer Abschlussregion eines ersten Leitfähigkeitstyps, von der eine Dotierungskonzentration kleiner ist als die der ersten Kathodenregion 82, anstatt der Kollektorregion 22 versehen sein. Die Dotierungskonzentration in der Abschlussregion kann 1/10 der Dotierungskonzentration in der ersten Kathodenregion 82 oder weniger betragen.
  • 3A ist eine weitere vergrößerte Ansicht der Region in 1A. Die Halbleitervorrichtung 100 des vorliegenden Beispiels unterscheidet sich von der Halbleitervorrichtung 100, die in 2A gezeigt ist, darin, dass einige potenzialfreie Regionen 17 der mehreren potenzialfreien Regionen 17 in der Anordnungsrichtung vorgesehen sind, wobei diese von oben auf das Halbleitersubstrat 10 gesehen sowohl die ersten Kathodenregionen 82 als auch die zweiten Kathodenregionen 83 in der Halbleitervorrichtung 100, die in 2A gezeigt ist, überlappen. Das heißt, in der Halbleitervorrichtung 100 des vorliegenden Beispiels sind einige potenzialfreie Regionen 17 der mehreren potenzialfreien Regionen 17 in der Y-Achsenrichtung von den ersten Kathodenregionen 82 zu den zweiten Kathodenregionen 83 vorgesehen, wobei sie von oben auf das Halbleitersubstrat 10 gesehen die Grenzen in der X-Achsenrichtung zwischen den ersten Kathodenregionen 82 und den zweiten Kathodenregionen 83 überlappen.
  • 3B ist eine vergrößerte Ansicht einer Region B2 in 3A. 3B ist eine vergrößerte Ansicht vom Ende S der Wannenregion 11 auf der Positivseite der X-Achsenrichtung zum Ende S der Wannenregion 11 auf der Negativseite der X-Achsenrichtung, im Diodenabschnitt 80 von 3A. In 3B und den Zeichnungen danach ist das Kontaktloch 54, das in den 2B und 2C gezeigt ist, ausgelassen.
  • Im Diodenabschnitt 80 der Halbleitervorrichtung 100 des vorliegenden Beispiels sind beispielsweise, wie gezeigt in 3B, die neun potenzialfreien Regionen 17, die sich in der X-Achsenrichtung erstrecken und in der Y-Achsenrichtung angeordnet sind, vorgesehen. In der Halbleitervorrichtung 100 des vorliegenden Beispiels sind beispielsweise die drei ersten Kathodenregionen 82 vorgesehen und die zwei zweiten Kathodenregionen 83 vorgesehen. Daher gibt es vier Grenzen parallel zur X-Achsenrichtung zwischen den ersten Kathodenregionen 82 und den zweiten Kathodenregionen 83. Daher sind die vier potenzialfreien Regionen 17 der neun potenzialfreien Regionen 17 entsprechend die Grenzen überlappend vorgesehen. Die fünf potenzialfreien Regionen 17 der neun potenzialfreien Regionen 17 sind von oben auf das Halbleitersubstrat 10 gesehen auf den Innenseiten der ersten Kathodenregionen 82 vorgesehen.
  • In jeder der ersten Kathodenregionen 82 kann von oben auf das Halbleitersubstrat 10 gesehen ein Verhältnis einer Fläche der potenzialfreien Region 17 zu einer Fläche der ersten Kathodenregion 82 prozentual 80 % oder mehr und 90 % oder weniger betragen. In einem Fall, in dem Verhältnisse der Fläche der ersten Kathodenregion 82 und der Fläche der zweiten Kathodenregion 83 zur Gesamtfläche der ersten Kathodenregion 82 und der zweiten Kathodenregion 83 entsprechend prozentual 80 % und 20 % betragen, kann ein Flächenverhältnis, von oben auf das Halbleitersubstrat 10 gesehen, der potenzialfreien Region 17 zu dieser Fläche 64 % oder mehr und 72 % oder weniger betragen.
  • In der Halbleitervorrichtung 100 des vorliegenden Beispiels können eine Breite Wcfl und eine Breite Wcf2 die gleiche wie die Breite Wcfl und die Breite Wcf2 im in 2B gezeigten Beispiel sein. Die Breite Wcfl kann jeder Wert außer Null sein. Die Breite Wcf2 kann Null sein.
  • In der Halbleitervorrichtung 100 des vorliegenden Beispiels kann eine Breite Wfl21 der potenzialfreien Region 17 in der X-Achsenrichtung die gleiche wie die Breite Wfl21 im in 2B gezeigten Beispiel sein. Eine Breite Wfl 12 der potenzialfreien Region 17 in der Y-Achsenrichtung kann kleiner sein als die Breite Wfl 11 im in 2B gezeigten Beispiel.
  • 3C ist eine vergrößerte Ansicht einer Region C2 in 3B. Wie gezeigt in 3C sind in der Halbleitervorrichtung 100 des vorliegenden Beispiels beispielsweise die neun potenzialfreien Regionen 17 in der Y-Achsenrichtung vorgesehen. Die zweite Kathodenregion 83 ist zwischen den ersten Kathodenregionen 82 aneinander angrenzend in der Y-Achsenrichtung vorgesehen. In der Halbleitervorrichtung 100 des vorliegenden Beispiels sind die vier potenzialfreien Regionen 17 der neun potenzialfreien Regionen 17 vorgesehen, wobei diese die Grenzen in der X-Achsenrichtung zwischen den ersten Kathodenregionen 82 und den zweiten Kathodenregionen 83 überlappen. Die fünf potenzialfreien Regionen 17 der neun potenzialfreien Regionen 17 sind von oben auf das Halbleitersubstrat 10 gesehen auf den Innenseiten der ersten Kathodenregionen 82 vorgesehen.
  • Eine Breite Wfn1 ist eine Breite in der Y-Achsenrichtung der potenzialfreien Region 17, die derart vorgesehen ist, dass sie eine Grenze zwischen der ersten Kathodenregion 82 und der zweiten Kathodenregion 83 neben der ersten Kathodenregion 82 auf der Negativseite der Y-Achsenrichtung von einem Ende auf der Negativseite der Y-Achsenrichtung zur Grenze überlappt. Außerdem ist die Breite Wfn1 eine Breite in der Y-Achsenrichtung der potenzialfreien Region 17, die derart vorgesehen ist, dass sie eine Grenze zwischen der ersten Kathodenregion 82 und der zweiten Kathodenregion 83 neben der ersten Kathodenregion 82 auf der Positivseite der Y-Achsenrichtung von einem Ende auf der Positivseite der Y-Achsenrichtung zur Grenze überlappt.
  • Eine Breite Wffl 1 ist ein Abstand in der Y-Achsenrichtung zwischen einer potenzialfreien Region 17 und einer potenzialfreien Region 17 neben der entsprechenden potenzialfreien Region 17. Alle der mehreren potenzialfreien Regionen 17 können im Abstand der Breite Wffl 1 in der Y-Achsenrichtung angeordnet sein. Wenn es jedoch eine potenzialfreie Region 17 gibt, welche die Grenze zwischen der ersten Kathodenregion 82 und der zweiten Kathodenregion 83 überlappt, kann es eine potenzialfreie Region 17 geben, die in einem Abstand angeordnet ist, der sich von der Breite Wffl 1 unterscheidet.
  • Die Breite Wfn1 ist kleiner als die Breite Wfl12. Die Breite Wfn1 kann gleich der Breite Wcfl sein oder sich davon unterscheiden.
  • 3D zeigt ein Beispiel einer Querschnittansicht entlang einer Linie c-c' in 3B. Die Halbleitervorrichtung 100 des vorliegenden Beispiels umfasst ein Halbleitersubstrat 10, ein Zwischenschichtdielektrikumfilm 38, eine Emitterelektrode 52 und eine Kollektorelektrode 24 im Querschnitt c-c'. Die Emitterelektrode 52 ist auf einer oberen Fläche 21 des Halbleitersubstrats 10 und einer oberen Fläche des Zwischenschichtdielektrikumfilms 38 vorgesehen. Die Kollektorelektrode 24 ist auf einer unteren Fläche 23 des Halbleitersubstrats 10 vorgesehen.
  • Im Diodenabschnitt 80 der Halbleitervorrichtung 100 des vorliegenden Beispiels sind die potenzialfreien Regionen 17 über den ersten Kathodenregionen 82 vorgesehen. Die neun potenzialfreien Regionen 17 sind beispielsweise in der Y-Achsenrichtung im Querschnitt c-c' vorgesehen. Die potenzialfreie Region 17 kann derart vorgesehen sein, dass sie in Kontakt mit der ersten Kathodenregion 82 ist.
  • Einige potenzialfreie Regionen 17 der mehreren potenzialfreien Regionen 17 sind über den Grenzen zwischen den ersten Kathodenregionen 82 und den zweiten Kathodenregionen 83 vorgesehen. Die potenzialfreien Regionen 17, die über den Grenzen vorgesehen sind, sind derart vorgesehen, dass sie in Kontakt sowohl mit den ersten Kathodenregionen 82 als auch mit den zweiten Kathodenregionen 83 sind. In der Halbleitervorrichtung 100 des vorliegenden Beispiels sind die vier potenzialfreien Regionen 17 der neun potenzialfreien Regionen 17 derart vorgesehen, dass sie sowohl in Kontakt mit den ersten Kathodenregionen 82 als auch mit den zweiten Kathodenregionen 83 über den Grenzen sind. In der Halbleitervorrichtung 100 des vorliegenden Beispiels kann die Stoßspannung nach einer Umkehrerholung des Diodenabschnitts 80 weiter unterdrückt werden als die Halbleitervorrichtung 100, die in 2D gezeigt ist, da die zweiten Kathodenregionen 83 des zweiten Leitfähigkeitstyps und die potenzialfreien Regionen eines zweiten Leitfähigkeitstyps 17 derart vorgesehen sind, dass sie in Kontakt miteinander sind.
  • 3E zeigt ein Beispiel einer Querschnittansicht entlang einer Linie d-d' in 3B. Der Querschnitt d-d' ist die XZ-Ebene, die durch eine Linie d''-d''' in 3D verläuft. Die Konfiguration im Querschnitt d-d' der Halbleitervorrichtung 100 des vorliegenden Beispiels ist die gleiche wie die Konfiguration im Querschnitt b-b' der Halbleitervorrichtung 100, die in 2E gezeigt ist.
  • 4A ist eine weitere vergrößerte Ansicht der Region in 1A. Die Halbleitervorrichtung 100 des vorliegenden Beispiels unterscheidet sich von der Halbleitervorrichtung 100, die in 2A gezeigt, darin, dass sich von oben auf das Halbleitersubstrat 10 gesehen die ersten Kathodenregionen 82 mit den zweiten Kathodenregionen 83 in der X-Achsenrichtung in der Halbleitervorrichtung 100, die in 2A gezeigt ist, abwechseln. Die ersten Kathodenregionen 82 und die zweiten Kathodenregionen 83 sind sowohl auf der Positivseite als auch auf der Negativseite der Y-Achsenrichtung in Kontakt mit den Transistorabschnitten 70.
  • Im Diodenabschnitt 80 kann ein Flächenverhältnis, ausgedrückt in Prozent, der ersten Kathodenregion 82 zu einer Gesamtfläche der ersten Kathodenregion 82 und der zweiten Kathodenregion 83 von oben auf das Halbleitersubstrat 10 gesehen 60 % oder mehr und 90 % oder weniger betragen. Ein Flächenverhältnis, ausgedrückt in Prozent, der zweiten Kathodenregion 83 zur Gesamtfläche kann 10 % oder mehr und 40 % oder weniger betragen. Als ein Beispiel betragen die Flächenverhältnisse der ersten Kathodenregion 82 und der zweiten Kathodenregion 83 zur Gesamtfläche entsprechend 80 % und 20 %.
  • Die Halbleitervorrichtung 100 des vorliegenden Beispiels umfasst mehrere potenzialfreie Regionen 17, die derart vorgesehen sind, dass sie voneinander getrennt sind und über alle ersten Kathodenregionen 82 verteilt sind. In der Halbleitervorrichtung 100 des vorliegenden Beispiels erstreckt sich von oben auf das Halbleitersubstrat 10 gesehen die erste Kathodenregion 82 über die potenzialfreie Region 17 in der Anordnungsrichtung hinaus. In der Halbleitervorrichtung 100 des vorliegenden Beispiels erstrecken sich von oben auf das Halbleitersubstrat 10 gesehen beide Seiten der ersten Kathodenregion 82 über die potenzialfreie Region 17 in der Anordnungsrichtung hinaus. Das heißt, die erste Kathodenregion 82 weist Teile auf, die nicht durch die potenzialfreie Region 17 auf beiden Seiten der potenzialfreien Region 17 in der Y-Achsenrichtung abgedeckt sind. In der Anordnungsrichtung kann sich eine Seite der ersten Kathodenregion 82 von oben auf das Halbleitersubstrat 10 gesehen über die potenzialfreie Region 17 in der Anordnungsrichtung hinaus erstrecken.
  • Außerdem erstreckt sich in der Halbleitervorrichtung 100 des vorliegenden Beispiels die erste Kathodenregion 82 über die potenzialfreie Region 17 in der Ausdehnungsrichtung hinaus. In der Halbleitervorrichtung 100 des vorliegenden Beispiels erstrecken sich von oben auf das Halbleitersubstrat 10 gesehen beide Seiten der ersten Kathodenregion 82 in der Ausdehnungsrichtung über die potenzialfreie Region 17 in der Ausdehnungsrichtung hinaus. Das heißt, die erste Kathodenregion 82 weist Teile auf, die nicht durch die potenzialfreie Region 17 auf beiden Seiten der potenzialfreien Region 17 in der X-Achsenrichtung abgedeckt sind. In der Ausdehnungsrichtung kann sich eine Seite der ersten Kathodenregion 82 von oben auf das Halbleitersubstrat 10 gesehen über die potenzialfreie Region 17 in der Ausdehnungsrichtung hinaus erstrecken.
  • In der Halbleitervorrichtung 100 des vorliegenden Beispiels ist die gesamte potenzialfreie Region 17 derart angeordnet, dass sie die erste Kathodenregion 82 von oben auf das Halbleitersubstrat 10 gesehen überlappt. Das heißt, von oben auf das Halbleitersubstrat 10 gesehen ist die potenzialfreie Region 17 auf der Innenseite der ersten Kathodenregion 82 vorgesehen.
  • Die potenzialfreie Region 17 ist derart angeordnet, dass sie von oben auf das Halbleitersubstrat 10 gesehen den Transistorabschnitt 70 nicht überlappt. Die potenzialfreie Region 17 ist zudem derart angeordnet, dass sie die Grenze zwischen dem Diodenabschnitt 80 und dem Transistorabschnitt 70 nicht überlappt.
  • 4B ist eine vergrößerte Ansicht einer Region B3 in 4A. 4B ist eine vergrößerte Ansicht vom Ende S der Wannenregion 11 auf der Positivseite der X-Achsenrichtung zum Ende S der Wannenregion 11 auf der Negativseite der X-Achsenrichtung, im Diodenabschnitt 80 von 3A. Wie gezeigt in 2B umfasst die Halbleitervorrichtung 100 des vorliegenden Beispiels beispielsweise die zehn potenzialfreien Regionen 17 auf den Innenseiten der ersten Kathodenregionen 82 in der XY-Ebene im Diodenabschnitt 80.
  • In der Halbleitervorrichtung 100 des vorliegenden Beispiels können eine Breite Wcfl und eine Breite Wcf2 die gleiche wie die Breite Wcfl und die Breite Wcf2 im in 2B gezeigten Beispiel sein. Die Breite Wcfl kann jeder Wert außer Null sein. Die Breite Wcf2 kann Null sein.
  • In der Halbleitervorrichtung 100 des vorliegenden Beispiels ist eine Breite Wnf2 eine Breite in der X-Achsenrichtung von einer Grenze zwischen der ersten Kathodenregion 82 und der zweiten Kathodenregion 83 neben der ersten Kathodenregion 82 auf der Negativseite der X-Achsenrichtung zu einem Ende, auf der Negativseite in der X-Achsenrichtung, der potenzialfreien Region 17, die derart vorgesehen ist, dass sie die erste Kathodenregion 82 überlappt. Außerdem ist die Breite Wnf2 eine Breite in der X-Achsenrichtung von einer Grenze zwischen der ersten Kathodenregion 82 und der zweiten Kathodenregion 83 neben der ersten Kathodenregion 82 auf der Positivseite der X-Achsenrichtung zu einem Ende der potenzialfreien Region 17, die derart vorgesehen ist, dass sie die erste Kathodenregion 82 auf der Positivseite der X-Achsenrichtung überlappt. Die Breite Wnf2 kann gleich der Breite Wcf2 sein oder sich davon unterscheiden.
  • In der Halbleitervorrichtung 100 des vorliegenden Beispiels ist eine Breite Wch2 eine Breite von jeder der ersten Kathodenregion 82 und der zweiten Kathodenregion 83 in der Y-Achsenrichtung. Eine Breite Wch ist die gleiche wie die Breite WF. Eine Breite Wcv2 ist eine Breite der ersten Kathodenregion 82 in der X-Achsenrichtung. Außerdem ist eine Breite Wfl13 eine Breite der potenzialfreien Region 17 in der Y-Achsenrichtung. Eine Breite Wfl22 ist eine Breite der potenzialfreien Region 17 in der X-Achsenrichtung.
  • In jeder der ersten Kathodenregionen 82 kann die Breite Wfl 13 der potenzialfreien Region 17 in der Y-Achsenrichtung 89 % oder mehr und 95 % oder weniger der Breite Wch2 betragen. In jeder der ersten Kathodenregionen 82 kann die Breite Wfl22 der potenzialfreien Region 17 in der X-Achsenrichtung 89 % oder mehr und 95 % oder weniger der Breite Wch2 betragen.
  • In jeder der ersten Kathodenregionen 82 kann von oben auf das Halbleitersubstrat 10 gesehen ein Verhältnis einer Fläche der potenzialfreien Region 17 zu einer Fläche der ersten Kathodenregion 82 prozentual 80 % oder mehr und 90 % oder betragen. In einem Fall, in dem Verhältnisse der Fläche der ersten Kathodenregion 82 und der Fläche der zweiten Kathodenregion 83 zur Gesamtfläche der ersten Kathodenregion 82 und der zweiten Kathodenregion 83 entsprechend prozentual 80 % und 20 % betragen, kann ein Flächenverhältnis, von oben auf das Halbleitersubstrat 10 gesehen und ausgedrückt in Prozent, der potenzialfreien Region 17 zu dieser Fläche 64 % oder mehr und 72 % oder weniger betragen.
  • 4C zeigt ein Beispiel einer Querschnittansicht entlang einer Linie e-e' in 4B. Die Halbleitervorrichtung 100 des vorliegenden Beispiels umfasst ein Halbleitersubstrat 10, einen Zwischenschichtdielektrikumfilm 38, eine Emitterelektrode 52 und eine Kollektorelektrode 24 im Querschnitt e-e'. Die Emitterelektrode 52 ist auf einer oberen Fläche 21 des Halbleitersubstrats 10 und einer oberen Fläche des Zwischenschichtdielektrikumfilms 38 vorgesehen. Die Kollektorelektrode 24 ist auf einer unteren Fläche 23 des Halbleitersubstrats 10 vorgesehen.
  • Im Diodenabschnitt 80 der Halbleitervorrichtung 100 des vorliegenden Beispiels sind die potenzialfreien Regionen 17 über den ersten Kathodenregionen 82 vorgesehen. Die potenzialfreie Region 17 ist im Querschnitt e-e' von der Endposition P2 zur Endposition P2' durchgängig vorgesehen. Die potenzialfreie Region 17 kann derart vorgesehen sein, dass sie in Kontakt mit der ersten Kathodenregion 82 ist.
  • 4D zeigt ein Beispiel einer Querschnittansicht entlang einer Linie des Querschnitts f-f' in 4B. Der Querschnitt f-f' ist die XZ-Ebene, die durch eine Linie f''-f''' in 4C verläuft. Die zehn potenzialfreien Regionen 17 sind beispielsweise in der X-Achsenrichtung im Querschnitt c-c' vorgesehen. Die potenzialfreie Region 17 kann in Kontakt mit der ersten Kathodenregion 82 sein. In der Halbleitervorrichtung 100 des vorliegenden Beispiels kann eine Breite Wnf2 gleich der Breite Wcf2 sein oder sich davon unterscheiden. Eine Breite Wfl22 der potenzialfreien Region 17 in der X-Achsenrichtung kann 89 % oder mehr und 95 % oder weniger der Breite Wcv2 betragen. Im Diodenabschnitt 80 der Halbleitervorrichtung 100 des vorliegenden Beispiels kann die Stoßspannung (Überhöhungsspannung) nach einer Umkehrerholung des Diodenabschnitts 80 unterdrückt werden, da die potenzialfreien Regionen 17 über den ersten Kathodenregionen 82 vorgesehen sind.
  • 5A ist eine weitere vergrößerte Ansicht der Region in 1A. Die Halbleitervorrichtung 100 des vorliegenden Beispiels unterscheidet sich von der Halbleitervorrichtung 100, die in 2A gezeigt ist, darin, dass einige potenzialfreie Regionen 17 der mehreren potenzialfreien Regionen 17 in der X-Achsenrichtung vorgesehen sind, wobei diese von oben auf das Halbleitersubstrat 10 gesehen sowohl die ersten Kathodenregionen 82 als auch die zweiten Kathodenregionen 83 in der Halbleitervorrichtung, die in 4A gezeigt ist, überlappen. Das heißt, in der Halbleitervorrichtung 100 des vorliegenden Beispiels sind einige potenzialfreie Regionen 17 der mehreren potenzialfreien Regionen 17 in der X-Achsenrichtung von den ersten Kathodenregionen 82 zu den zweiten Kathodenregionen 83 vorgesehen, wobei sie von oben auf das Halbleitersubstrat 10 gesehen die Grenzen in der Y-Achsenrichtung zwischen den ersten Kathodenregionen 82 und den zweiten Kathodenregionen 83 überlappen.
  • 5B ist eine vergrößerte Ansicht einer Region B4 in 5A. 5B ist eine vergrößerte Ansicht vom Ende S der Wannenregion 11 auf der Positivseite der X-Achsenrichtung zum Ende S der Wannenregion 11 auf der Negativseite der X-Achsenrichtung, im Diodenabschnitt 80 von 5A.
  • Wie gezeigt in 5B sind in der Halbleitervorrichtung 100 des vorliegenden Beispiels die dreißig potenzialfreien Regionen 17 beispielsweise im Diodenabschnitt 80 vorgesehen. In der Halbleitervorrichtung 100 des vorliegenden Beispiels sind beispielsweise die zehn ersten Kathodenregionen 82 vorgesehen und die neun zweiten Kathodenregionen 83 vorgesehen. Daher gibt es achtzehn Grenzen parallel zur Y-Achsenrichtung zwischen den ersten Kathodenregionen 82 und den zweiten Kathodenregionen 83. Daher sind die achtzehn potenzialfreien Regionen 17 der dreißig potenzialfreien Regionen 17 entsprechend die Grenzen überlappend vorgesehen.
  • Die erste Kathodenregion 82, die am entferntesten auf der Positivseite der X-Achsenrichtung vorgesehen ist, befindet sich neben der Kollektorregion 22, die auf der Positivseite der ersten Kathodenregion 82 in der X-Achsenrichtung vorgesehen ist. Es ist eine potenzialfreie Region 17 vorgesehen, wobei diese eine Grenze parallel zur Y-Achsenrichtung zwischen der ersten Kathodenregion 82 und der Kollektorregion 22 überlappt. Außerdem befindet sich die erste Kathodenregion 82, die am entferntesten auf der Negativseite der X-Achsenrichtung vorgesehen ist, neben der Kollektorregion 22, die auf der Negativseite der ersten Kathodenregion 82 in der X-Achsenrichtung vorgesehen ist. Es ist eine weitere potenzialfreie Region 17 vorgesehen, wobei diese eine Grenze parallel zur Y-Achsenrichtung zwischen der ersten Kathodenregion 82 und der Kollektorregion 22 überlappt. Die zehn potenzialfreien Regionen 17 der dreißig potenzialfreien Regionen 17 sind von oben auf das Halbleitersubstrat 10 gesehen auf den Innenseiten der ersten Kathodenregionen 82 vorgesehen.
  • In jeder der ersten Kathodenregionen 82 kann von oben auf das Halbleitersubstrat 10 gesehen ein Verhältnis einer Fläche der potenzialfreien Region 17 zu einer Fläche der ersten Kathodenregion 82 prozentual 80 % oder mehr und 90 % oder weniger betragen. In einem Fall, in dem Verhältnisse der Fläche der ersten Kathodenregion 82 und der Fläche der zweiten Kathodenregion 83 zur Gesamtfläche der ersten Kathodenregion 82 und der zweiten Kathodenregion 83 entsprechend prozentual 80 % und 20 % betragen, kann ein Flächenverhältnis, von oben auf das Halbleitersubstrat 10 gesehen und ausgedrückt in Prozent, der potenzialfreien Region 17 zu dieser Fläche 64 % oder mehr und 72 % oder weniger betragen.
  • In der Halbleitervorrichtung 100 des vorliegenden Beispiels kann eine Breite Wcfl die gleiche wie die Breite Wcfl im in 4B gezeigten Beispiel sein. Die Breite Wcfl kann jeder Wert außer Null sein.
  • In der Halbleitervorrichtung 100 des vorliegenden Beispiels kann eine Breite Wfl13 der potenzialfreien Region 17 in der Y-Achsenrichtung die gleiche wie die Breite Wfl13 im in 4B gezeigten Beispiel sein. Eine Breite Wfl23 der potenzialfreien Region 17 in der X-Achsenrichtung kann kleiner sein als die Breite Wfl22 im in 4B gezeigten Beispiel.
  • In der Halbleitervorrichtung 100 des vorliegenden Beispiels ist eine Breite Wfc2 eine Breite in der X-Achsenrichtung von einem Ende auf der Positivseite der X-Achsenrichtung, der potenzialfreien Region 17, die am entferntesten auf der Positivseite der X-Achsenrichtung vorgesehen ist, zu einer Grenze parallel zur Y-Achsenrichtung, zwischen der ersten Kathodenregion 82, die am entferntesten auf der Positivseite der X-Achsenrichtung vorgesehen ist, und der Kollektorregion 22, die auf der Positivseite der X-Achsenrichtung vorgesehen ist. Außerdem ist die Breite Wfc2 eine Breite in der X-Achsenrichtung von einem Ende, auf der Negativseite in der X-Achsenrichtung, der potenzialfreien Region 17, die am entferntesten auf der Negativseite der X-Achsenrichtung zu einer Grenze, parallel zur Y-Achsenrichtung, zwischen der ersten Kathodenregion 82 vorgesehen ist, die am entferntesten auf der Negativseite der X-Achsenrichtung vorgesehen ist, und der Kollektorregion 22, die auf der Negativseite der X-Achsenrichtung vorgesehen ist.
  • 5C ist eine vergrößerte Ansicht einer Region C4 in 5B. Wie gezeigt in 5C sind in der Halbleitervorrichtung 100 des vorliegenden Beispiels die ersten Kathodenregionen 82 und die zweiten Kathodenregionen 83 von der Grenze des Transistorabschnitts 70 auf der Positivseite der Y-Achsenrichtung zur Grenze auf der Negativseite der Y-Achsenrichtung vorgesehen. In 5C ist die potenzialfreie Region 17, die am entferntesten auf der Negativseite der X-Achsenrichtung vorgesehen ist, derart vorgesehen, dass sie von oben auf das Halbleitersubstrat 10 gesehen die erste Kathodenregion 82 und die zweite Kathodenregion 83 überlappt. In 5C ist die potenzialfreie Region 17, die am entferntesten auf der Positivseite der X-Achsenrichtung vorgesehen ist, derart vorgesehen, dass sie von oben auf das Halbleitersubstrat 10 gesehen die erste Kathodenregion 82 und die Kollektorregion 22 überlappt. In 5C ist die potenzialfreie Region 17, die in der Mitte in der X-Achsenrichtung vorgesehen ist, derart vorgesehen, dass sie von oben auf das Halbleitersubstrat 10 gesehen die erste Kathodenregion 82 überlappt.
  • In der Halbleitervorrichtung 100 des vorliegenden Beispiels ist eine Breite Wfn2 eine Breite in der X-Achsenrichtung von einer Grenze zwischen der ersten Kathodenregion 82 und der zweiten Kathodenregion 83 neben der ersten Kathodenregion 82 auf der Negativseite der X-Achsenrichtung zu einem Ende, auf der Negativseite in der X-Achsenrichtung, der potenzialfreien Region 17, die derart vorgesehen ist, dass sie die erste Kathodenregion 82 überlappt. Außerdem ist die Breite Wfn2 eine Breite in der X-Achsenrichtung von einer Grenze zwischen der ersten Kathodenregion 82 und der zweiten Kathodenregion 83 neben der ersten Kathodenregion 82 auf der Positivseite der X-Achsenrichtung zu einem Ende der potenzialfreien Region 17, die derart vorgesehen ist, dass sie die erste Kathodenregion 82 auf der Positivseite der X-Achsenrichtung überlappt, obwohl sie sich außerhalb der Region C4 befindet.
  • In der Halbleitervorrichtung 100 des vorliegenden Beispiels ist eine Breite Wff21 ein Abstand in der X-Achsenrichtung zwischen einer potenzialfreien Region 17 und einer potenzialfreien Region 17 neben der entsprechenden potenzialfreien Region 17. Alle der mehreren potenzialfreien Regionen 17 können im Abstand der Breite Wff21 in der Y-Achsenrichtung angeordnet sein. Wenn es jedoch eine potenzialfreie Region 17 gibt, welche die Grenze zwischen der ersten Kathodenregion 82 und der zweiten Kathodenregion 83 überlappt, kann es eine potenzialfreie Region 17 geben, die in einem Abstand angeordnet ist, der sich von der Breite Wff21 unterscheidet.
  • Die Breite Wfn2 ist kleiner als die Breite Wfl23. Die Breite Wfn2 kann gleich der Breite Wfc2 sein oder sich davon unterscheiden.
  • 5D zeigt ein Beispiel einer Querschnittansicht entlang einer Linie g-g' in 5B. Die Konfiguration im Querschnitt g-g' der Halbleitervorrichtung 100 des vorliegenden Beispiels ist die gleiche wie die Konfiguration im Querschnitt e-e' der Halbleitervorrichtung 100, die in 4C gezeigt ist.
  • 5E zeigt ein Beispiel einer Querschnittansicht entlang einer Linie h-h' in 5B. Der Querschnitt h-h' ist die XZ-Ebene, die durch eine Linie h"-h'" in 5D verläuft. Im Diodenabschnitt 80 der Halbleitervorrichtung 100 des vorliegenden Beispiels sind die potenzialfreien Regionen 17 über den ersten Kathodenregionen 82 vorgesehen. Die potenzialfreie Region 17 kann in Kontakt mit der ersten Kathodenregion 82 sein.
  • In der Halbleitervorrichtung 100 des vorliegenden Beispiels ist eine Endposition P6" auf der Negativseite der X-Achsenrichtung der ersten Kathodenregion 82, die am entferntesten auf der Negativseite der X-Achsenrichtung angeordnet ist, entfernter auf der Negativseite der X-Achsenrichtung vorgesehen als die Grenzposition P5. Außerdem ist eine Endposition P6'" auf der Positivseite der X-Achsenrichtung der ersten Kathodenregion 82, die am entferntesten auf der Positivseite der X-Achsenrichtung angeordnet ist, entfernter auf der Positivseite der X-Achsenrichtung vorgesehen als die Grenzposition P5'. Eine Breite Wfc2 ist eine Breite in der X-Achsenrichtung von der Grenzposition P5 zur Endposition P6'. Außerdem ist die Breite Wfc2 eine Breite in der X-Achsenrichtung von der Grenzposition P5' zum Endabschnitt P6"'.
  • Einige potenzialfreie Regionen 17 der mehreren potenzialfreien Regionen 17 sind über den Grenzen zwischen den ersten Kathodenregionen 82 und den zweiten Kathodenregionen 83 vorgesehen. Die potenzialfreien Regionen 17, die über den Grenzen vorgesehen sind, sind derart vorgesehen, dass sie in Kontakt sowohl mit den ersten Kathodenregionen 82 als auch mit den zweiten Kathodenregionen 83 sind. Außerdem sind die potenzialfreien Regionen 17, die am entferntesten auf der Negativseite und der Positivseite der X-Achsenrichtung vorgesehen sind, entsprechend über der Grenzposition P5 und der Grenzposition P5' vorgesehen. Die potenzialfreie Region 17, die über der Grenzposition P5 vorgesehen ist, ist derart vorgesehen, dass sie sowohl mit der ersten Kathodenregion 82 in Kontakt ist, die am entferntesten auf der Negativseite der X-Achsenrichtung angeordnet ist, als auch mit der Kollektorregion 22 auf der Negativseite der X-Achsenrichtung. Außerdem ist die potenzialfreie Region 17, die über der Grenzposition P5' vorgesehen ist, derart vorgesehen, dass sie in Kontakt mit sowohl der ersten Kathodenregion 82 ist, die am entferntesten auf der Positivseite der X-Achsenrichtung angeordnet ist, als auch mit der Kollektorregion 22 auf der Positivseite der X-Achsenrichtung.
  • In der Halbleitervorrichtung 100 des vorliegenden Beispiels sind die zweiten Kathodenregionen 83 des zweiten Leitfähigkeitstyps und die potenzialfreien Regionen eines zweiten Leitfähigkeitstyps 17 derart vorgesehen, dass sie in Kontakt miteinander sind. Daher ist es möglich, die Stoßspannung nach einer Umkehrerholung des Diodenabschnitts 80 weiter zu unterdrücken als die Halbleitervorrichtung 100, die in 4D gezeigt ist.
  • 6A ist eine weitere vergrößerte Ansicht der Region in 1A. In der Halbleitervorrichtung 100 des vorliegenden Beispiels sind die ersten Kathodenregionen 82 von oben auf das Halbleitersubstrat 10 gesehen getrennt voneinander in einer Gitterform vorgesehen. Die Gitterform gibt an, dass die ersten Kathodenregionen 82 sowohl in der X-Achsenrichtung als auch in der Y-Achsenrichtung periodisch angeordnet sind. 6A zeigt ein Beispiel, in dem die zehn ersten Kathodenregionen 82 in der X-Achsenrichtung vorgesehen sind und die drei ersten Kathodenregionen 82 in der Y-Achsenrichtung vorgesehen sind.
  • Von oben auf das Halbleitersubstrat 10 gesehen ist die zweite Kathodenregion 83 zwischen den zwei ersten Kathodenregionen 82 aneinander angrenzend in der Y-Achsenrichtung vorgesehen. Eine dritte Kathodenregion 84 ist zwischen den zwei ersten Kathodenregionen 82 aneinander angrenzend in der X-Achsenrichtung vorgesehen. Von oben auf das Halbleitersubstrat 10 gesehen ist die dritte Kathodenregion 84 auch zwischen den zwei zweiten Kathodenregionen 83 aneinander angrenzend in der X-Achsenrichtung vorgesehen.
  • Die Halbleitervorrichtung 100 des vorliegenden Beispiels umfasst mehrere potenzialfreie Regionen 17, die derart vorgesehen sind, dass sie voneinander getrennt sind und über alle ersten Kathodenregionen 82 verteilt sind. In der Halbleitervorrichtung 100 des vorliegenden Beispiels erstreckt sich von oben auf das Halbleitersubstrat 10 gesehen die erste Kathodenregion 82 über die potenzialfreie Region 17 in der Anordnungsrichtung hinaus. In der Halbleitervorrichtung 100 des vorliegenden Beispiels erstrecken sich von oben auf das Halbleitersubstrat 10 gesehen beide Seiten der ersten Kathodenregion 82 in der Anordnungsrichtung über die potenzialfreie Region 17 in der Anordnungsrichtung hinaus. Das heißt, die erste Kathodenregion 82 weist Teile auf, die nicht durch die potenzialfreie Region 17 auf beiden Seiten der potenzialfreien Region 17 in der Y-Achsenrichtung abgedeckt sind.
  • Außerdem erstreckt sich in der Halbleitervorrichtung 100 des vorliegenden Beispiels die erste Kathodenregion 82 über die potenzialfreie Region 17 in der Ausdehnungsrichtung hinaus. In der Halbleitervorrichtung 100 des vorliegenden Beispiels erstrecken sich von oben auf das Halbleitersubstrat 10 gesehen beide Seiten der ersten Kathodenregion 82 in der Ausdehnungsrichtung über die potenzialfreie Region 17 in der Ausdehnungsrichtung hinaus. Das heißt, die erste Kathodenregion 82 weist Teile auf, die nicht durch die potenzialfreie Region 17 auf beiden Seiten der potenzialfreien Region 17 in der X-Achsenrichtung abgedeckt sind.
  • In der Halbleitervorrichtung 100 des vorliegenden Beispiels ist die gesamte potenzialfreie Region 17 derart angeordnet, dass sie die erste Kathodenregion 82 von oben auf das Halbleitersubstrat 10 gesehen überlappt. Das heißt, von oben auf das Halbleitersubstrat 10 gesehen sind die potenzialfreien Regionen 17 auf den Innenseiten der ersten Kathodenregionen 82 vorgesehen, die in Gitterform vorgesehen sind.
  • Die potenzialfreie Region 17 ist derart angeordnet, dass sie von oben auf das Halbleitersubstrat 10 gesehen den Transistorabschnitt 70 nicht überlappt. Die potenzialfreie Region 17 ist zudem derart angeordnet, dass sie die Grenze zwischen dem Diodenabschnitt 80 und dem Transistorabschnitt 70 nicht überlappt.
  • 6B ist eine vergrößerte Ansicht einer Region B5 in 6A. 6B ist eine vergrößerte Ansicht vom Ende S der Wannenregion 11 auf der Positivseite der X-Achsenrichtung zum Ende S der Wannenregion 11 auf der Negativseite der X-Achsenrichtung, im Diodenabschnitt 80 von 6A. Wie gezeigt in 6B umfasst die Halbleitervorrichtung 100 des vorliegenden Beispiels die potenzialfreien Regionen 17 auf den Innenseiten der entsprechenden ersten Kathodenregionen 82 in der XY-Ebene.
  • In der Halbleitervorrichtung 100 des vorliegenden Beispiels können eine Breite Wcfl und eine Breite Wcf2 die gleiche wie die Breite Wcfl und die Breite Wcf2 im in 2B gezeigten Beispiel sein. Die Breite Wcfl kann jeder Wert außer Null sein. Die Breite Wcf2 kann Null sein.
  • In der Halbleitervorrichtung 100 des vorliegenden Beispiels kann eine Breite Wfl 11 die gleiche wie die Breite Wfl 11 im Beispiel von 2B sein. Eine Breite Wfl22 kann die gleiche wie die Breite Wfl22 im Beispiel von 4B sein. Eine Breite Wch1 kann die gleiche wie die Breite Wch1 im Beispiel von 2B sein. Eine Breite Wcv2 kann die gleiche wie die Breite Wcv2 im Beispiel von 4B sein.
  • In jeder der ersten Kathodenregionen 82 kann die Breite Wfl 11 der potenzialfreien Region 17 in der Y-Achsenrichtung 89 % oder mehr und 95 % oder weniger der Breite Wch1 betragen. Außerdem kann in jeder der ersten Kathodenregionen 82 die Breite Wfl22 der potenzialfreien Region 17 in der X-Achsenrichtung 89 % oder mehr und 95 % oder weniger der Breite Wcv2 betragen.
  • In jeder der ersten Kathodenregionen 82 kann von oben auf das Halbleitersubstrat 10 gesehen ein Verhältnis einer Fläche der potenzialfreien Region 17 zu einer Fläche der ersten Kathodenregion 82 prozentual 80 % oder mehr und 90 % oder weniger betragen. In einem Fall, in dem Verhältnisse der Fläche der ersten Kathodenregion 82 und der Fläche der zweiten Kathodenregion 83 zur Gesamtfläche der ersten Kathodenregion 82 und der zweiten Kathodenregion 83 entsprechend prozentual 80 % und 20 % betragen, kann ein Flächenverhältnis, von oben auf das Halbleitersubstrat 10 gesehen und ausgedrückt in Prozent, der potenzialfreien Region 17 zu der Fläche 64 % oder mehr und 72 % oder weniger betragen.
  • 6C ist eine vergrößerte Ansicht einer Region C5 in 6B. Wie gezeigt in 6C umfasst die Halbleitervorrichtung 100 des vorliegenden Beispiels eine dritte Kathodenregion 84, die derart vorgesehen ist, dass sie in Kontakt mit der zweiten Kathodenregion 83 an einem Endabschnitt U1 der zweiten Kathodenregion 83 auf der Negativseite der X-Achsenrichtung ist, in einer Richtung (die X-Achsenrichtung) parallel zur Grenze zwischen der ersten Kathodenregion 82 und der zweiten Kathodenregion 83, von oben auf das Halbleitersubstrat 10 gesehen. Die dritte Kathodenregion 84 kann derart vorgesehen sein, dass sie in Kontakt mit jedem der zwei Endabschnitte U1 der zweiten Kathodenregionen 83 ist.
  • Wie gezeigt in 6C umfasst die Halbleitervorrichtung 100 des vorliegenden Beispiels beispielsweise die drei ersten Kathodenregionen 82 in der Y-Achsenrichtung. Die potenzialfreien Regionen 17 sind auf den Innenseiten der entsprechenden ersten Kathodenregionen 82 in der XY-Ebene vorgesehen.
  • Eine Breite Wnf2 ist eine Breite in der X-Achsenrichtung von einem Ende der ersten Kathodenregion 82 auf der Negativseite der X-Achsenrichtung zu einem Ende, auf der Negativseite der X-Achsenrichtung, der potenzialfreien Region 17, die derart angeordnet, dass sie diese erste Kathodenregion 82 überlappt. Außerdem ist die Breite Wnf2 eine Breite in der X-Achsenrichtung von einem Ende, auf der Positivseite der X-Achsenrichtung, von der ersten Kathodenregion 82 außer den ersten Kathodenregionen, die am entferntesten auf den Positiv- und Negativseiten der X-Achsenrichtung angeordnet sind, zu einem Ende, auf der Positivseite der X-Achsenrichtung, der potenzialfreien Region 17, die derart angeordnet ist, dass sie diese Kathodenregion 17 überlappt, obwohl sich diese Kathodenregion 17 außerhalb der Region C5 befindet.
  • Die Breite Wnf2 kann gleich der Breite Wcf2 sein oder sich davon unterscheiden. Die Breite Wnf2 kann Null sein.
  • 6D zeigt ein Beispiel einer Querschnittansicht entlang einer Linie i-i' in 6B. Die Konfiguration im Querschnitt i-i' der Halbleitervorrichtung 100 des vorliegenden Beispiels ist die gleiche wie die Konfiguration im Querschnitt a-a' der Halbleitervorrichtung 100, die in 2D gezeigt ist.
  • 6E zeigt ein Beispiel einer Querschnittansicht entlang einer Linie j-j' in 6B. Der Querschnitt j j' ist die XZ-Ebene, die durch eine Linie j" -j''' in 6D verläuft. Die Konfiguration im Querschnitt j -j' der Halbleitervorrichtung 100 des vorliegenden Beispiels unterscheidet sich von der Halbleitervorrichtung 100, die in 4D gezeigt ist, darin, dass die dritten Kathodenregionen 84 vorgesehen sind, anstatt der zweiten Kathodenregion 83, im Querschnitt f-f' der Halbleitervorrichtung 100, die in 4D gezeigt ist.
  • Die Halbleitervorrichtung 100 des vorliegenden Beispiels umfasst die potenzialfreien Regionen 17, die auf alle Kathodenregionen 82 verteilt sind, die derart vorgesehen sind, sodass sie voneinander getrennt sind und eine Gitterform aufweisen. Daher ist es möglich, die Stoßspannung nach einer Umkehrerholung des Diodenabschnitts 80 zu unterdrücken.
  • 7A ist eine weitere vergrößerte Ansicht der Region in 1A. In der Halbleitervorrichtung 100 des vorliegenden Beispiels erstreckt sich die potenzialfreie Region 17 von oben auf das Halbleitersubstrat 10 gesehen über die erste Kathodenregion 82 in der Ausdehnungsrichtung hinaus. In der Halbleitervorrichtung 100 des vorliegenden Beispiels erstrecken sich beide Seiten der potenzialfreien Region 17 in der Ausdehnungsrichtung über die erste Kathodenregion 82 in der Ausdehnungsrichtung hinaus. Das heißt, die potenzialfreie Region 17 ist derart vorgesehen, dass sie die gesamte erste Kathodenregion 82 in der X-Achsenrichtung überlappt. Die potenzialfreie Region 17 kann sich über die erste Kathodenregion 82 in der Ausdehnungsrichtung auf einer von entweder der positiven oder der negativen Seite der X-Achsenrichtung hinaus erstrecken.
  • Mit anderen Worten ist in der Halbleitervorrichtung 100 des vorliegenden Beispiels von oben auf das Halbleitersubstrat 10 gesehen das Ende der potenzialfreien Region 17 auf der Positivseite der X-Achsenrichtung entfernter auf der Positivseite der X-Achsenrichtung vorgesehen als das Ende der ersten Kathodenregion 82 auf der Positivseite der X-Achsenrichtung, und das Ende der potenzialfreien Region 17 auf der Negativseite der X-Achsenrichtung ist entfernter auf der Negativseite der X-Achsenrichtung als das Ende der ersten Kathodenregion 82 auf der Negativseite der X-Achsenrichtung vorgesehen.
  • In der Halbleitervorrichtung 100 des vorliegenden Beispiels können die potenzialfreien Regionen 17 in einer Gitterform vorgesehen sein. 7A zeigt ein Beispiel der Halbleitervorrichtung 100, in dem die zehn potenzialfreien Regionen 17 in der X-Achsenrichtung vorgesehen sind und die drei potenzialfreien Regionen 17 in der Y-Achsenrichtung vorgesehen sind. In der Halbleitervorrichtung 100 des vorliegenden Beispiels kann die Anzahl der potenzialfreien Regionen 17 in der X-Achsenrichtung die gleiche wie die Anzahl der ersten Kathodenregionen 82 in der X-Achsenrichtung sein.
  • Die potenzialfreie Region 17, die derart vorgesehen ist, dass sie die erste Kathodenregion 82 überlappt, kann in der X-Achsenrichtung von einer potenzialfreien Region 17 getrennt oder einstückig damit gebildet sein, sodass sie eine andere erste Kathodenregion 82 neben der potenzialfreien Region 17 auf der positiven oder negativen Seite der X-Achsenrichtung überlappt.
  • 7B ist eine vergrößerte Ansicht einer Region B6 in 7A. 7B ist eine vergrößerte Ansicht vom Ende S der Wannenregion 11 auf der Positivseite der X-Achsenrichtung zum Ende S der Wannenregion 11 auf der Negativseite der X-Achsenrichtung, im Diodenabschnitt 80 von 7A. Wie gezeigt in 7B, ist im Diodenabschnitt 80 der Halbleitervorrichtung 100 des vorliegenden Beispiels die potenzialfreie Region 17 derart vorgesehen, dass sie die gesamte erste Kathodenregion 82 in der X-Achsenrichtung überlappt.
  • In der Halbleitervorrichtung 100 des vorliegenden Beispiels kann eine Breite Wcfl die gleiche wie die Breite Wcfl im Beispiel von 2B sein. Die Breite Wcfl kann jeder Wert außer Null sein.
  • In der Halbleitervorrichtung 100 des vorliegenden Beispiels kann eine Breite Wfl 14 der potenzialfreien Region 17 in der Y-Achsenrichtung größer als, kleiner als oder die gleiche wie die Breite Wfl 11 in der Halbleitervorrichtung 100 des in 4B gezeigten Beispiels sein. Eine Breite Wfl24 der potenzialfreien Region 17 in der X-Achsenrichtung kann größer als die Breite Wfl22 in der Halbleitervorrichtung 100 sein, die in 4B gezeigt ist.
  • In der Halbleitervorrichtung 100 des vorliegenden Beispiels kann eine Region der potenzialfreien Region 17, welche die erste Kathodenregion 82 nicht überlappt, von oben auf das Halbleitersubstrat 10 gesehen die zweite Kathodenregion 83 überlappen. Ein Ende, auf der Positivseite der X-Achsenrichtung, der potenzialfreien Region 17, die derart vorgesehen ist, dass sie die erste Kathodenregion 82 überlappt, die am entferntesten auf der Positivseite der X-Achsenrichtung vorgesehen ist, kann von oben auf das Halbleitersubstrat 10 gesehen einen Teil der Kollektorregion 22 überlappen, die auf der Positivseite der X-Achsenrichtung in der ersten Kathodenregion 82 vorgesehen ist. Ein Ende, auf der Negativseite in der X-Achsenrichtung, der potenzialfreien Region 17, die derart vorgesehen ist, dass sie die erste Kathodenregion 82 überlappt, die am entferntesten auf der Negativseite der X-Achsenrichtung vorgesehen ist, kann von oben auf das Halbleitersubstrat 10 gesehen einen Teil der Kollektorregion 22 überlappen, die auf der Negativseite der X-Achsenrichtung in der ersten Kathodenregion 82 vorgesehen ist.
  • In der Halbleitervorrichtung 100 des vorliegenden Beispiels ist eine Breite Wfc2 eine Breite in der X-Achsenrichtung von einem Ende, auf der Positivseite der X-Achsenrichtung, der potenzialfreien Region 17, die derart vorgesehen ist, dass sie die erste Kathodenregion 82 überlappt, die am entferntesten auf der Positivseite der X-Achsenrichtung vorgesehen ist, zu einem Ende der ersten Kathodenregion 82 auf der Positivseite der X-Achsenrichtung. Außerdem ist die Breite Wfc2 eine Breite in der X-Achsenrichtung von einem Ende, auf der Negativseite in der X-Achsenrichtung, der potenzialfreien Region 17, die derart vorgesehen ist, dass sie die erste Kathodenregion 82 überlappt, die am entferntesten auf der Negativseite der X-Achsenrichtung vorgesehen ist, zu einem Ende der ersten Kathodenregion 82 auf der Negativseite der X - Achsenrichtung.
  • Die Breite Wfc2 kann gleich der Breite Wch2 in der Halbleitervorrichtung 100, die in 4B gezeigt ist, sein oder sich davon unterscheiden.
  • In jeder der ersten Kathodenregionen 82 kann von oben auf das Halbleitersubstrat 10 gesehen ein Verhältnis einer Fläche der potenzialfreien Region 17 zu einer Fläche der ersten Kathodenregion 82 prozentual 80 % oder mehr und 90 % oder weniger betragen. In einem Fall, in dem Verhältnisse der Fläche der ersten Kathodenregion 82 und der Fläche der zweiten Kathodenregion 83 zur Gesamtfläche der ersten Kathodenregion 82 und der zweiten Kathodenregion 83 entsprechend prozentual 80 % und 20 % betragen, kann ein Flächenverhältnis, von oben auf das Halbleitersubstrat 10 gesehen und ausgedrückt in Prozent, der potenzialfreien Region 17 zu dieser Fläche 64 % oder mehr und 72 % oder weniger betragen.
  • 7C ist eine vergrößerte Ansicht einer Region C6 in 7B. Wie gezeigt in 7C, in der Halbleitervorrichtung 100 des vorliegenden Beispiels, ist die potenzialfreie Region 17 derart vorgesehen, dass sie von oben auf das Halbleitersubstrat 10 gesehen die gesamte erste Kathodenregion 82 in der X-Achsenrichtung überlappt.
  • In der Halbleitervorrichtung 100 des vorliegenden Beispiels sind die drei potenzialfreien Regionen 17 beispielsweise in der Y-Achsenrichtung vorgesehen. Außerdem ist eine Breite Wfl24 größer als die Breite Wcv2.
  • Eine Breite Wfn2 ist eine Breite in der X-Achsenrichtung von einem Ende der ersten Kathodenregion 82 auf der Negativseite der X-Achsenrichtung zu einem Ende, auf der Negativseite der X-Achsenrichtung, der potenzialfreien Region 17, die derart angeordnet ist, dass sie diese erste Kathodenregion 82, in der Region C6, von oben auf das Halbleitersubstrat 10 gesehen überlappt. Die Breite Wfn2 kann gleich der Breite Wfc2 sein oder sich davon unterscheiden.
  • 7D zeigt ein Beispiel einer Querschnittansicht entlang einer Linie k-k' in 7B. In der Halbleitervorrichtung 100 des vorliegenden Beispiels ist die erste Kathodenregion 82 vom Ende P1 zum Ende P 1' in der Y-Achsenrichtung im Querschnitt k-k' durchgängig vorgesehen. Die potenzialfreie Region 17 ist über der ersten Kathodenregion 82 vorgesehen. Die potenzialfreie Region 17 kann derart vorgesehen sein, dass sie in Kontakt mit der ersten Kathodenregion 82 ist.
  • Im vorliegenden Beispiel sind die drei potenzialfreien Regionen 17 in der Y-Achsenrichtung vorgesehen. Eine Breite Wfl 14 kann größer als, kleiner als oder die gleiche wie die Breite Wfl 11 im Beispiel von 2D sein.
  • 7E zeigt ein Beispiel einer Querschnittansicht entlang einer Linie m-m' in 7B. Der Querschnitt m-m' ist die XZ-Ebene, die durch die Linie m"-m''' in 7D verläuft. Wie gezeigt in 7E, wechseln sich in der Halbleitervorrichtung 100 des vorliegenden Beispiels die ersten Kathodenregionen 82 mit den zweiten Kathodenregionen 83 in der X-Achsenrichtung im Querschnitt m-m' ab.
  • Die potenzialfreie Region 17 ist über der ersten Kathodenregion 82 vorgesehen. Außerdem ist die potenzialfreie Region 17, die über der ersten Kathodenregion 82 vorgesehen ist, auch über einem Teil der zweiten Kathodenregion 83 neben der ersten Kathodenregion 82 in der X-Achsenrichtung vorgesehen. Daher ist die Breite Wfl24 größer als die Breite Wcv2.
  • Die potenzialfreie Region 17, die am entferntesten auf der Positivseite der X-Achsenrichtung vorgesehen ist, kann über einem Teil der Kollektorregion 22 vorgesehen sein, die auf der Positivseite der X-Achsenrichtung vorgesehen ist. Die potenzialfreie Region 17, die am entferntesten auf der Negativseite der X-Achsenrichtung vorgesehen ist, kann auch über einem Teil der Kollektorregion 22 vorgesehen sein, die auf der Negativseite der X-Achsenrichtung vorgesehen ist.
  • Die potenzialfreie Region 17 kann derart vorgesehen sein, dass sie in Kontakt mit der ersten Kathodenregion 82 ist. Außerdem kann die potenzialfreie Region 17 derart vorgesehen sein, dass sie in Kontakt mit der zweiten Kathodenregion 83 ist. Außerdem kann die potenzialfreie Region 17 derart vorgesehen sein, dass sie in Kontakt mit der Kollektorregion 22 ist.
  • In der Halbleitervorrichtung 100 des vorliegenden Beispiels ist die potenzialfreie Region 17 derart vorgesehen, dass sie die gesamte erste Kathodenregion 82 in der X-Achsenrichtung überlappt. Außerdem ist die potenzialfreie Region 17 derart vorgesehen, dass sie die zweite Kathodenregion 83 an beiden Enden der ersten Kathodenregion 82 in der X-Achsenrichtung überlappt. Daher ist es möglich, die Stoßspannung nach einer Umkehrerholung des Diodenabschnitts 80 weiter zu unterdrücken als die Halbleitervorrichtung 100, die in 6A gezeigt ist.
  • 8A ist eine weitere vergrößerte Ansicht der Region in 1A. In der Halbleitervorrichtung 100 des vorliegenden Beispiels erstrecken sich mehrere der ersten Kathodenregionen 82, die voneinander getrennt sind, von oben auf das Halbleitersubstrat 10 gesehen in der X-Achsenrichtung, wie die Halbleitervorrichtung 100, die in 2A gezeigt ist. Von oben auf das Halbleitersubstrat 10 gesehen ist die zweite Kathodenregion 83 zwischen den ersten Kathodenregionen 82 aneinander angrenzend in der Y-Achsenrichtung vorgesehen.
  • Im Diodenabschnitt 80 kann die erste Kathodenregion 82, die am entferntesten auf der Positivseite der Y-Achsenrichtung im Diodenabschnitt 80 vorgesehen ist, in Kontakt mit dem Transistorabschnitt sein, der sich neben diesem Diodenabschnitt 80 auf der Positivseite der Y-Achsenrichtung befindet. Die erste Kathodenregion 82, die am entferntesten auf der Negativseite der Y-Achsenrichtung vorgesehen ist, kann in Kontakt mit dem Transistorabschnitt sein, der sich neben diesem Diodenabschnitt 80 auf der Negativseite der Y-Achsenrichtung befindet.
  • In der Halbleitervorrichtung 100 des vorliegenden Beispiels können die potenzialfreien Regionen 17 in einer Gitterform vorgesehen sein. 8A zeigt ein Beispiel der Halbleitervorrichtung 100, in dem die zwanzig potenzialfreien Regionen 17 in der X-Achsenrichtung vorgesehen sind und die drei potenzialfreien Regionen 17 in der Y-Achsenrichtung vorgesehen sind. In der Halbleitervorrichtung 100 des vorliegenden Beispiels kann die Anzahl der potenzialfreien Regionen 17 in der Y-Achsenrichtung die gleiche wie die Anzahl der ersten Kathodenregionen 82 in der Y-Achsenrichtung sein.
  • In der Halbleitervorrichtung 100 des vorliegenden Beispiels erstreckt sich die potenzialfreie Region 17 von oben auf das Halbleitersubstrat 10 gesehen über die erste Kathodenregion 82 in der Anordnungsrichtung hinaus. In der Halbleitervorrichtung 100 des vorliegenden Beispiels erstreckt sich eine zentrale potenzialfreie Region 17 der drei potenzialfreien Regionen 17, die in der Anordnungsrichtung vorgesehen sind, über die erste Kathodenregion 82 auf beiden Seiten in der Anordnungsrichtung der zentralen potenzialfreien Region 17 hinaus. Das heißt, die potenzialfreie Region 17 ist derart vorgesehen, dass sie die gesamte erste Kathodenregion 82 in der Anordnungsrichtung überlappt.
  • Eine potenzialfreie Region 17, die auf der Negativseite der Y-Achsenrichtung, der drei potenzialfreien Regionen 17, angeordnet ist, die in der Anordnungsrichtung vorgesehen sind, erstreckt sich über die erste Kathodenregion 82 in der Anordnungsrichtung hinaus, auf der Negativseite der Y-Achsenrichtung der potenzialfreien Region 17. Das heißt, ein Ende der potenzialfreien Region 17 auf der Negativseite der Y-Achsenrichtung ist entfernter auf der Negativseite der Y-Achsenrichtung vorgesehen als ein Ende der ersten Kathodenregion 82 auf der Negativseite der Y-Achsenrichtung.
  • Außerdem erstreckt sich eine potenzialfreie Region 17, die auf der Positivseite der Y-Achsenrichtung, der drei potenzialfreien Regionen 17, angeordnet ist, die in der Anordnungsrichtung vorgesehen sind, über die erste Kathodenregion 82 in der Anordnungsrichtung auf der Positivseite der Y-Achsenrichtung der potenzialfreien Region 17 hinaus. Das heißt, ein Ende der potenzialfreien Region 17 auf der Positivseite der Y-Achsenrichtung ist entfernter auf der Positivseite der Y-Achsenrichtung vorgesehen als ein Ende der ersten Kathodenregion 82 auf der Positivseite der Y-Achsenrichtung. Die potenzialfreie Region 17 ist währenddessen nicht derart vorgesehen, dass sie den Transistorabschnitt 70 überlappt.
  • 8B ist eine vergrößerte Ansicht einer Region B7 in 8A. 8B ist eine vergrößerte Ansicht vom Ende S der Wannenregion 11 auf der Positivseite der X-Achsenrichtung zum Ende S der Wannenregion 11 auf der Negativseite der X-Achsenrichtung, im Diodenabschnitt 80 von 8A. Wie gezeigt in 8B im Diodenabschnitt 80 der Halbleitervorrichtung 100 des vorliegenden Beispiels ist die potenzialfreie Region 17, die derart vorgesehen ist, dass sie die erste Kathodenregion 82 überlappt, die nicht in Kontakt mit dem Transistorabschnitt 70 ist, von den mehreren ersten Kathodenregionen 82 derart vorgesehen, dass sie die gesamte erste Kathodenregion 82 in der Y-Achsenrichtung überlappt.
  • In der Halbleitervorrichtung 100 des vorliegenden Beispiels können eine Breite Wcf1 und eine Breite Wcf2 die gleiche wie die Breite Wcf1 und die Breite Wcf2 im Beispiel von 2B sein. Die Breite Wcf1 kann jeder Wert außer Null sein. Die Breite Wcf2 kann Null sein.
  • In der Halbleitervorrichtung 100 des vorliegenden Beispiels kann eine Breite Wfl15 von jeder der potenzialfreien Regionen 17, die am entferntesten auf den Positiv- und Negativseiten in der Y-Achsenrichtung vorgesehen sind, größer als, kleiner als oder die gleiche wie die Breite Wfl 11 in der Halbleitervorrichtung 100 des in 2B gezeigten Beispiels sein. Eine Breite Wfl 16 in der Y-Achsenrichtung der potenzialfreien Region 17, die in der Mitte in der Y-Achsenrichtung vorgesehen ist, kann größer als, kleiner als oder die gleiche wie die Breite Wfl 11 in der Halbleitervorrichtung 100 sein, die in 2B gezeigt ist. Außerdem kann die Breite Wfl16 größer als die Breite Wfl5 sein.
  • In der Halbleitervorrichtung 100 des vorliegenden Beispiels kann eine Breite Wfl25 der potenzialfreien Region 17 in der X-Achsenrichtung größer als, kleiner als oder die gleiche wie die Breite Wfl22 des in 4B gezeigten Beispiels sein. Die Breite Wfl22 kann größer als, kleiner als oder die gleiche wie die Breite Wfl 15 sein. Die Breite Wfl22 kann größer als, kleiner als oder die gleiche wie die Breite Wfl 16 sein.
  • 8C ist eine vergrößerte Ansicht einer Region C7 in 8B. Wie gezeigt in 8C, in der Halbleitervorrichtung 100 des vorliegenden Beispiels, von oben auf das Halbleitersubstrat 10 gesehen, ist die potenzialfreie Region 17, die derart vorgesehen ist, dass sie die erste Kathodenregion 82 überlappt, die in der Mitte in der Y-Achsenrichtung, von den mehreren potenzialfreien Regionen 17, vorgesehen ist, derart vorgesehen ist, dass sie die gesamte erste Kathodenregion 82 in der Y-Achsenrichtung überlappt.
  • In der Halbleitervorrichtung 100 des vorliegenden Beispiels ist eine Breite Wfnl eine Breite in der Y-Achsenrichtung von einem Ende der ersten Kathodenregion 82 auf der Positivseite der Y-Achsenrichtung zu einem Ende der potenzialfreien Region 17, die derart vorgesehen ist, dass sie das Ende überlappt und auf der Positivseite der Y-Achsenrichtung angeordnet ist. Außerdem ist die Breite Wfn1 eine Breite in der Y-Achsenrichtung von einem Ende der ersten Kathodenregion 82 auf der Negativseite der Y-Achsenrichtung zu einem Ende, auf der Negativseite der Y-Achsenrichtung, der potenzialfreien Region 17, die derart vorgesehen ist, dass sie das Ende überlappt.
  • Die Breite Wfn1 kann die gleiche wie die Breite Wfnl im Beispiel von 3C sein. Die Breite Wfn1 kann die gleiche wie die Breite Wcf1 sein.
  • 8D zeigt ein Beispiel einer Querschnittansicht entlang einer Linie n-n' in 8B. In der Halbleitervorrichtung 100 des vorliegenden Beispiels wechseln sich die ersten Kathodenregionen 82 mit den zweiten Kathodenregionen 83 in der Y-Achsenrichtung im Querschnitt n-n' ab. Die potenzialfreie Region 17 ist über der ersten Kathodenregion 82 vorgesehen. Die potenzialfreie Region 17, die über der ersten Kathodenregion 82 vorgesehen ist, ist auch über einem Teil der zweiten Kathodenregion 83 neben der ersten Kathodenregion 82 in der Y-Achsenrichtung vorgesehen. Daher ist die Breite Wfl16 größer als die Breite Wch1.
  • Die potenzialfreie Region 17 kann derart vorgesehen sein, dass sie in Kontakt mit der ersten Kathodenregion 82 ist. Außerdem kann die potenzialfreie Region 17 derart vorgesehen sein, dass sie in Kontakt mit der zweiten Kathodenregion 83 ist.
  • In der Halbleitervorrichtung 100 des vorliegenden Beispiels ist die potenzialfreie Region 17, die in der Mitte in der Y-Achsenrichtung vorgesehen ist, derart vorgesehen, dass sie die gesamte erste Kathodenregion 82 in der Y-Achsenrichtung überlappt. Außerdem ist die potenzialfreie Region 17 derart vorgesehen, dass sie die zweite Kathodenregion 83 an beiden Enden der ersten Kathodenregion 82 in der Y-Achsenrichtung überlappt. Daher ist es möglich, die Stoßspannung nach einer Umkehrerholung des Diodenabschnitts 80 weiter zu unterdrücken als die Halbleitervorrichtung 100, die in 6A gezeigt ist.
  • 8E zeigt ein Beispiel einer Querschnittansicht entlang einer Linie p-p' in 8B. Der Querschnitt p-p' ist die XZ-Ebene, die durch eine Linie p"-p''' in 8D verläuft. Wie gezeigt in 8E, ist in der Halbleitervorrichtung 100 des vorliegenden Beispiels die erste Kathodenregion 82 von der Grenzposition P5 zur Grenzposition P5' in der Y-Achsenrichtung im Querschnitt p-p' durchgängig vorgesehen. Die potenzialfreie Region 17 ist über der ersten Kathodenregion 82 vorgesehen. Die potenzialfreie Region 17 kann derart vorgesehen sein, dass sie in Kontakt mit der ersten Kathodenregion 82 ist.
  • 9A ist eine weitere vergrößerte Ansicht der Region in 1A. In der Halbleitervorrichtung 100 des vorliegenden Beispiels sind die dritten Kathodenregionen 84 eines zweiten Leitfähigkeitstyps ferner derart vorgesehen ist, dass die ersten Kathodenregionen 82 und die zweiten Kathodenregionen 83 von oben auf das Halbleitersubstrat 10 gesehen dazwischen angeordnet sind. In der Halbleitervorrichtung 100 des vorliegenden Beispiels sind die dritten Kathodenregionen 84 entsprechend derart vorgesehen, dass sie in Kontakt mit der unteren Fläche 23 auf den Positiv- und Negativseiten der X-Achsenrichtung in der Kathodenregion 81 sind. Die dritte Kathodenregion 84 des vorliegenden Beispiels ist beispielsweise der Typ P+.
  • 9B ist eine vergrößerte Ansicht einer Region B8 in 9A. 9B ist eine vergrößerte Ansicht vom Ende S der Wannenregion 11 auf der Positivseite der X-Achsenrichtung zum Ende S der Wannenregion 11 auf der Negativseite der X-Achsenrichtung, im Diodenabschnitt 80 von 9A. Wie gezeigt in 9B, sind im Diodenabschnitt 80 der Halbleitervorrichtung 100 des vorliegenden Beispiels von oben auf das Halbleitersubstrat 10 gesehen die dritten Kathodenregionen 84 entsprechend auf den Positiv- und Negativseiten der X-Achsenrichtung in der Kathodenregion 81 vorgesehen. Von oben auf das Halbleitersubstrat 10 gesehen wechseln sich die ersten Kathodenregionen 82 mit den zweiten Kathodenregionen 83 in der Y-Achsenrichtung zwischen den dritten Kathodenregionen 84 in der X-Achsenrichtung, die an beiden Enden in der X-Achsenrichtung vorgesehen sind, ab.
  • Eine Breite Wch1 kann die gleiche wie die Breite Wch1 im Beispiel von 2B sein. Eine Breite Wcv1 kann die gleiche wie die Breite Wcv1 im Beispiel von 2B sein.
  • Eine Breite Wcv3 ist eine Breite in der X-Achsenrichtung von jeder der ersten Kathodenregion 82 und der zweiten Kathodenregion 83, von oben auf das Halbleitersubstrat 10 gesehen. Die Breite Wcv3 kann kleiner als die Breite Wcv1 sein. Die Breite Wcv3 kann 70 % oder mehr und 90 % oder weniger der Breite Wcv1 sein.
  • Ein Flächenverhältnis, ausgedrückt in Prozent, der ersten Kathodenregion 82 zu einer Gesamtfläche der ersten Kathodenregion 82, der zweiten Kathodenregion 83 und der dritten Kathodenregion 84 kann von oben auf das Halbleitersubstrat 10 gesehen 60 % oder mehr und 90 % oder weniger betragen. Ein Verhältnis, ausgedrückt in Prozent, einer Gesamtfläche der zweiten Kathodenregion 83 und der dritten Kathodenregion 84 zur Gesamtfläche kann 10 % oder mehr und 40 % oder weniger betragen. Als ein Beispiel beträgt ein Flächenverhältnis, ausgedrückt in Prozent, der ersten Kathodenregion 82 zur Gesamtfläche der ersten Kathodenregion 82, der zweiten Kathodenregion 83 und der dritten Kathodenregion 84 80 %. Als ein Beispiel beträgt ein Verhältnis, ausgedrückt in Prozent, der Gesamtfläche der zweiten Kathodenregion 83 und der dritten Kathodenregion 84, welche die Gesamtfläche der ersten Kathodenregion 82, der zweiten Kathodenregion 83 und der dritten Kathodenregion 84 einnimmt, 20 %.
  • 9C ist eine vergrößerte Ansicht einer Region C8 in 9B. Wie gezeigt in 9C umfasst die Halbleitervorrichtung 100 des vorliegenden Beispiels beispielsweise die drei ersten Kathodenregionen 82 in der Y-Achsenrichtung. Die zweite Kathodenregion 83 ist zwischen den ersten Kathodenregionen 82 aneinander angrenzend in der Y-Achsenrichtung vorgesehen. Außerdem ist die dritte Kathodenregion 84 derart vorgesehen, dass sie in Kontakt mit der zweiten Kathodenregion 83 an einem Endabschnitt U1 der zweiten Kathodenregion 83 auf der Positivseite der X-Achsenrichtung ist, in einer Richtung (die X-Achsenrichtung) parallel zur Grenze zwischen der ersten Kathodenregion 82 und der zweiten Kathodenregion 83 von oben auf das Halbleitersubstrat 10 gesehen.
  • In der Halbleitervorrichtung 100 des vorliegenden Beispiels ist eine Breite Wcc eine Breite der zweiten Kathodenregion 83 in der Anordnungsrichtung der ersten Kathodenregionen 82 und der zweiten Kathodenregionen 83 von oben auf das Halbleitersubstrat 10 gesehen. Eine Breite Wct ist eine Breite der dritten Kathodenregion 84 in der Anordnungsrichtung von oben auf das Halbleitersubstrat 10 gesehen. In der Halbleitervorrichtung 100 des vorliegenden Beispiels ist die Breite Wct größer als die Breite Wcc. Im vorliegenden Beispiel wurde das Beispiel, bei dem die Anordnungsrichtung die Y-Achsenrichtung ist, beschrieben. Die Anordnungsrichtung kann jedoch eine von der Y-Achsenrichtung unterschiedliche Richtung sein.
  • Eine Dotierungskonzentration in der dritten Kathodenregion 84 kann die gleiche wie eine Dotierungskonzentration in der zweiten Kathodenregion 83 sein. Das heißt, in der Region C8 können die zweite Kathodenregion 83 und die dritte Kathodenregion 84 als Kathodenregionen eines zweiten Leitfähigkeitstyps gekoppelt sein, welche die gleiche Dotierungskonzentration aufweisen.
  • 9D zeigt ein Beispiel einer Querschnittansicht entlang einer Linie q-q' in 9B. Die Konfiguration im Querschnitt q-q' der Halbleitervorrichtung 100 des vorliegenden Beispiels ist die gleiche wie die Konfiguration im Querschnitt a-a' der Halbleitervorrichtung 100, die in 2D gezeigt ist, außer der potenzialfreien Region 17.
  • 9E zeigt ein Beispiel einer Querschnittansicht entlang einer Linie r-r' in 9B. Wie gezeigt in 9E sind in der Halbleitervorrichtung 100 des vorliegenden Beispiels die dritten Kathodenregionen 84 entsprechend derart vorgesehen, dass sie in Kontakt mit der ersten Kathodenregion 82 auf den Positiv- und Negativseiten der X-Achsenrichtung, in der ersten Kathodenregion 82, im Querschnitt r-r' sind. Die dritte Kathodenregion 84 auf der Positivseite der X-Achsenrichtung kann in der X-Achsenrichtung zwischen der ersten Kathodenregion 82 und der Kollektorregion 22, die auf der Positivseite der X-Achsenrichtung in der ersten Kathodenregion 82 vorgesehen ist, angeordnet sein. Die dritte Kathodenregion 84 auf der Negativseite der X-Achsenrichtung kann in der X-Achsenrichtung zwischen der ersten Kathodenregion 82 und der Kollektorregion 22, die auf der Negativseite der X-Achsenrichtung in der ersten Kathodenregion 82 vorgesehen ist, angeordnet sein.
  • In der Halbleitervorrichtung 100 des vorliegenden Beispiels ist die dritte Kathodenregion 84 derart vorgesehen, dass sie in Kontakt mit der zweiten Kathodenregion 83 an einem Endabschnitt U1 der zweiten Kathodenregion 83 auf der Positivseite der X-Achsenrichtung ist, in einer Richtung (die X-Achsenrichtung) parallel zur Grenze zwischen der ersten Kathodenregion 82 und der zweiten Kathodenregion 83. Daher ist es möglich, die Stoßspannung nach einer Umkehrerholung des Diodenabschnitts 80 zu unterdrücken.
  • 10A ist eine weitere vergrößerte Ansicht der Region in 1A. Die Halbleitervorrichtung 100 des vorliegenden Beispiels unterscheidet sich von der Halbleitervorrichtung 100, die in 4A gezeigt ist, darin, dass die potenzialfreie Region 17 auf der Innenseite der ersten Kathodenregion 82 in der Halbleitervorrichtung 100, die in 4A gezeigt ist, von oben auf das Halbleitersubstrat 10 gesehen nicht vorgesehen ist.
  • 10B ist eine vergrößerte Ansicht einer Region B9 in 10A. 10B ist eine vergrößerte Ansicht vom Ende S der Wannenregion 11 auf der Positivseite der X-Achsenrichtung zum Ende S der Wannenregion 11 auf der Negativseite der X-Achsenrichtung, im Diodenabschnitt 80 von 10A. Wie gezeigt in 10B, wechseln sich im Diodenabschnitt 80 der Halbleitervorrichtung 100 des vorliegenden Beispiels die ersten Kathodenregionen 82 mit den zweiten Kathodenregionen 83 in der X-Achsenrichtung ab. Im Diodenabschnitt 80 der Halbleitervorrichtung 100 des vorliegenden Beispiels sind die zehn ersten Kathodenregionen 82 in der X-Achsenrichtung vorgesehen und die neun zweiten Kathodenregionen 83 in der X-Achsenrichtung vorgesehen.
  • Eine Breite Wch2 kann die gleiche wie die Breite Wch2 im Beispiel von 4B sein. Eine Breite Wcv2 kann die gleiche wie die Breite Wcv2 im Beispiel von 4B sein.
  • Eine Breite Wcv4 ist eine Breite der zweiten Kathodenregion 83 in der X-Achsenrichtung von oben auf das Halbleitersubstrat 10 gesehen. Die Breite Wcv4 kann 5 % oder mehr und 30 % oder weniger der Breite Wcv2 betragen.
  • Von oben auf das Halbleitersubstrat 10 gesehen kann ein Flächenverhältnis, ausgedrückt in Prozent, der ersten Kathodenregion 82 zu einer Gesamtfläche der ersten Kathodenregion 82 und der zweiten Kathodenregion 83 60 % oder mehr und 90 % oder weniger betragen. Ein Flächenverhältnis, ausgedrückt in Prozent, der zweiten Kathodenregion 83 zur Gesamtfläche kann 10 % oder mehr und 40 % oder weniger betragen. Als ein Beispiel beträgt ein Flächenverhältnis, ausgedrückt in Prozent, der ersten Kathodenregion 82 zur Gesamtfläche der ersten Kathodenregion 82 und der zweiten Kathodenregion 83 80 %. Als ein Beispiel beträgt das Flächenverhältnis der zweiten Kathodenregion 83 zur Gesamtfläche der ersten Kathodenregion 82 und der zweiten Kathodenregion 83 20 %.
  • 10C zeigt ein Beispiel einer Querschnittansicht entlang einer Linie s-s' in 10B. Die Konfiguration im Querschnitt s-s' der Halbleitervorrichtung 100 des vorliegenden Beispiels ist die gleiche wie die Konfiguration im Querschnitt e-e' der Halbleitervorrichtung 100, die in 4C gezeigt ist, außer der potenzialfreien Region 17.
  • 10D zeigt ein Beispiel einer Querschnittansicht entlang einer Linie t-t' in 10B. Die Halbleitervorrichtung 100 des vorliegenden Beispiels umfasst die ersten Kathodenregionen 82 und die zweiten Kathodenregionen 83 in Kontakt mit der unteren Fläche 23 im Querschnitt t-t'. Die ersten Kathodenregionen 82 wechseln sich mit den zweiten Kathodenregionen 83 in der X-Achsenrichtung ab. Daher kann die Halbleitervorrichtung 100 des vorliegenden Beispiels die Stoßspannung nach einer Umkehrerholung des Diodenabschnitts 80 unterdrücken.
  • 11A ist eine weitere vergrößerte Ansicht der Region in 1A. Die Halbleitervorrichtung 100 des vorliegenden Beispiels unterscheidet sich von der Halbleitervorrichtung 100, die in 6A gezeigt ist, darin, dass die potenzialfreien Regionen 17 von oben auf das Halbleitersubstrat 10 gesehen auf den Innenseiten der ersten Kathodenregionen 82, die in der Gitterform in der Halbleitervorrichtung 100, die in 6A gezeigt ist, vorgesehen sind, nicht vorgesehen sind.
  • 11B ist eine vergrößerte Ansicht einer Region B10 in 11A. 11B ist eine vergrößerte Ansicht vom Ende S der Wannenregion 11 auf der Positivseite der X-Achsenrichtung zum Ende S der Wannenregion 11 auf der Negativseite der X-Achsenrichtung, im Diodenabschnitt 80 von 11A. Wie gezeigt in 11B sind im Diodenabschnitt 80 der Halbleitervorrichtung 100 des vorliegenden Beispiels die zehn ersten Kathodenregionen 82 in der X-Achsenrichtung vorgesehen und die drei ersten Kathodenregionen 82 in der Y-Achsenrichtung vorgesehen.
  • Eine Breite Wch1 kann die gleiche wie die Breite Wch1 im Beispiel von 2B sein. Eine Breite Wcv2 kann die gleiche wie die Breite Wcv2 im Beispiel von 4B sein. Eine Breite Wcv4 kann die gleiche wie die Breite Wcv4 im Beispiel von 10B sein.
  • Von oben auf das Halbleitersubstrat 10 gesehen kann ein Flächenverhältnis, ausgedrückt in Prozent, der ersten Kathodenregion 82 zu einer Gesamtfläche der ersten Kathodenregion 82, der zweiten Kathodenregion 83 und der dritten Kathodenregion 84 60 % oder mehr und 90 % oder weniger betragen. Ein Verhältnis, ausgedrückt in Prozent, einer Gesamtfläche der zweiten Kathodenregion 83 und der dritten Kathodenregion 84 zur Gesamtfläche kann 10 % oder mehr und 40 % oder weniger betragen. Als ein Beispiel beträgt ein Flächenverhältnis, ausgedrückt in Prozent, der ersten Kathodenregion 82 zur Gesamtfläche der ersten Kathodenregion 82, der zweiten Kathodenregion 83 und der dritten Kathodenregion 84 80 %. Als ein Beispiel beträgt das Verhältnis der Gesamtfläche der zweiten Kathodenregion 83 und der dritten Kathodenregion 84 zur Gesamtfläche der ersten Kathodenregion 82, der zweiten Kathodenregion 83 und der dritten Kathodenregion 84 20 %.
  • 11C ist eine vergrößerte Ansicht einer Region C10 in 11B. Wie gezeigt in 11C, sind in der Halbleitervorrichtung 100 des vorliegenden Beispiels die dritten Kathodenregionen 84 derart vorgesehen, dass die erste Kathodenregion 82 und die zweite Kathodenregion 83 von oben auf das Halbleitersubstrat 10 gesehen dazwischen angeordnet sind. Das heißt, von oben auf das Halbleitersubstrat 10 gesehen sind die dritten Kathodenregionen 84 derart vorgesehen, dass sie in Kontakt mit den zweiten Kathodenregionen 83 an Endabschnitten U1 der zweiten Kathodenregionen 83 auf der Positivseite der X-Achsenrichtung in einer Richtung (die X-Achsenrichtung im vorliegenden Beispiel), in der die erste Kathodenregion 82 und die zweite Kathodenregion 83 zwischen den dritten Kathodenregionen 84 angeordnet sind. Außerdem sind die dritten Kathodenregionen 84 derart vorgesehen, dass sie in Kontakt mit den zweiten Kathodenregionen 83 an Endabschnitten U2 der zweiten Kathodenregionen 83 auf der Negativseite der X-Achsenrichtung sind.
  • Wie gezeigt in 11C kann die dritte Kathodenregion 84 derart vorgesehen sein, dass sie in Kontakt mit jedem der zwei Endabschnitte der zweiten Kathodenregion 83 ist. Das heißt, die dritte Kathodenregion 84 kann derart vorgesehen sein, dass sie in Kontakt mit jedem von einem Endabschnitt U1 und dem anderen Endabschnitt U2 der zweiten Kathodenregion 83 ist.
  • Außerdem können die mehreren zweiten Kathodenregionen 83 und die mehreren dritten Kathodenregionen 84 von oben auf das Halbleitersubstrat 10 gesehen in Kontakt miteinander sein. Das heißt, wie gezeigt in 11C kann jede der mehreren dritten Kathodenregionen 84 derart vorgesehen sein, dass sie in Kontakt mit einem Endabschnitt von jeder der mehreren zweiten Kathodenregionen 83 sind. Das heißt, in der Region C10 kann die dritte Kathodenregion 84 derart vorgesehen sein, dass sie sowohl in Kontakt mit dem Endabschnitt U1 der zweiten Kathodenregion 83 auf der Negativseite der Y-Achsenrichtung als auch mit dem Endabschnitt U1 der zweiten Kathodenregion 83 auf der Positivseite der Y-Achsenrichtung ist. Außerdem kann die dritte Kathodenregion 84 derart vorgesehen sein, dass sie sowohl in Kontakt mit einem Endabschnitt U2 der zweiten Kathodenregion 83 ist, die derart angeordnet, dass sie, auf der Positivseite der X-Achsenrichtung, an die zweite Kathodenregion 83 angrenzt, die auf der Positivseite der Y-Achsenrichtung vorgesehen ist, und einem Endabschnitt U2 der zweiten Kathodenregion 83, die derart angeordnet ist, dass sie, auf der Positivseite der X-Achsenrichtung, an die zweite Kathodenregion 83 angrenzt, die auf der Negativseite der Y-Achsenrichtung vorgesehen ist.
  • Von oben auf das Halbleitersubstrat 10 gesehen kann eine Breite der zweiten Kathodenregion 83 in der Richtung (die X-Achsenrichtung im vorliegenden Beispiel), in der die erste Kathodenregion 82 und die zweite Kathodenregion 83 zwischen den dritten Kathodenregionen 84 angeordnet sind, die gleiche wie die Breite Wcv2 sein. Die Breite Wcv2 kann größer als die Breite Wcc sein. Das heißt, die zweite Kathodenregion 83 kann eine Rechteckform aufweisen, die in der X-Achsenrichtung lang ist.
  • Von oben auf das Halbleitersubstrat 10 gesehen kann eine Breite der ersten Kathodenregion 82 in der Anordnungsrichtung (die Y-Achsenrichtung im vorliegenden Beispiel) der ersten Kathodenregionen 82 und der zweiten Kathodenregionen 83 die gleiche wie die Breite Wch1 sein. Die Breite Wcv2 kann größer als die Breite Wch1 sein.
  • Die Breite Wcc kann kleiner als die Breite Wch1 sein. Die Breite Wct kann größer als die Breite Wch1 sein. Die Breite Wct kann die gleiche wie die Breite WF des Diodenabschnitts 80 in der Y-Achsenrichtung sein.
  • Die Dotierungskonzentration in der dritten Kathodenregion 84 kann die gleiche wie die Dotierungskonzentration in der zweiten Kathodenregion 83 sein. Das heißt, in der Region C10 können die zweite Kathodenregion 83 und die dritte Kathodenregion 84 als Kathodenregionen eines zweiten Leitfähigkeitstyps gekoppelt sein, welche die gleiche Dotierungskonzentration aufweisen.
  • Außerdem können von oben auf das Halbleitersubstrat 10 gesehen (11A und 11B) die Dotierungskonzentrationen von allen der zweiten Kathodenregionen 83 und der dritten Kathodenregionen 84 in einem Diodenabschnitt 80 die gleiche sein. Außerdem können alle der zweiten Kathodenregionen 83 und der dritten Kathodenregionen 84 in einem Diodenabschnitt 80 als Kathodenregionen eines zweiten Leitfähigkeitstyps gekoppelt sein, welche die gleiche Dotierungskonzentration aufweisen. Alle der zweiten Kathodenregionen 83 und der dritten Kathodenregionen 84 in einem Diodenabschnitt 80 können mit anderen Worten als Kathodenregionen eines zweiten Leitfähigkeitstyps, welche die gleiche Dotierungskonzentration aufweisen, einstückig gebildet sein.
  • 11D zeigt ein Beispiel einer Querschnittansicht entlang einer Linie u-u' in 11B. Die Konfiguration im Querschnitt u-u' der Halbleitervorrichtung 100 des vorliegenden Beispiels ist die gleiche wie die Konfiguration im Querschnitt q-q' der Halbleitervorrichtung 100, die in 9D gezeigt ist.
  • 11E zeigt ein Beispiel einer Querschnittansicht entlang einer Linie v-v' in 11B. Der Querschnitt v-v' ist die XZ-Ebene, die durch eine Linie v"-v''' in 11D verläuft. Die Halbleitervorrichtung 100 des vorliegenden Beispiels umfasst die ersten Kathodenregionen 82 und die dritten Kathodenregionen 84 in Kontakt mit der unteren Fläche 23 im Querschnitt v-v'. Die ersten Kathodenregionen 82 wechseln sich mit den dritten Kathodenregionen 84 in der X-Achsenrichtung ab.
  • In der Halbleitervorrichtung 100 des vorliegenden Beispiels ist die dritte Kathodenregion 84 derart vorgesehen ist, dass sie in Kontakt mit jedem von einem Endabschnitt U1 und dem anderen Endabschnitt U2 der zweiten Kathodenregion 83 ist. Außerdem sind die dritten Kathodenregionen 84 derart vorgesehen ist, dass sie in Kontakt mit einem Endabschnitt der mehreren entsprechenden zweiten Kathodenregionen 83 sind. Daher ist es möglich, die Stoßspannung nach einer Umkehrerholung des Diodenabschnitts 80 zu unterdrücken.
  • 12A zeigt ein Beispiel einer oberen Fläche einer Halbleitervorrichtung 200 gemäß der vorliegenden Ausführungsform. Die Halbleitervorrichtung 200 ist eine Diode wie eine FWD. Das Halbleitersubstrat 10 ist mit einem aktiven Abschnitt 72 und einer Außenperipherieregion 74 versehen, die denjenigen der Halbleitervorrichtung 100 ähnlich sind. Der aktive Abschnitt 72 des vorliegenden Beispiels kann jedoch mit dem Diodenabschnitt 80 versehen sein und kann mit dem Transistorabschnitt 70 nicht versehen sein.
  • In dem aktiven Abschnitt 72 können mehrere Diodenabschnitte 80 in der Y-Achsenrichtung vorgesehen sein. Der Diodenabschnitt 80 umfasst die ersten Kathodenregionen 82 und die zweiten Kathodenregionen 83.
  • In der Halbleitervorrichtung 200 des vorliegenden Beispiels ist die erste Kathodenregion 82 von einem ersten Leitfähigkeitstyp. Die erste Kathodenregion des vorliegenden Beispiels ist beispielsweise der N+-Typ. Die zweite Kathodenregion 83 weist einen Leitfähigkeitstyp auf, der sich von dem der ersten Kathodenregion 82 unterscheidet. Die zweite Kathodenregion 83 des vorliegenden Beispiels ist beispielsweise der Typ P+.
  • Eine Breite Wh ist eine Breite der Halbleitervorrichtung 200 in der X-Achsenrichtung von oben auf das Halbleitersubstrat 10 gesehen. Eine Breite WF ist eine Breite der Halbleitervorrichtung 200 in der Y-Achsenrichtung von oben auf das Halbleitersubstrat 10 gesehen. In 12A sind die Konfigurationen außer der ersten Kathodenregion 82 und der zweiten Kathodenregion 83, d. h., die Konfigurationen des Dummygrabenteils 30 und dergleichen, nicht gezeigt.
  • Die Halbleitervorrichtung 200 des vorliegenden Beispiels umfasst mehrere potenzialfreie Regionen 17, die derart vorgesehen sind, dass sie von oben auf den Halbleiter gesehen voneinander getrennt und unter allen ersten Kathodenregionen 82 verteilt sind. Die potenzialfreie Region 17 ist von einem zweiten Leitfähigkeitstyp. Die potenzialfreie Region 17 des vorliegenden Beispiels ist beispielsweise der Typ P+.
  • Die potenzialfreie Region 17 ist derart angeordnet, dass sie von oben auf das Halbleitersubstrat 10 gesehen mindestens teilweise die erste Kathodenregion 82 überlappt. 12A zeigt ein Beispiel, in dem die gesamte potenzialfreie Region 17 derart angeordnet ist, dass sie von oben auf das Halbleitersubstrat 10 gesehen die erste Kathodenregion 82 überlappt.
  • In der Halbleitervorrichtung 200 des vorliegenden Beispiels erstreckt sich von oben auf das Halbleitersubstrat 10 gesehen die erste Kathodenregion 82 über die potenzialfreie Region 17 in der Y-Achsenrichtung hinaus. In der Halbleitervorrichtung 200 des vorliegenden Beispiels erstrecken sich von oben auf das Halbleitersubstrat 10 gesehen beide Seiten der ersten Kathodenregion 82 über die potenzialfreie Region 17 in der Y-Achsenrichtung hinaus. Das heißt, die erste Kathodenregion 82 weist Teile auf, die nicht durch die potenzialfreie Region 17 auf beiden Seiten der potenzialfreien Region 17 in der Y-Achsenrichtung abgedeckt sind.
  • Außerdem erstreckt sich in der Halbleitervorrichtung 200 des vorliegenden Beispiels die erste Kathodenregion 82 über die potenzialfreie Region 17 in der X-Achsenrichtung hinaus. In der Halbleitervorrichtung 200 des vorliegenden Beispiels erstrecken sich von oben auf das Halbleitersubstrat 10 gesehen beide Seiten der ersten Kathodenregion 82 in der X-Achsenrichtung über die potenzialfreie Region 17 hinaus. Das heißt, die erste Kathodenregion 82 weist Teile auf, die nicht durch die potenzialfreie Region 17 auf beiden Seiten der potenzialfreien Region 17 in der X-Achsenrichtung abgedeckt sind.
  • In der Halbleitervorrichtung 200 des vorliegenden Beispiels ist von oben auf das Halbleitersubstrat 10 gesehen die gesamte potenzialfreie Region 17 derart angeordnet, dass sie die erste Kathodenregion 82 überlappt. Das heißt, in der Halbleitervorrichtung 200 des vorliegenden Beispiels ist von oben auf das Halbleitersubstrat 10 gesehen die potenzialfreie Region 17 auf einer Innenseite der ersten Kathodenregion 82 vorgesehen. Die potenzialfreien Regionen 17 sind derart vorgesehen, dass sie voneinander getrennt und auf alle der ersten Kathodenregionen 82 verteilt sind. Mindestens ein Teil der potenzialfreien Region 17 kann derart angeordnet sein, dass er die erste Kathodenregion 82 überlappt.
  • 12B ist eine vergrößerte Ansicht einer Region E1 in 12A. Wie gezeigt in 12B, ist in der Halbleitervorrichtung 200 des vorliegenden Beispiels die potenzialfreie Region 17 von oben auf das Halbleitersubstrat 10 gesehen auf der Innenseite der ersten Kathodenregion 82 vorgesehen. Die potenzialfreien Regionen 17 sind derart vorgesehen, dass sie voneinander getrennt sind und auf alle der ersten Kathodenregionen 82 verteilt sind, und derart angeordnet sind, dass sie die ersten Kathodenregionen 82 mindestens teilweise überlappen. Das vorliegende Beispiel ist ein Beispiel, in dem die gesamte potenzialfreie Region 17 derart angeordnet ist, dass sie die erste Kathodenregion 82 von oben auf das Halbleitersubstrat 10 gesehen überlappt. Die potenzialfreie Region 17 kann derart vorgesehen sein, dass sie in Kontakt mit der ersten Kathodenregion 82 ist.
  • 12C zeigt ein Beispiel einer Querschnittansicht entlang einer Linie aa-aa' in 12B. Die Halbleitervorrichtung 200 des vorliegenden Beispiels umfasst ein Halbleitersubstrat 10, einen Zwischenschichtdielektrikumfilm 38, eine Emitterelektrode 52 und eine Kollektorelektrode 24 im Querschnitt a-a'. Die Emitterelektrode 52 ist auf einer oberen Fläche 21 und einer oberen Fläche des Zwischenschichtdielektrikumfilms 38 vorgesehen. Die Kollektorelektrode 24 ist auf einer unteren Fläche 23 vorgesehen.
  • Die Halbleitervorrichtung 200 des vorliegenden Beispiels umfasst die Driftregionen eines ersten Leitfähigkeitstyps 18, die im Halbleitersubstrat 10 vorgesehen sind. Außerdem umfasst die Halbleitervorrichtung 200 des vorliegenden Beispiels die Basisregionen eines zweiten Leitfähigkeitstyps 14, die in Kontakt mit der oberen Fläche 21 sind und über den Driftregionen 18 vorgesehen sind. Außerdem umfasst die Halbleitervorrichtung 200 des vorliegenden Beispiels mehrere erste Kathodenregionen 82 eines ersten Leitfähigkeitstyps, die voneinander getrennt sind, und mehrere zweite Kathodenregionen 83, die voneinander getrennt sind, wobei die ersten Kathodenregionen und die zweiten Kathodenregionen in Kontakt mit der unteren Fläche 23 und unter den Driftregionen 18 vorgesehen sind. Die Halbleitervorrichtung 200 kann mit den Hochkonzentrationsregionen 19 nicht versehen sein. Außerdem kann in einem Fall, in dem die Halbleitervorrichtung 200 nicht mit der Hochkonzentrationsregion 19 versehen ist, die Halbleitervorrichtung 200 nicht mit den Dummygrabenteilen 30 versehen sein.
  • 12D zeigt ein Beispiel einer Querschnittansicht entlang einer Linie bb-bb' in 12B. Der Querschnitt bb-bb' ist die XZ-Ebene, die durch eine Linie bb"-bb''' in 12C verläuft. In der Halbleitervorrichtung 200 des vorliegenden Beispiels ist die potenzialfreie Region 17 von der Endposition P6 zur Endposition P6' in der X-Achsenrichtung über der ersten Kathodenregion 82 im Querschnitt bb-bb' durchgängig vorgesehen. Die potenzialfreie Region 17 kann derart vorgesehen sein, dass sie in Kontakt mit der ersten Kathodenregion 82 ist.
  • Die zweite Kathodenregion 83 auf der Positivseite der X-Achsenrichtung in 12D kann sich zur Außenperipherieregion 74 auf der Positivseite der X-Achsenrichtung in 12A erstrecken. Außerdem kann sich die zweite Kathodenregion 83 auf der Negativseite der X-Achsenrichtung zur Außenperipherieregion 74 auf der Negativseite der X-Achsenrichtung in 12A erstrecken. Unterhalb der Außenperipherieregion 74 kann die untere Fläche 23 mit einer Abschlussregion eines ersten Leitfähigkeitstyps, von der eine Dotierungskonzentration kleiner ist als die der ersten Kathodenregion 82, anstatt der zweiten Kathodenregion 83 versehen sein. Die Dotierungskonzentration in der Abschlussregion kann 1/10 der Dotierungskonzentration in der ersten Kathodenregion 82 oder weniger betragen.
  • In der Halbleitervorrichtung 200 des vorliegenden Beispiels sind die potenzialfreien Regionen 17 derart vorgesehen, dass sie voneinander getrennt sind und auf alle der ersten Kathodenregionen 82 verteilt sind und für alle der ersten Kathodenregionen 82 über den ersten Kathodenregionen 82 vorgesehen sind. Daher ist es möglich, die Stoßspannung nach einer Umkehrerholung der Halbleitervorrichtung 200 zu unterdrücken.
  • 13A zeigt ein weiteres Beispiel der oberen Fläche der Halbleitervorrichtung 200 gemäß der vorliegenden Ausführungsform. Die Halbleitervorrichtung 200 des vorliegenden Beispiels unterscheidet sich von der Halbleitervorrichtung 200, die in 12A gezeigt ist, darin, dass die erste Kathodenregion 82 von einer Endregion einer Diodeneinheitsstruktur, die in der Region E2 gezeigt ist, auf der Positivseite der Y-Achsenrichtung zu einer Endregion auf der Negativseite der Halbleitervorrichtung 200, die in 12A gezeigt ist, durchgängig vorgesehen ist. Außerdem unterscheidet sich die Halbleitervorrichtung 200 des vorliegenden Beispiels von der Halbleitervorrichtung 200, die in 12A gezeigt ist, darin, dass sich die ersten Kathodenregionen 82 mit den zweiten Kathodenregionen 83 in der X-Achsenrichtung in der Halbleitervorrichtung 200, die in 12A gezeigt ist, abwechseln.
  • 13B ist eine vergrößerte Ansicht der Region E2 in 13A. Wie gezeigt in 13B, ist in der Halbleitervorrichtung 200 des vorliegenden Beispiels die erste Kathodenregion 82 von einer Endregion einer Diodeneinheitsstruktur auf der Positivseite der Y-Achsenrichtung zu einer Endregion auf der Negativseite durchgängig vorgesehen. Außerdem wechseln sich die ersten Kathodenregionen 82 mit den zweiten Kathodenregionen 83 in der X-Achsenrichtung ab.
  • In der Halbleitervorrichtung 200 des vorliegenden Beispiels sind die potenzialfreien Regionen 17 von oben auf das Halbleitersubstrat 10 gesehen auf den Innenseiten der ersten Kathodenregionen 82 vorgesehen. Die zehn potenzialfreien Regionen 17 sind in der X-Achsenrichtung vorgesehen. Die potenzialfreien Regionen 17 sind über den ersten Kathodenregionen 82 vorgesehen. Die potenzialfreien Regionen 17 können derart vorgesehen sein, dass sie in Kontakt mit den ersten Kathodenregionen 82 sind.
  • 13C zeigt ein Beispiel einer Querschnittansicht entlang einer Linie cc-cc' in 13B. In der Halbleitervorrichtung 200 des vorliegenden Beispiels ist die erste Kathodenregion 82 in der Y-Achsenrichtung von einer Endregion der Halbleitervorrichtung 200 auf der Positivseite der Y-Achsenrichtung zu einer Endregion auf der Negativseite im Querschnitt cc-cc' durchgängig vorgesehen. Eine Breite Wch2 der ersten Kathodenregion 82 in der Y-Achsenrichtung ist die gleiche wie die Breite WF der Halbleitervorrichtung 200 in der Y-Achsenrichtung.
  • 13D zeigt ein Beispiel einer Querschnittansicht entlang einer Linie dd-dd' in 13B. Der Querschnitt dd-dd' ist die XZ-Ebene, die durch eine Linie dd"-dd''' in 13C verläuft. In der Halbleitervorrichtung 200 des vorliegenden Beispiels wechseln sich die ersten Kathodenregionen 82 mit den zweiten Kathodenregionen 83 in der X-Achsenrichtung in Kontakt mit der unteren Fläche 23 ab. Außerdem ist die potenzialfreie Region 17 über der ersten Kathodenregion 82 in Kontakt mit der ersten Kathodenregion 82 vorgesehen. Daher ist es möglich, die Stoßspannung nach einer Umkehrerholung der Halbleitervorrichtung 200 zu unterdrücken.
  • 14A zeigt ein weiteres Beispiel der oberen Fläche der Halbleitervorrichtung 200 gemäß der vorliegenden Ausführungsform. In der Halbleitervorrichtung 200 des vorliegenden Beispiels sind die ersten Kathodenregionen 82 von oben auf das Halbleitersubstrat 10 gesehen voneinander getrennt und in einer Gitterform vorgesehen. 14A zeigt ein Beispiel, in dem die zehn ersten Kathodenregionen 82 in der X-Achsenrichtung vorgesehen sind und die drei ersten Kathodenregionen 82 in der Y-Achsenrichtung in einer Diodeneinheitsstruktur in der Region E3 vorgesehen sind.
  • 14B ist eine vergrößerte Ansicht der Region E3 in 14A. Wie gezeigt in 14B, sind in der Halbleitervorrichtung 200 des vorliegenden Beispiels, die potenzialfreien Regionen 17 von oben auf das Halbleitersubstrat 10 gesehen auf den Innenseiten der ersten Kathodenregionen 82 vorgesehen. Die zehn potenzialfreien Regionen 17 sind in der X-Achsenrichtung vorgesehen und die drei potenzialfreien Regionen 17 sind in der Y-Achsenrichtung vorgesehen.
  • Von oben auf das Halbleitersubstrat 10 gesehen ist die zweite Kathodenregion 83 zwischen den zwei ersten Kathodenregionen 82 aneinander angrenzend in der Y-Achsenrichtung vorgesehen. Eine dritte Kathodenregion 84 eines zweiten Leitfähigkeitstyps ist zwischen den zwei ersten Kathodenregionen 82 aneinander angrenzend in der X-Achsenrichtung vorgesehen. Die dritte Kathodenregion 84 ist zudem zwischen den zwei zweiten Kathodenregionen 83 aneinander angrenzend in der X-Achsenrichtung von oben auf das Halbleitersubstrat 10 gesehen vorgesehen.
  • Die dritte Kathodenregion 84 ist beispielsweise der Typ P+. Eine Dotierungskonzentration in der dritten Kathodenregion 84 kann die gleiche wie die Dotierungskonzentration in der zweiten Kathodenregion 83 sein. Die zweite Kathodenregion 83 und die dritte Kathodenregion 84 können als Kathodenregionen gekoppelt sein, welche die gleiche Dotierungskonzentration aufweisen.
  • 14C zeigt ein Beispiel einer Querschnittansicht entlang einer Linie ee-ee' in 14B. Die Konfiguration im Querschnitt ee-ee' der Halbleitervorrichtung 200 des vorliegenden Beispiels ist die gleiche wie die Konfiguration im Querschnitt aa-aa' der Halbleitervorrichtung 200, die in 12C gezeigt ist.
  • 14D zeigt ein Beispiel einer Querschnittansicht entlang einer Linie ff-ff in 14B. Der Querschnitt ff-ff ist die XZ-Ebene, die durch eine Linie ff ‚‘‘-ff" in 14C verläuft. Die Konfiguration im Querschnitt ff-ff der Halbleitervorrichtung 200 des vorliegenden Beispiels unterscheidet sich von der Konfiguration im Querschnitt dd-dd', die in 13D gezeigt ist, darin, dass die dritten Kathodenregionen 84 anstatt der zweiten Kathodenregion 83 im Querschnitt dd-dd', der in 13D gezeigt ist, vorgesehen sind.
  • In der Halbleitervorrichtung 200 des vorliegenden Beispiels wechseln sich die ersten Kathodenregionen 82 mit der dritten Kathodenregion 84 in Kontakt mit der unteren Fläche 23 in der X-Achsenrichtung ab und die potenzialfreien Regionen 17 sind über den ersten Kathodenregionen 82 in Kontakt mit den ersten Kathodenregionen 82 vorgesehen. Daher ist es möglich, die Stoßspannung nach einer Umkehrerholung der Halbleitervorrichtung 200 zu unterdrücken.
  • 15A zeigt ein weiteres Beispiel der oberen Fläche der Halbleitervorrichtung 200 gemäß der vorliegenden Ausführungsform. Die Halbleitervorrichtung 200, die in 15A gezeigt ist, unterscheidet sich von der Halbleitervorrichtung 200, die in 12A gezeigt ist, darin, dass die potenzialfreie Region 17 in der Halbleitervorrichtung 200, die in 12A gezeigt ist, nicht vorgesehen ist. In der Halbleitervorrichtung 200 des vorliegenden Beispiels sind die Einheitsstrukturen von Dioden in der Region E4 in der Y-Achsenrichtung angeordnet.
  • 15B ist eine vergrößerte Ansicht einer Region E4 in 15A. Wie gezeigt in 15B, sind in der Halbleitervorrichtung 200 des vorliegenden Beispiels die zweiten Kathodenregionen 83 entsprechend derart vorgesehen, dass sie in Kontakt mit der unteren Fläche 23 auf den Positiv- und Negativseiten der X-Achsenrichtung in der ersten Kathodenregion 82 sind. Die zweite Kathodenregion 83 kann mit der zweiten Kathodenregion 83 neben der ersten Kathodenregion 82 in der Y-Achsenrichtung gekoppelt sein.
  • 15C zeigt ein Beispiel eines Querschnitts gg-gg' in 15B. Die Konfiguration im Querschnitt gg-gg' der Halbleitervorrichtung 200 des vorliegenden Beispiels unterscheidet sich von der Konfiguration im Querschnitt aa-aa', der in 12C gezeigt ist, darin, dass die potenzialfreie Region 17 über der ersten Kathodenregion 82 im Querschnitt aa-aa', der in 12C gezeigt ist, nicht vorgesehen ist.
  • 15D zeigt ein Beispiel einer Querschnittansicht entlang einer Linie hh-hh' in 15B. Der Querschnitt hh-hh' ist die XZ-Ebene, die durch eine Linie hh"-hh''' in 15C verläuft.
  • Die Konfiguration im Querschnitt hh-hh' der Halbleitervorrichtung 200 des vorliegenden Beispiels ist die gleiche wie die Konfiguration im Querschnitt b-b' der Halbleitervorrichtung 100, die in 2E gezeigt ist, außer dass die potenzialfreien Regionen 17 nicht vorgesehen sind, die Kollektorregionen 22 an beiden Enden in der X-Achsenrichtung nicht vorgesehen sind und die zweiten Kathodenregionen 83 stattdessen in der Halbleitervorrichtung 100, die in 2E gezeigt ist, vorgesehen sind.
  • Die Halbleitervorrichtung 200 des vorliegenden Beispiels umfasst die ersten Kathodenregionen 82 und die zweiten Kathodenregionen 83 in Kontakt mit der unteren Fläche 23. Die zweiten Kathodenregionen 83 sind an beiden Enden in der X-Achsenrichtung vorgesehen. Die erste Kathodenregion 82 ist zwischen den zweiten Kathodenregionen 83 in der X-Achsenrichtung angeordnet. Die zweite Kathodenregion 83 unterscheidet sich von der ersten Kathodenregion 82 in Form des Leitfähigkeitstyps oder der Dotierungskonzentration. Daher ist es möglich, die Stoßspannung nach einer Umkehrerholung der Halbleitervorrichtung 200 zu unterdrücken.
  • 16A zeigt ein weiteres Beispiel der oberen Fläche der Halbleitervorrichtung 200 gemäß der vorliegenden Ausführungsform. Die Halbleitervorrichtung 200 des vorliegenden Beispiels unterscheidet sich von der Halbleitervorrichtung 200, die in 13A gezeigt ist, darin, dass die potenzialfreien Regionen 17 in der Halbleitervorrichtung 200, die in 13A gezeigt ist, nicht vorgesehen sind. In der Halbleitervorrichtung 200 des vorliegenden Beispiels sind die Einheitsstrukturen von Dioden in der Region E5 in der Y-Achsenrichtung angeordnet.
  • 16B ist eine vergrößerte Ansicht einer Region E5 in 16A. Wie gezeigt in 16B, ist in der Halbleitervorrichtung 200 des vorliegenden Beispiels die erste Kathodenregion 82 von einer Endregion einer Diodeneinheitsstruktur auf der Positivseite der Y-Achsenrichtung zu einer Endregion auf der Negativseite durchgängig vorgesehen. Außerdem wechseln sich die ersten Kathodenregionen 82 mit den zweiten Kathodenregionen 83 in der X-Achsenrichtung ab.
  • 16C zeigt ein Beispiel einer Querschnittansicht entlang einer Linie ii-ii' in 16B. Die Konfiguration im Querschnitt ii-ii' der Halbleitervorrichtung 200 des vorliegenden Beispiels unterscheidet sich von der Konfiguration im Querschnitt cc-cc', der in 13C gezeigt ist, darin, dass die potenzialfreie Region 17 über der ersten Kathodenregion 82 im Querschnitt cc-cc', der in 13C gezeigt ist, nicht vorgesehen ist.
  • 16D zeigt ein Beispiel einer Querschnittansicht entlang einer Linie jj-jj' in 16B. Der jj -jj' Querschnitt ist die XZ-Ebene, die eine Leitung jj" -jj''' in 16C weitergibt. In der Halbleitervorrichtung 200 des vorliegenden Beispiels wechseln sich die ersten Kathodenregionen 82 mit den zweiten Kathodenregionen 83 in der X-Achsenrichtung in Kontakt mit der unteren Fläche 23 ab. Daher ist es möglich, die Stoßspannung nach einer Umkehrerholung der Halbleitervorrichtung 200 zu unterdrücken.
  • 17A zeigt ein weiteres Beispiel der oberen Fläche der Halbleitervorrichtung 200 gemäß der vorliegenden Ausführungsform. Die Halbleitervorrichtung 200 des vorliegenden Beispiels unterscheidet sich von der Halbleitervorrichtung 200, die in 14A gezeigt ist, darin, dass die potenzialfreien Regionen 17 in der Halbleitervorrichtung 200, die in 14A gezeigt ist, nicht vorgesehen sind. In der Halbleitervorrichtung 200 des vorliegenden Beispiels sind die Einheitsstrukturen von Dioden in der Region E6 in der Y-Achsenrichtung angeordnet.
  • 17B ist eine vergrößerte Ansicht einer Region E6 in 17A. Wie gezeigt in 17B, sind in der Diodeneinheitsstruktur der Halbleitervorrichtung 200 des vorliegenden Beispiels die ersten Kathodenregionen 82 von oben auf das Halbleitersubstrat 10 gesehen voneinander getrennt und in einer Gitterform vorgesehen.
  • 17C zeigt ein Beispiel einer Querschnittansicht entlang einer Linie kk-kk' in 17B. Die Konfiguration im Querschnitt kk-kk' der Halbleitervorrichtung 200 des vorliegenden Beispiels ist die gleiche wie die Konfiguration im Querschnitt gg-gg' der Halbleitervorrichtung 200, die in 15C gezeigt ist.
  • 17D zeigt ein Beispiel einer Querschnittansicht entlang einer Linie mm-mm' in 17B
  • Der Querschnitt mm-mm' ist die XZ-Ebene, die durch eine Linie mm"-mm''' in 17C verläuft. Die Konfiguration im Querschnitt mm-mm' der Halbleitervorrichtung 200 des vorliegenden Beispiels unterscheidet sich von der Konfiguration im Querschnitt jj-jj', der in 16D gezeigt ist, darin, dass die dritten Kathodenregionen 84 anstatt der zweiten Kathodenregionen 83 im Querschnitt jj-jj' der Halbleitervorrichtung 200, die in 16D gezeigt ist, vorgesehen sind.
  • In der Halbleitervorrichtung 200 des vorliegenden Beispiels wechseln sich die ersten Kathodenregionen 82 mit den dritten Kathodenregionen 84 in der X-Achsenrichtung in Kontakt mit der unteren Fläche 23 ab. Daher ist es möglich, die Stoßspannung nach einer Umkehrerholung der Halbleitervorrichtung 200 zu unterdrücken.
  • Während die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben wurden, ist der technische Umfang der vorliegenden Erfindung nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen begrenzt. Einem Fachmann ist offensichtlich, dass verschiedene Abänderungen und Verbesserungen zu den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen hinzugefügt werden können. Es ist aus dem Umfang der Ansprüche auch offensichtlich, dass die Ausführungsformen, zu denen solche Abänderungen oder Verbesserungen hinzugefügt werden, im technischen Umfang der Erfindung beinhaltet sein können.
  • Die Operationen, Verfahrensweisen, Schritte und Stufen jedes Prozesses, die durch eine Vorrichtung, ein System, Programm und Verfahren ausgeführt werden, die in den Ansprüchen, Ausführungsformen oder Diagrammen gezeigt sind, können in jeder Reihenfolge ausgeführt werden, solange die Reihenfolge nicht durch „vor“, „vorher“ oder dergleichen angegeben wird und solange der Ausgang von einem vorhergehenden Prozess nicht in einem späteren Prozess verwendet wird. Selbst wenn der Verfahrensablauf unter Verwendung von Ausdrücken, wie beispielsweise „zuerst“ oder „als Nächstes“ in den Ansprüchen, Ausführungsformen oder Diagrammen beschrieben ist, heißt das nicht zwangsläufig, dass der Prozess in dieser Reihenfolge ausgeführt werden muss.
  • Bezugszeichenliste
    • 10
    Halbleitersubstrat,
    11
    Wannenregion ,
    12
    Emitterregion,
    14
    Basisregion,
    15
    Kontaktregion,
    17
    Potenzialfreie Region,
    18
    Driftregion,
    20
    Pufferregion,
    21
    Obere Fläche,
    22
    Kollektorregion,
    23
    Untere Fläche,
    24
    Kollektorelektrode,
    29
    Linearer Abschnitt,
    30
    Dummygrabenteil,
    31
    Kantenabschnitt,
    32
    Dummydielektrikumfilm,
    34
    Leitfähiger Dummyabschnitt,
    38
    Zwischenschichtdielektrikumfilm,
    39
    Linearer Abschnitt,
    40
    Gategrabenteil,
    41
    Kantenabschnitt,
    48
    Gateverteiler,
    49
    Kontaktloch,
    50
    Gatemetallschicht,
    52
    Emitterelektrode,
    53
    Kelvin-Pad,
    54
    Kontaktloch,
    55
    Gatepad,
    56
    Kontaktloch,
    58
    Stromerfassungspad,
    59
    Stromerfassungsteil,
    60
    Mesateil,
    70
    Transistorabschnitt,
    72
    Aktiver Abschnitt,
    74
    Außenperipherieregion,
    76
    Äußeres Peripherieende,
    80
    Diodenabschnitt,
    81
    Kathodenregion,
    82
    Erste Kathodenregion,
    83
    Zweite Kathodenregion,
    84
    Dritte Kathodenregion,
    90
    Temperaturerfassungsteil,
    92
    Temperaturerfassungsdraht,
    94
    Temperaturmesspad,
    96
    Detektionsteil,
    100
    Halbleitervorrichtung,
    200
    Halbleitervorrichtung.

Claims (20)

  1. Halbleitervorrichtung umfassend: ein Halbleitersubstrat; einen Transistorabschnitt, der auf dem Halbleitersubstrat vorgesehen ist; und einen Diodenabschnitt, der auf dem Halbleitersubstrat vorgesehen ist, wobei der Diodenabschnitt und der Transistorabschnitt in einer vorbestimmten Anordnungsrichtung angeordnet sind, wobei der Diodenabschnitt umfasst: eine Driftregion eines ersten Leitfähigkeitstyps, die in dem Halbleitersubstrat vorgesehen ist; eine Basisregion eines zweiten Leitfähigkeitstyps, die in Kontakt mit einer oberen Fläche des Halbleitersubstrats ist und über der Driftregion vorgesehen ist; mehrere erste Kathodenregionen eines ersten Leitfähigkeitstyps, die voneinander getrennt sind, und mehrere zweite Kathodenregionen, die voneinander getrennt sind und einen anderen Leitfähigkeitstyp als die ersten Kathodenregionen aufweisen, wobei die mehreren ersten Kathodenregionen und die mehreren zweiten Kathodenregionen mit einer unteren Fläche des Halbleitersubstrats in Kontakt sind und unter der Driftregion vorgesehen sind; und mehrere potenzialfreie Regionen eines zweiten Leitfähigkeitstyps, die derart vorgesehen sind, dass sie voneinander getrennt und auf alle ersten Kathodenregionen verteilt sind und derart angeordnet sind, dass sie mindestens teilweise die ersten Kathodenregionen überlappen.
  2. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, wobei die potenzialfreien Regionen jeweils derart vorgesehen sind, dass sie von oben auf das Halbleitersubstrat gesehen sowohl eine entsprechende der ersten Kathodenregionen als auch eine der zweiten Kathodenregionen neben dieser ersten Kathodenregion überlappen.
  3. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei sich die ersten Kathodenregionen von oben auf das Halbleitersubstrat gesehen über die potenzialfreien Regionen hinaus in der Anordnungsrichtung erstrecken.
  4. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 3, wobei die ersten Kathodenregionen derart angeordnet sind, dass sie sich von oben auf das Halbleitersubstrat gesehen mit den zweiten Kathodenregionen in einer Ausdehnungsrichtung orthogonal zur Anordnungsrichtung abwechseln; und die mehreren potenzialfreien Regionen jeweils in der Ausdehnungsrichtung derart vorgesehen sind, dass sie von oben auf das Halbleitersubstrat gesehen sowohl eine entsprechende der ersten Kathodenregionen als auch eine der zweiten Kathodenregionen neben dieser ersten Kathodenregion überlappen.
  5. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 4, wobei sich die potenzialfreien Regionen von oben auf das Halbleitersubstrat gesehen über die ersten Kathodenregionen in der Ausdehnungsrichtung hinaus erstrecken.
  6. Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei sich die ersten Kathodenregionen über die potenzialfreien Regionen hinaus in einer zur Anordnungsrichtung orthogonalen Ausdehnungsrichtung erstrecken.
  7. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 6, wobei die ersten Kathodenregionen derart angeordnet sind, dass sie sich von oben auf das Halbleitersubstrat gesehen mit den zweiten Kathodenregionen in der Anordnungsrichtung abwechseln; und die mehreren potenzialfreien Regionen jeweils in der Anordnungsrichtung derart vorgesehen sind, dass sie von oben auf das Halbleitersubstrat gesehen sowohl eine entsprechende der ersten Kathodenregionen als auch eine der zweiten Kathodenregionen neben dieser ersten Kathodenregion überlappen.
  8. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 7, wobei sich die potenzialfreien Regionen von oben auf das Halbleitersubstrat gesehen in der Anordnungsrichtung über die ersten Kathodenregionen hinaus erstrecken.
  9. Halbleitervorrichtung umfassend: ein Halbleitersubstrat; einen Transistorabschnitt, der auf dem Halbleitersubstrat vorgesehen ist; und einen Diodenabschnitt, der auf dem Halbleitersubstrat vorgesehen ist, wobei der Diodenabschnitt und der Transistorabschnitt in einer vorbestimmten Anordnungsrichtung angeordnet sind, wobei der Diodenabschnitt umfasst: eine Driftregion eines ersten Leitfähigkeitstyps, die in dem Halbleitersubstrat vorgesehen ist; eine Basisregion eines zweiten Leitfähigkeitstyps, die in Kontakt mit einer oberen Fläche des Halbleitersubstrats ist und über der Driftregion vorgesehen ist; eine erste Kathodenregion eines ersten Leitfähigkeitstyps, die in Kontakt mit einer unteren Fläche des Halbleitersubstrats ist und unter der Driftregion vorgesehen ist; und eine zweite Kathodenregion eines zweiten Leitfähigkeitstyps oder eine dritte Kathodenregion eines zweiten Leitfähigkeitstyps, die in Kontakt mit der unteren Fläche des Halbleitersubstrats ist und unter der Driftregion vorgesehen ist; und die zweite Kathodenregion oder die dritte Kathodenregion derart vorgesehen ist, dass sie der ersten Kathodenregion in einer Richtung orthogonal zur Anordnungsrichtung zugewandt ist und in Kontakt mit der unteren Fläche des Halbleitersubstrats ist.
  10. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 9, wobei der Diodenabschnitt umfasst: eine zweite Kathodenregion eines zweiten Leitfähigkeitstyps, die in Kontakt mit der unteren Fläche des Halbleitersubstrats ist und unter der Driftregion vorgesehen ist, wobei die zweite Kathodenregion zwischen ersten Kathodenregionen angeordnet ist und die ersten Kathodenregionen jeweils die erste Kathodenregion sind; und eine dritte Kathodenregion eines zweiten Leitfähigkeitstyps, die in Kontakt mit der unteren Fläche des Halbleitersubstrats ist und unter der Driftregion vorgesehen ist, wobei die erste Kathodenregion und die zweite Kathodenregion zwischen dritten Kathodenregionen angeordnet ist und die dritten Kathodenregionen jeweils die dritte Kathodenregion sind, und eine Breite der dritten Kathodenregion von oben auf das Halbleitersubstrat gesehen in der Anordnungsrichtung größer ist als eine Breite der zweiten Kathodenregion in der Anordnungsrichtung.
  11. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 10, wobei eine Breite der zweiten Kathodenregion von oben auf das Halbleitersubstrat gesehen in einer Richtung, in der die erste Kathodenregion und die zweite Kathodenregion zwischen den dritten Kathodenregionen angeordnet sind, größer ist als die Breite der zweiten Kathodenregion in der Anordnungsrichtung.
  12. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, wobei die Halbleitervorrichtung mehrere zweite Kathodenregionen und mehrere dritten Kathodenregionen umfasst und die mehreren zweiten Kathodenregionen jeweils die zweite Kathodenregion und die mehreren dritten Kathodenregionen jeweils die dritte Kathodenregion sind und die mehreren zweiten Kathodenregionen von oben auf das Halbleitersubstrat gesehen in Kontakt mit den mehreren dritten Kathodenregionen sind.
  13. Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei eine Dotierungskonzentration der dritten Kathodenregion die gleiche wie eine Dotierungskonzentration der zweiten Kathodenregion ist.
  14. Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 13, wobei ein Verhältnis, ausgedrückt in Prozent, einer Gesamtfläche der zweiten Kathodenregion und der dritten Kathodenregion zu einer Gesamtfläche der ersten Kathodenregion, der zweiten Kathodenregion und der dritten Kathodenregion 10 % oder mehr und 40 % oder weniger beträgt.
  15. Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 14, wobei die erste Kathodenregion derart vorgesehen ist, dass sie sich mit der dritten Kathodenregion in einer zur Anordnungsrichtung orthogonalen Richtung abwechselt.
  16. Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 15, wobei die dritte Kathodenregion derart vorgesehen ist, dass sie in Kontakt mit einem Endabschnitt von jeder von mehreren zweiten Kathodenregionen ist, wobei die mehreren zweiten Kathodenregionen jeweils die zweite Kathodenregion sind.
  17. Halbleitervorrichtung umfassend: ein Halbleitersubstrat; und einen oder mehr Diodenabschnitte, die auf dem Halbleitersubstrat vorgesehen sind, wobei die Diodenabschnitte jeweils umfassen: eine Driftregion eines ersten Leitfähigkeitstyps, die in dem Halbleitersubstrat vorgesehen ist; eine Basisregion eines zweiten Leitfähigkeitstyps, die in Kontakt mit einer oberen Fläche des Halbleitersubstrats ist und über der Driftregion vorgesehen ist; mehrere erste Kathodenregionen eines ersten Leitfähigkeitstyps, die voneinander getrennt sind, und mehrere zweite Kathodenregionen, die voneinander getrennt sind und einen anderen Leitfähigkeitstyp als die ersten Kathodenregionen aufweisen, wobei die mehreren ersten Kathodenregionen und die mehreren zweiten Kathodenregionen mit einer unteren Fläche des Halbleitersubstrats in Kontakt sind und unter der Driftregion vorgesehen sind; und mehrere potenzialfreie Regionen eines zweiten Leitfähigkeitstyps, die derart vorgesehen sind, dass sie voneinander getrennt sind und auf alle ersten Kathodenregionen verteilt sind und derart angeordnet sind, dass sie mindestens teilweise die ersten Kathodenregionen überlappen.
  18. Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1, 2 und 17, wobei ein Verhältnis, ausgedrückt in Prozent, einer Fläche von jeder der potenzialfreien Regionen zu einer Fläche von jeder der ersten Kathodenregionen von oben auf das Halbleitersubstrat gesehen 80 % oder mehr und 90 % oder weniger beträgt.
  19. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei eine Breite von jeder der potenzialfreien Regionen in der Anordnungsrichtung 89 % oder mehr und 95 % oder weniger einer Breite von jeder der ersten Kathodenregionen in der Anordnungsrichtung beträgt.
  20. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei eine Breite von jeder der potenzialfreien Regionen in einer zur Anordnungsrichtung orthogonalen Ausdehnungsrichtung 89 % oder mehr und 95 % oder weniger einer Breite von jeder der ersten Kathodenregionen in der Ausdehnungsrichtung beträgt.
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