DE112019003399T5 - Halbleitervorrichtung - Google Patents

Halbleitervorrichtung Download PDF

Info

Publication number
DE112019003399T5
DE112019003399T5 DE112019003399.9T DE112019003399T DE112019003399T5 DE 112019003399 T5 DE112019003399 T5 DE 112019003399T5 DE 112019003399 T DE112019003399 T DE 112019003399T DE 112019003399 T5 DE112019003399 T5 DE 112019003399T5
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
region
area
section
semiconductor substrate
semiconductor device
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE112019003399.9T
Other languages
English (en)
Inventor
Yosuke Sakurai
Seiji Noguchi
Toru AJIKI
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fuji Electric Co Ltd filed Critical Fuji Electric Co Ltd
Publication of DE112019003399T5 publication Critical patent/DE112019003399T5/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/02—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers
    • H01L27/04—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body
    • H01L27/06—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body including a plurality of individual components in a non-repetitive configuration
    • H01L27/0611—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body including a plurality of individual components in a non-repetitive configuration integrated circuits having a two-dimensional layout of components without a common active region
    • H01L27/0641—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body including a plurality of individual components in a non-repetitive configuration integrated circuits having a two-dimensional layout of components without a common active region without components of the field effect type
    • H01L27/0647—Bipolar transistors in combination with diodes, or capacitors, or resistors, e.g. vertical bipolar transistor and bipolar lateral transistor and resistor
    • H01L27/0652—Vertical bipolar transistor in combination with diodes, or capacitors, or resistors
    • H01L27/0664—Vertical bipolar transistor in combination with diodes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/02—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers
    • H01L27/04—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body
    • H01L27/06—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body including a plurality of individual components in a non-repetitive configuration
    • H01L27/07—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body including a plurality of individual components in a non-repetitive configuration the components having an active region in common
    • H01L27/0705—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body including a plurality of individual components in a non-repetitive configuration the components having an active region in common comprising components of the field effect type
    • H01L27/0727—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body including a plurality of individual components in a non-repetitive configuration the components having an active region in common comprising components of the field effect type in combination with diodes, or capacitors or resistors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/06—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions
    • H01L29/08—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions with semiconductor regions connected to an electrode carrying current to be rectified, amplified or switched and such electrode being part of a semiconductor device which comprises three or more electrodes
    • H01L29/083—Anode or cathode regions of thyristors or gated bipolar-mode devices
    • H01L29/0834—Anode regions of thyristors or gated bipolar-mode devices, e.g. supplementary regions surrounding anode regions
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/36—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the concentration or distribution of impurities in the bulk material
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/40—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/41—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape, relative sizes or dispositions
    • H01L29/423—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape, relative sizes or dispositions not carrying the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/42312—Gate electrodes for field effect devices
    • H01L29/42316—Gate electrodes for field effect devices for field-effect transistors
    • H01L29/4232—Gate electrodes for field effect devices for field-effect transistors with insulated gate
    • H01L29/42356—Disposition, e.g. buried gate electrode
    • H01L29/4236—Disposition, e.g. buried gate electrode within a trench, e.g. trench gate electrode, groove gate electrode
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/70—Bipolar devices
    • H01L29/72—Transistor-type devices, i.e. able to continuously respond to applied control signals
    • H01L29/739—Transistor-type devices, i.e. able to continuously respond to applied control signals controlled by field-effect, e.g. bipolar static induction transistors [BSIT]
    • H01L29/7393—Insulated gate bipolar mode transistors, i.e. IGBT; IGT; COMFET
    • H01L29/7395—Vertical transistors, e.g. vertical IGBT
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/70—Bipolar devices
    • H01L29/72—Transistor-type devices, i.e. able to continuously respond to applied control signals
    • H01L29/739—Transistor-type devices, i.e. able to continuously respond to applied control signals controlled by field-effect, e.g. bipolar static induction transistors [BSIT]
    • H01L29/7393—Insulated gate bipolar mode transistors, i.e. IGBT; IGT; COMFET
    • H01L29/7395—Vertical transistors, e.g. vertical IGBT
    • H01L29/7396—Vertical transistors, e.g. vertical IGBT with a non planar surface, e.g. with a non planar gate or with a trench or recess or pillar in the surface of the emitter, base or collector region for improving current density or short circuiting the emitter and base regions
    • H01L29/7397—Vertical transistors, e.g. vertical IGBT with a non planar surface, e.g. with a non planar gate or with a trench or recess or pillar in the surface of the emitter, base or collector region for improving current density or short circuiting the emitter and base regions and a gate structure lying on a slanted or vertical surface or formed in a groove, e.g. trench gate IGBT
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/06—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions
    • H01L29/0684—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions characterised by the shape, relative sizes or dispositions of the semiconductor regions or junctions between the regions
    • H01L29/0692—Surface layout
    • H01L29/0696—Surface layout of cellular field-effect devices, e.g. multicellular DMOS transistors or IGBTs
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/40—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/402—Field plates
    • H01L29/407—Recessed field plates, e.g. trench field plates, buried field plates

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)

Abstract

Es wird eine Halbleitervorrichtung geschaffen, die Folgendes umfasst: ein Halbleitersubstrat; einen Transistorabschnitt, der einen Emitterbereich auf der Oberseite des Halbleitersubstrats enthält; einen Diodenabschnitt, der einen Kathodenbereich auf der Unterseite des Halbleitersubstrats und einen Überlappungsbereich eines zweiten Leitfähigkeitstyps in einem Bereich außer dem Kathodenbereich enthält und neben dem Transistorabschnitt in einer voreingestellten Anordnungsrichtung auf der Oberseite des Halbleitersubstrats angeordnet ist; und eine dielektrische Zwischenschicht, die zwischen dem Halbleitersubstrat und einer Emitterelektrode vorgesehen ist und ein Kontaktloch zum Verbinden der Emitterelektrode und des Diodenabschnitts enthält. Der Überlappungsbereich ist derart vorgesehen, dass er eine erste Länge zwischen dem Ende des Emitterbereichs und dem Ende des Kathodenbereichs und eine zweite Länge, die kürzer als die erste Länge ist, zwischen dem Ende des Kontaktlochs und dem Ende des Kathodenbereichs besitzt.

Description

  • HINTERGRUND
  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Halbleitervorrichtung.
  • VERWANDTES GEBIET
  • Es ist bereits eine Halbleitervorrichtung bekannt, in der ein Transistorabschnitt wie z. B. ein Bipolartransistor mit isoliertem Gate (IGBT) und ein Diodenabschnitt wie z. B. eine Freilaufdiode (FWD) in einem gemeinsamen Halbleitersubstrat vorgesehen sind (siehe z. B. Patentliteratur 1 bis 5).
    • Patentliteratur 1: WO 2017/155122
    • Patentliteratur 2: Japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 2017-11001
    • Patentliteratur 3: WO 2015/068203
    • Patentliteratur 4: Japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 2017-45949
    • Patentliteratur 5: Japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 2012-69579
  • Eine Halbleitervorrichtung besitzt bevorzugt eine hohe Lawinenfestigkeit. [ALLGEMEINE OFFENBARUNG]
  • In einem ersten Aspekt der Erfindung wird, um das oben beschriebenen Problem zu lösen, eine Halbleitervorrichtung geschaffen, die ein Halbleitersubstrat enthält, das mit einem Driftbereich eines ersten Leitfähigkeitstyps versehen ist. Die Halbleitervorrichtung kann mit einem Transistorabschnitt versehen sein, der einen Emitterbereich eines ersten Leitfähigkeitstyps enthält, der in einem Bereich, der mit einer Oberseite des Halbleitersubstrats in Kontakt ist, eine höhere Dotierungskonzentration als der Driftbereich aufweist. Die Halbleitervorrichtung kann mit einem Diodenabschnitt versehen sein, der einen Kathodenbereich eines ersten Leitfähigkeitstyps enthält, der in einem Bereich, der mit einer Unterseite des Halbleitersubstrats in Kontakt ist, eine höhere Dotierungskonzentration als der Driftbereich aufweist, einen Überlappungsbereich eines zweiten Leitfähigkeitstyps in einem Bereich außer dem Kathodenbereich enthält und neben dem Transistorabschnitt in einer voreingestellten Anordnungsrichtung in einer Oberseite des Halbleitersubstrats angeordnet ist. Die Halbleitervorrichtung kann mit einer Emitterelektrode versehen sein, die über dem Halbleitersubstrat angeordnet ist. Die Halbleitervorrichtung kann mit einer dielektrischen Zwischenschicht versehen sein, die zwischen dem Halbleitersubstrat und der Emitterelektrode vorgesehen ist und mit einem Kontaktloch zum Verbinden der Emitterelektrode und des Diodenabschnitts versehen ist. Der Kathodenbereich kann auf einer mittleren Seite des Diodenabschnitts vom Ende des Emitterbereichs in der Anordnungsrichtung vorgesehen sein. Der Überlappungsbereich kann derart vorgesehen ist, dass er eine erste Länge zwischen dem Ende des Emitterbereichs und dem Ende des Kathodenbereichs besitzt. Der Kathodenbereich kann in der Streckrichtung, die senkrecht zur Anordnungsrichtung ist, auf der mittleren Seite des Diodenabschnitts vom Ende des Kontaktlochs vorgesehen sein. Der Überlappungsbereich kann derart vorgesehen sein, dass er eine zweite Länge zwischen dem Ende des Kontaktlochs und dem Ende des Kathodenbereichs besitzt. Die erste Länge kann größer als die zweite Länge sein.
  • Die Halbleitervorrichtung kann mit einem Wannenbereich eines zweiten Leitfähigkeitstyps versehen sein, der in der Streckrichtung neben dem Diodenabschnitt im Halbleitersubstrat angeordnet ist. Der Überlappungsbereich kann derart vorgesehen sein, dass er eine dritte Länge in der Streckrichtung zwischen einem Endabschnitt des Wannenbereichs und dem Endabschnitt des Kathodenbereichs besitzt. Die erste Länge kann größer als die dritte Länge sein.
  • Der Diodenabschnitt kann eine Längsseite in der Streckrichtung in der Oberseite des Halbleitersubstrats besitzen.
  • Die Halbleitervorrichtung kann mit einem Lebensdauersteuerabschnitt auf Seiten einer Oberseite versehen sein, der auf Seiten der Oberseite des Halbleitersubstrats vorgesehen ist. Der Lebensdauersteuerabschnitt auf Seiten einer Oberseite kann in einem Bereich im Transistorabschnitt vorgesehen sein, der in Kontakt mit dem Diodenabschnitt ist. Die erste Länge kann größer als die Länge in der Anordnungsrichtung vom Ende des Transistorabschnitts zum Ende des Lebensdauersteuerabschnitts auf Seiten einer Oberseite sein.
  • Die erste Länge beim Zentrum des Überlappungsbereichs in der Streckrichtung kann kleiner als die erste Länge beim Ende in der Streckrichtung sein.
  • Der Transistorabschnitt kann einen Kollektorbereich eines zweiten Leitfähigkeitstyps in einem Bereich enthalten, der mit einer Unterseite des Halbleitersubstrats in Kontakt ist. Der Überlappungsbereich in der Anordnungsrichtung kann einen Abschnitt enthalten, der eine höhere Dotierungskonzentration als der Kollektorbereich besitzt.
  • Der Überlappungsbereich in der Anordnungsrichtung kann einen dicken Abschnitt enthalten, der eine größere Dicke in der Tiefenrichtung des Halbleitersubstrats als der Kollektorbereich besitzt.
  • In einem zweiten Aspekt der Erfindung wird eine Halbleitervorrichtung geschaffen, die mit einem Halbleitersubstrat versehen ist, das einen Driftbereich eines ersten Leitfähigkeitstyps enthält. Die Halbleitervorrichtung kann mit einem Transistorabschnitt versehen sein, der einen Emitterbereich eines ersten Leitfähigkeitstyps enthält, der in einem Bereich, der mit einer Oberseite des Halbleitersubstrats in Kontakt ist, eine höhere Dotierungskonzentration als der Driftbereich aufweist. Die Halbleitervorrichtung kann mit einem Diodenabschnitt versehen sein, der einen Kathodenbereich eines ersten Leitfähigkeitstyps, der in einem Bereich, der mit einer Unterseite des Halbleitersubstrats in Kontakt ist, eine höhere Dotierungskonzentration als der Driftbereich aufweist, enthält und neben dem Transistorabschnitt in einer voreingestellten Anordnungsrichtung in einer Oberseite des Halbleitersubstrats angeordnet ist. Die Halbleitervorrichtung kann mit einem Unterseitenbereich eines zweiten Leitfähigkeitstyps versehen sein, der in einem Bereich, der mit der Unterseite des Halbleitersubstrats in Kontakt ist, in einem Bereich außer dem Kathodenbereich vorgesehen ist. Der Unterseitenbereich kann einen dicken Abschnitt enthalten, in dem ein Endabschnitt in einer Draufsicht in einer Tiefenrichtung des Halbleitersubstrats eine größere Dicke als weitere Abschnitte besitzt.
  • Der Unterseitenbereich kann einen dicken Abschnitt beim Ende in der Anordnungsrichtung enthalten.
  • Der Unterseitenbereich kann einen dicken Abschnitt bei dem Ende, das mit dem Kathodenbereich in der Anordnungsrichtung in Kontakt ist, enthalten.
  • Der Unterseitenbereich kann einen dicken Abschnitt beim Ende in der Streckrichtung, die senkrecht zur Anordnungsrichtung ist, enthalten.
  • Der Unterseitenbereich kann einen dicken Abschnitt beim Ende des Halbleitersubstrats in einer Draufsicht enthalten.
  • Der dicke Abschnitt kann im Transistorabschnitt angeordnet sein.
  • Der dicke Abschnitt kann im Diodenabschnitt angeordnet sein.
  • Die Dotierungskonzentration des dicken Abschnitts kann höher als die Dotierungskonzentration eines Abschnitts außer dem dicken Abschnitt des Unterseitenbereichs sein.
  • Ein Pufferbereich kann vorgesehen sein, der zwischen dem Driftbereich und dem Unterseitenbereich vorgesehen ist und eine höhere Dotierungskonzentration als der Driftbereich besitzt. Der Abstand zwischen dem Driftbereich und dem dicken Abschnitt kann 1 µm oder mehr sein.
  • Der Pufferbereich kann einen Hochkonzentrationsbereich und einen Niederkonzentrationsbereich, der in der Anordnungsrichtung neben dem Hochkonzentrationsbereich angeordnet ist und eine niedrigere Dotierungskonzentration als der Hochkonzentrationsbereich besitzt, enthalten. Der dicke Abschnitt kann bei einer Position vorgesehen sein, die nicht mit dem Niederkonzentrationsbereich überlappt.
  • In der Anordnungsrichtung kann der Niederkonzentrationsbereich auf der mittleren Seite des Transistorabschnitts vom dicken Abschnitt angeordnet sein.
  • Die Dotierstoffkonzentration des zweiten Leitfähigkeitstyps im Unterseitenbereich kann höher als die Dotierstoffkonzentration des ersten Leitfähigkeitstyps im Kathodenbereich sein. Der Unterseitenbereich kann dicker als der Kathodenbereich in der Tiefenrichtung des Halbleitersubstrats sein.
  • Der Zusammenfassungsabschnitt beschreibt nicht notwendigerweise alle nötigen Merkmale der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. Die vorliegende Erfindung kann auch eine Unterkombination der oben beschriebenen Merkmale sein.
  • Figurenliste
    • 1 ist eine Draufsicht, die ein Beispiel einer Halbleitervorrichtung 100 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht.
    • 2 ist eine Draufsicht, die die Umgebung eines Diodenabschnitts 80 in einem vergrößerten Maßstab veranschaulicht.
    • 3 ist eine Draufsicht, die den Bereich A in 2 in einem vergrößerten Maßstab veranschaulicht.
    • 4 ist ein Diagramm, das ein Beispiel eines a-a-Querschnitts in 3 veranschaulicht.
    • 5 ist ein Diagramm, das ein Beispiel eines Querschnitts, der entlang b-b in 3 genommen wurde, veranschaulicht.
    • 6 ist ein Diagramm, das ein weiteres Beispiel des a-a-Querschnitts in 3 veranschaulicht.
    • 7 ist ein Diagramm, das ein Anordnungsbeispiel eines Kathodenbereichs 82 und eines Überlappungsbereich 26 in einer Draufsicht veranschaulicht.
    • 8 ist ein Diagramm, das ein weiteres Beispiel des a-a-Querschnitts in 3 veranschaulicht.
    • 9 ist ein Diagramm, das ein weiteres Beispiel des a-a-Querschnitts in 3 veranschaulicht.
    • 10 ist eine Draufsicht, die ein Anordnungsbeispiel eines dicken Abschnitts 28 veranschaulicht.
    • 11 ist ein Diagramm, das ein Anordnungsbeispiel des dicken Abschnitts 28 im Diodenabschnitt 80 und in einem Transistorabschnitt 70 veranschaulicht.
    • 12 ist eine Draufsicht, die Bereich B in 11 in einem vergrößerten Maßstab veranschaulicht.
    • 13 ist ein Diagramm, das ein Beispiel eines c-c-Querschnitts in 12 veranschaulicht.
    • 14 ist ein Diagramm, das ein Beispiel einer Beziehung zwischen einem Pufferbereich 20 und dem dicken Abschnitt 28 veranschaulicht.
    • 15 ist ein Diagramm, das ein Beispiel der Dicke eines Unterseitenbereichs 19 (eines Kollektorbereichs 22 in 15) und des Kollektorbereichs 22 veranschaulicht.
    • 16 ist ein Diagramm, das ein weiteres Konfigurationsbeispiel des Pufferbereichs 20 veranschaulicht.
  • BESCHREIBUNG BEISPIELHAFTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Im Folgenden wird die Erfindung durch Ausführungsformen der Erfindung beschrieben, jedoch beschränken die folgenden Ausführungsformen die Erfindung gemäß den Ansprüchen nicht. Zusätzlich sind nicht alle Kombinationen von Merkmalen, die in den Ausführungsformen beschrieben sind, wesentlich für die die Erfindung lösenden Mittel.
  • In der vorliegenden Spezifikation wird eine Seite in einer Richtung parallel zur Tiefenrichtung eines Halbleitersubstrats als „obere“ bezeichnet und die weitere Seite wird als „untere“ bezeichnet. Eine der zwei Hauptoberflächen des Substrats, der Schicht oder weiterer Elemente wird als eine Oberseite bezeichnet und die weitere Oberfläche wird als eine Unterseite bezeichnet. Die Richtungen „aufwärts“ und „abwärts“ sind nicht auf die Richtung der Schwerkraft oder die Richtung, in der eine Halbleitervorrichtung montiert wird, beschränkt.
  • In dieser Spezifikation können technische Inhalte unter Verwendung rechtwinkliger Koordinatenachsen einer X-Achse, einer Y-Achse und einer Z-Achse beschrieben werden. Die rechtwinklige Koordinatenachse dient lediglich dazu, eine relative Position von Komponenten festzulegen und beschränkt nicht eine bestimmte Richtung. Zum Beispiel ist die Z-Achse nicht auf eine Höhenrichtung in Bezug auf die Bodenoberfläche beschränkt. Ferner sind eine +Z-Achsenrichtung und eine -Z-Achsenrichtung einander entgegengesetzte Richtungen. Wenn die Z-Achsenrichtung ohne Darstellen des Vorzeichens beschrieben ist, bedeutet das, dass die Richtung parallel zur +Z-Achse und zur - Z-Achse ist. In dieser Spezifikation kann ein Betrachten aus der +Z-Achsenrichtung als „in einer Draufsicht“ bezeichnet werden.
  • In der vorliegenden Spezifikation können die Begriffe „derselbe“ oder „gleich“ einen Fall enthalten, in dem ein Fehler aufgrund einer Herstellungsschwankung oder dergleichen vorliegt. Der entsprechende Fehler liegt z. B. innerhalb von 10 %.
  • In der vorliegenden Spezifikation wird der Leitfähigkeitstyp-Dotierungsbereich mit Verunreinigungen dotiert, die als von einem P-Typ oder von einem N-Typ beschrieben werden. Allerdings kann der Leitfähigkeitstyp jedes Dotierungsbereichs von entgegengesetzter Polarität sein. Zusätzlich bedeuten in der vorliegenden Spezifikation die Begriffe P+-Typ oder N+-Typ, dass die Dotierungskonzentration höher als die des P-Typs oder des N-Typs ist, und bedeuten die Begriffe P-Typ oder N-Typ, dass die Dotierungskonzentration niedriger als die des P-Typs oder des N-Typs ist.
  • Die Dotierungskonzentration gibt in der vorliegenden Spezifikation eine Konzentration von Verunreinigungen an, die als ein Donator oder ein Akzeptor aktiviert werden. In der vorliegenden Spezifikation kann eine Konzentrationsdifferenz zwischen dem Donator und dem Akzeptor als eine Dotierungskonzentration bezeichnet werden. Die Konzentrationsdifferenz kann durch ein Kapazitäts-/Spannungs-Verfahren (CV-Verfahren) gemessen werden. Zusätzlich kann eine Trägerkonzentration, die durch ein Streuwiderstandsverfahren (SR-Verfahren) gemessen wird, als die Dotierungskonzentration verwendet werden. Zusätzlich kann dann, wenn eine Dotierungskonzentrationsverteilung einen Spitzenwert besitzt, der Spitzenwert als die Dotierungskonzentration im entsprechenden Bereich verwendet werden. Wenn die Dotierungskonzentration in einem Bereich, in dem der Donator oder der Akzeptor vorhanden ist, nahezu gleichmäßig ist, kann ein Durchschnittswert der Dotierungskonzentration als die Dotierungskonzentration im entsprechenden Bereich verwendet werden. Zusätzlich gibt die Dotierstoffkonzentration in der vorliegenden Spezifikation je eine Konzentration des Donators und des Akzeptors an.
  • 1 ist eine Draufsicht, die ein Beispiel einer Halbleitervorrichtung 100 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht. 1 veranschaulicht Positionen, die durch Projizieren von Elementen auf die Oberseite eines Halbleitersubstrats 10 erhalten werden. In 1 sind lediglich einige Elemente der Halbleitervorrichtung 100 veranschaulicht, jedoch sind einige Elemente ausgelassen.
  • Die Halbleitervorrichtung 100 ist mit dem Halbleitersubstrat 10 versehen. Das Halbleitersubstrat 10 ist ein Substrat, das aus einem Halbleitermaterial wie z. B. Silizium oder einem Verbundhalbleiter gebildet ist. Das Halbleitersubstrat 10 enthält in einer Draufsicht eine Kantenseite 102. Das Halbleitersubstrat 10 dieses Beispiels enthält zwei Sätze von Kantenseiten 102, die in einer Draufsicht einander zugewandt sind. In 1 sind die X-Achse und die Y-Achse zu einer der Kantenseiten 102 parallel. Zusätzlich ist die Z-Achse senkrecht zur Oberseite des Halbleitersubstrats 10.
  • Im Halbleitersubstrat 10 wird ein aktiver Abschnitt 120 geschaffen. Der aktive Abschnitt 120 ist ein Bereich, in dem ein Hauptstrom in der Tiefenrichtung zwischen der Oberseite und der Unterseite des Halbleitersubstrats 10 fließt, wenn die Halbleitervorrichtung 100 zu einem EIN-Zustand gesteuert wird. Im aktiven Abschnitt 120 wird ein Transistorabschnitt 70 geschaffen, der ein Transistorelement wie z. B. einen IGBT und einen Diodenabschnitt 80, der ein Diodenelement wie z. B. eine FWD enthält, enthält. Der aktive Abschnitt 120 kann ein Bereich sein, in dem der Transistorabschnitt 70 und der Diodenabschnitt 80 vorgesehen sind.
  • In 1 ist das Symbol „I“ bei dem Bereich angebracht, in dem der Transistorabschnitt 70 angeordnet ist, und ist das Symbol „F“ bei dem Bereich angebracht, in dem der Diodenabschnitt 80 angeordnet ist. Der Transistorabschnitt 70 und der Diodenabschnitt 80 sind nebeneinander in einer vorgegebenen Anordnungsrichtung (der X-Achsenrichtung in 1) angeordnet. Der Transistorabschnitt 70 und der Diodenabschnitt 80 können in der X-Achsenrichtung abwechselnd nebeneinander angeordnet sein. In der vorliegenden Spezifikation wird eine Richtung senkrecht zur Anordnungsrichtung in einer Draufsicht als eine Streckrichtung (die Y-Achsenrichtung in 1) bezeichnet. Der Transistorabschnitt 70 und der Diodenabschnitt 80 können jeweils eine Längsseite in der Streckrichtung enthalten. Mit anderen Worten ist die Länge in der Y-Achsenrichtung des Transistorabschnitts 70 größer als die Breite in der X-Achsenrichtung. Entsprechend ist die Länge in der Y-Achsenrichtung des Diodenabschnitts 80 größer als die Breite in der X-Achsenrichtung. Wenn der aktive Abschnitt 120 in einer Draufsicht unterteilt ist, können der Transistorabschnitt 70 und der Diodenabschnitt 80 abwechselnd nebeneinander in der X-Achsenrichtung in jedem Bereich des aktiven Abschnitts 120 angeordnet sein.
  • Im Halbleitersubstrat 10 ist ein Wannenbereich 11 des P-Typs vorgesehen. Der Wannenbereich 11 ist ein Bereich, der eine höhere Dotierungskonzentration besitzt als ein Basisbereich, der später beschrieben wird, ist derart gebildet, dass er an der Oberseite des Halbleitersubstrats 10 anliegt, und ist zu einer Position gebildet, die tiefer als die Unterseite des Basisbereichs ist. Die Tiefe ist eine Tiefe auf der Grundlage der Oberseite des Halbleitersubstrats 10 als Bezugsposition. 1 veranschaulicht ein Anordnungsbeispiel des Wannenbereichs 11 in der Oberseite des Halbleitersubstrats 10. In 1 ist der Wannenbereich mit schrägen Linien schraffiert.
  • Der Wannenbereich 11 kann derart vorgesehen sein, dass er den aktiven Abschnitt 120 in einer Draufsicht umgibt. Der Wannenbereich 11 kann mehrere Bereiche in einer Draufsicht umgeben und mit dem aktiven Abschnitt 120 in jedem Bereich versehen sein. Im Beispiel von 1 sind zwei aktive Abschnitte 120 in der Y-Achsenrichtung nebeneinander angeordnet. Der Wannenbereich 11 ist in einer Draufsicht zwischen den zwei aktiven Abschnitten 120 vorgesehen.
  • Die Halbleitervorrichtung 100 kann mit einem Gate-Kontakt 51 und ein Gate-Verteiler 48 versehen sein. Der Gate-Verteiler 48 in 1 ist mit einer dicken durchgezogenen Linie veranschaulicht. Der Gate-Kontakt 51 und der Gate-Verteiler 48 sind über dem Halbleitersubstrat 10 angeordnet. Eine dielektrische Zwischenschicht ist zwischen dem Halbleitersubstrat 10 und dem Gate-Kontakt 51 und dem Gate-Verteiler 48 vorgesehen, ist jedoch in 1 ausgelassen.
  • Der Gate-Kontakt 51 ist eine Elektrode, die ein Metall wie z. B. Aluminium enthält. Der Gate-Verteiler 48 ist eine Verdrahtung zum elektrischen Verbinden des Gate-Kontakts 51 und des Transistorabschnitts 70. Der Gate-Verteiler 48 kann eine Metallverdrahtung sein, die ein Metall wie z. B. Aluminium enthält, oder kann eine Halbleiterverdrahtung sein, die mit Verunreinigungen dotiertes Polysilizium enthält. Der Gate-Verteiler 48 kann einen Abschnitt enthalten, in dem die Metallverdrahtung oder die Halbleiterverdrahtung vorgesehen ist, oder kann einen Abschnitt enthalten, in dem sowohl die Metallverdrahtung als auch die Halbleiterverdrahtung parallelgeschaltet vorgesehen sind.
  • Der Gate-Kontakt 51 und der Gate-Verteiler 48 sind über dem Wannenbereich 11 angeordnet. Der Gate-Kontakt 51 ist in einer Draufsicht zwischen dem aktiven Abschnitt 120 und der Kantenseite 102 angeordnet. Der Gate-Verteiler 48 kann derart angeordnet sein, dass er den aktiven Abschnitt 120 umgibt. Der Gate-Verteiler 48 kann einen Abschnitt enthalten, in dem der Gate-Verteiler 48 in einer Draufsicht zwischen dem aktiven Abschnitt 120 und der Kantenseite 102 angeordnet ist. Der Gate-Verteiler 48 kann einen Abschnitt enthalten, in dem der Gate-Verteiler 48 in einer Draufsicht zwischen zwei aktiven Abschnitten 120 angeordnet ist.
  • An den Gate-Kontakt 51 wird eine vorgegebene Gate-Spannung angelegt. Die Gate-Spannung, die an den Gate-Kontakt 51 angelegt wird, wird durch den Gate-Verteiler 48 zum Transistorabschnitt 70 geliefert.
  • Auf der Oberseite des aktiven Abschnitts 120 ist eine Emitterelektrode vorgesehen, die jedoch in 1 ausgelassen ist. Die Emitterelektrode kann den gesamten aktiven Abschnitt 120 abdecken. Die Emitterelektrode ist eine Elektrode, die ein Metall wie z. B. Aluminium enthält. Eine dielektrische Zwischenschicht ist zwischen der Emitterelektrode und dem Halbleitersubstrat 10 vorgesehen. Die Emitterelektrode und das Halbleitersubstrat 10 sind über ein Kontaktloch, das auf der dielektrischen Zwischenschicht vorgesehen ist, verbunden. In 1 sind die Isolationsschicht und das Kontaktloch ausgelassen.
  • Die Halbleitervorrichtung 100 kann mit einem Kantenanschlussstrukturabschnitt 90 zwischen dem Wannenbereich 11 und der Kantenseite 102 des Halbleitersubstrats 10 versehen sein. Der Kantenanschlussstrukturabschnitt 90 lockert die Konzentration eines elektrischen Feldes auf Seiten der Oberseite des Halbleitersubstrats 10. Der Kantenanschlussstrukturabschnitt 90 besitzt die Struktur z. B. eines Schutzrings, der in einer Ringform, die den aktiven Abschnitt 120 umgibt, vorgesehen ist, einer Feldplatte, einer RESURF und einer Kombination davon.
  • 2 ist eine Draufsicht, die die Umgebung des Diodenabschnitts 80 in einem vergrößerten Maßstab veranschaulicht. Der Diodenabschnitt 80 enthält einen Kathodenbereich 82, der in Kontakt mit der Unterseite des Halbleitersubstrats 10 ist. Der Kathodenbereich 82 ist ein Bereich des N-Typs. Der Transistorabschnitt 70 enthält einen Unterseitenbereich 19 des P-Typs, der mit der Unterseite des Halbleitersubstrats 10 in Kontakt ist. In diesem Beispiel ist der Unterseitenbereich 19 im gesamten Transistorabschnitt 70 vorgesehen. Zusätzlich ist der Unterseitenbereich 19 auch in einem Abschnitt in Kontakt mit dem Transistorabschnitt 70 im Diodenabschnitt 80 vorgesehen.
  • Als ein Zerstörungsmodus der Halbleitervorrichtung 100 ist ein Lawinendurchbruch bekannt. In der Halbleitervorrichtung 100, die den IGBT und dergleichen enthält, ist es bevorzugt, eine Stromdichte zu verbessern. Zusätzlich kann das Halbleitersubstrat 10 derart hergestellt sein, dass es einen hohen spezifischen Widerstand besitzt, um die Dicke des Halbleitersubstrats 10 zu verringern. Wenn die Stromdichte verbessert wird und das Halbleitersubstrat 10 derart hergestellt wird, dass es einen hohen spezifischen Widerstand besitzt, ist das elektrische Feld zur Zeit des Kurzschlusses auf der Unterseite des Halbleitersubstrats 10 konzentriert. Deshalb ist es wahrscheinlich, dass ein Rückseitenlawinendurchbruch auftritt.
  • Die Festigkeit gegen den Rückseitenlawinendurchbruch kann durch Erhöhen der Menge einer Lochimplantation von der Unterseite des Halbleitersubstrats 10 verbessert werden. Da allerdings ein Kathodenbereich des N-Typs im Allgemeinen auf der Unterseite des Diodenabschnitts 80 vorgesehen ist, ist die Menge einer Lochimplantation von der Unterseite des Diodenabschnitts 80 relativ klein. Deshalb ist es wahrscheinlich, dass der Rückseitenlawinendurchbruch an der Begrenzung zwischen dem Transistorabschnitt 70 und dem Diodenabschnitt 80 auftritt.
  • In der Halbleitervorrichtung 100 dieses Beispiels ist der Unterseitenbereich 19 in einem Teil des Diodenabschnitts 80 in Kontakt mit dem Transistorabschnitt 70 statt des Kathodenbereichs 82 vorgesehen. Als Ergebnis nimmt die Menge einer Lochimplantation von der Unterseite in der Begrenzung zwischen dem Transistorabschnitt 70 und dem Diodenabschnitt 80 zu. Deshalb ist es möglich, die Rückseitenlawinenfestigkeit zu verbessern.
  • In diesem Beispiel ist die Länge in der Anordnungsrichtung (der X-Achsenrichtung) des Unterseitenbereichs 19, der im Diodenabschnitt 80 vorgesehen ist, zu L1 gesetzt. Wenn die Länge L1 größer wird, nimmt die Menge einer Lochimplantation von der Unterseite in der Begrenzung zwischen dem Transistorabschnitt 70 und dem Diodenabschnitt 80 zu.
  • Der Transistorabschnitt 70 und der Diodenabschnitt 80 können neben dem Wannenbereich 11 in der Streckrichtung (der Y-Achsenrichtung) angeordnet sein. Der Transistorabschnitt 70 und der Diodenabschnitt 80 dieses Beispiels sind durch zwei Wannenbereiche 11 in der Streckrichtung eingeklemmt. Der Diodenabschnitt 80 kann auch in der Begrenzung in Bezug auf den Wannenbereich 11 mit dem Unterseitenbereich 19 versehen sein. Wie oben beschrieben ist, ist der Wannenbereich 11 mit einer relativ hohen Konzentration und Tiefe versehen. Deshalb ist die Durchbruchspannung verringert, wenn der Abstand zwischen dem Wannenbereich 11 und dem Kathodenbereich 82 zu gering ist. In einer Draufsicht ist der Unterseitenbereich 19 zwischen dem Wannenbereich 11 und dem Kathodenbereich 82 derart vorgesehen, dass der Abstand zwischen dem Wannenbereich 11 und dem Kathodenbereich 82 sichergestellt werden kann und die Durchbruchspannung sicher sein kann.
  • 3 ist eine Draufsicht, die den Bereich A in 2 in einem vergrößerten Maßstab veranschaulicht. Das Halbleitersubstrat 10 dieses Beispiels ist mit einem Gate-Grabenabschnitt 40 in Kontakt mit der Oberseite des Halbleitersubstrats 10, einem Platzhaltergrabenabschnitt 30, dem Wannenbereich 11, einem Emitterbereich 12, einem Basisbereich 14 und einem Kontaktbereich 15 versehen. Zusätzlich ist das Halbleitersubstrat 10 dieses Beispiels mit dem Kathodenbereich 82 und dem Unterseitenbereich 19 versehen, die mit der Unterseite des Halbleitersubstrats 10 in Kontakt sind.
  • Zusätzlich sind eine Emitterelektrode 52 und der Gate-Verteiler 48 über dem Halbleitersubstrat 10 vorgesehen. 3 veranschaulicht den Bereich, in dem die Emitterelektrode 52 mit einer gepunkteten Linie versehen ist. Die Emitterelektrode 52 ist über dem Transistorabschnitt 70 und dem Diodenabschnitt 80 angeordnet. Die Emitterelektrode 52 kann einen Abschnitt enthalten, der mit dem Wannenbereich 11 überlappt.
  • Die dielektrische Zwischenschicht ist zwischen der Emitterelektrode 52 und der Oberseite des Halbleitersubstrats 10 vorgesehen, jedoch ist sie in 3 ausgelassen. In der dielektrischen Zwischenschicht dieses Beispiels sind ein Kontaktloch 56 und ein Kontaktloch 54 derart vorgesehen, dass sie durch die dielektrische Zwischenschicht verlaufen.
  • Die Emitterelektrode 52 ist durch das Kontaktloch 54 in Kontakt mit dem Emitterbereich 12, dem Kontaktbereich 15 und dem Basisbereich 14 in der Oberseite des Halbleitersubstrats 10. Zusätzlich ist die Emitterelektrode 52 mit einem Platzhalterleiterabschnitt im Platzhaltergrabenabschnitt 30 durch das Kontaktloch 56 verbunden. Ein Verbindungsabschnitt 25, der aus einem Material gebildet ist, das eine Leitfähigkeit besitzt, wie z. B. mit Verunreinigungen dotiertes Polysilizium kann zwischen der Emitterelektrode 52 und dem Platzhalterleiterabschnitt vorgesehen sein. Der Verbindungsabschnitt 25 ist in der Oberseite des Halbleitersubstrats 10 vorgesehen. Eine Isolationsschicht wie z. B. eine Thermooxidschicht ist zwischen dem Verbindungsabschnitt 25 und dem Halbleitersubstrat 10 vorgesehen.
  • Eine Isolationsschicht wie z. B. eine Thermooxidschicht ist zwischen dem Gate-Verteiler 48 und dem Halbleitersubstrat 10 vorgesehen. Der Gate-Verteiler 48 ist mit einem Gate-Leiterabschnitt im Gate-Grabenabschnitt 40 in der Oberseite des Halbleitersubstrats 10 verbunden. Der Gate-Verteiler 48 ist nicht mit einem Platzhalterleiterabschnitt im Platzhaltergrabenabschnitt 30 verbunden. Der Gate-Verteiler 48 dieses Beispiels ist derart vorgesehen, dass er mit einem Kantenabschnitt 41 des Gate-Grabenabschnitts 40 überlappt. Der Kantenabschnitt 41 ist der Endabschnitt in der Streckrichtung (der Y-Achsenrichtung) des Gate-Grabenabschnitts 40. Der Gate-Leiterabschnitt im Kantenabschnitt 41 des Gate-Grabenabschnitts 40 ist zur Oberseite des Halbleitersubstrats 10 freigelegt und ist in Kontakt mit dem Gate-Verteiler 48.
  • Die Emitterelektrode 52 ist aus einem Material gebildet, das Metall enthält. Zum Beispiel ist mindestens ein Teilbereich der Emitterelektrode 52 aus Aluminium oder einer Aluminium-Silizium-Legierung gebildet. Die Emitterelektrode 52 kann ein Sperrschichtmetall, das aus Titan oder einer Titanverbindung gebildet ist, in der unteren Schicht des Bereichs, der aus Aluminium oder dergleichen gebildet ist, besitzen. Ferner kann im Kontaktloch ein Stecker, der mit ihm beigesetztem Wolfram gebildet ist, derart enthalten sein, dass er in Kontakt mit dem Sperrschichtmetall und Aluminium ist.
  • Der Transistorabschnitt 70 ist mit dem Gate-Grabenabschnitt 40 versehen. Der Diodenabschnitt 80 ist mit dem Platzhaltergrabenabschnitt 30 versehen. Der Transistorabschnitt 70 kann mit dem Platzhaltergrabenabschnitt 30 versehen sein.
  • Im Transistorabschnitt 70 dieses Beispiels sind der Gate-Grabenabschnitt 40 und der Platzhaltergrabenabschnitt 30 abwechselnd in einem vorgegebenen Intervall in der X-Achsenrichtung angeordnet. Im Diodenabschnitt 80 dieses Beispiels ist der Platzhaltergrabenabschnitt 30 in einem vorgegebenen Intervall angeordnet.
  • Der Gate-Grabenabschnitt 40 dieses Beispiels kann zwei Streckabschnitte 39 (einen Grabenabschnitt einer geradlinigen Form in der Y-Achsenrichtung), die in der Y-Achsenrichtung verlaufen, und den Kantenabschnitt 41 zum Verbinden der zwei Streckabschnitte 39 enthalten. Mindestens ein Teil des Kantenabschnitts 41 ist wünschenswerterweise in einer gekrümmten Form vorgesehen. Die Konzentration des elektrischen Feldes kann in der Spitze des Gate-Grabenabschnitts 40 durch Verbinden der zwei Streckabschnitte 39 des Gate-Grabenabschnitts 40 zum Kantenabschnitt 41 gelockert werden.
  • Der Platzhaltergrabenabschnitt 30 dieses Beispiels ist zwischen den Streckabschnitten 39 vorgesehen. Diese Platzhaltergrabenabschnitte 30 können in einer geradlinigen Form vorliegen, die in der Y-Achsenrichtung verläuft. Zusätzlich kann der Platzhaltergrabenabschnitt 30 ähnlich dem Gate-Grabenabschnitt 40 im Diodenabschnitt 80 einen Streckabschnitt 29 und einen Kantenabschnitt 31 enthalten. Die Länge des Platzhaltergrabenabschnitts 30 in der Y-Achsenrichtung kann kürzer als der Gate-Grabenabschnitt 40 sein. Der Kantenabschnitt 31 ist bei einer Position angeordnet, die mit der Emitterelektrode 52 überlappt, und ist mit der Emitterelektrode 52 über den Verbindungsabschnitt 25 verbunden.
  • Im Halbleitersubstrat 10 wird ein Bereich, der durch die Streckabschnitte der Grabenabschnitte eingeklemmt ist, als ein Mesa-Abschnitt bezeichnet. Ein Mesa-Abschnitt 60 ist im Transistorabschnitt 70 vorgesehen und ein Mesa-Abschnitt 61 ist im Diodenabschnitt 80 vorgesehen. Der Mesa-Abschnitt ist ein Bereich auf Seiten der Oberseite vom tiefsten Boden des Grabenabschnitts im Abschnitt des Halbleitersubstrats 10, das durch die Grabenabschnitte eingeklemmt ist.
  • Der Basisbereich 14 ist in jedem Mesa-Abschnitt vorgesehen. Der Basisbereich 14 dieses Beispiels ist von einem P--Typ. Der Basisbereich 14 ist zu einem Teil der Oberseite des Mesa-Abschnitts freigelegt.
  • Der Kontaktbereich 15 und der Emitterbereich 12 sind in der Oberseite des Basisbereichs 14 des Mesa-Abschnitts 60 des Transistorabschnitts 70 vorgesehen. Der Kontaktbereich 15 dieses Beispiels ist von einem P+-Typ, der eine höhere Dotierungskonzentration als der Basisbereich 14 besitzt. Der Emitterbereich 12 dieses Beispiels ist von einem N+-Typ, der eine höhere Dotierungskonzentration als ein Driftbereich, der später beschrieben wird, besitzt.
  • Der Emitterbereich 12 ist derart vorgesehen, dass er in Kontakt mit dem Gate-Grabenabschnitt 40 in der Oberseite des Halbleitersubstrats 10 ist. Der Emitterbereich 12 und der Kontaktbereich 15 dieses Beispiels sind von einem Grabenabschnitt, der den Mesa-Abschnitt 60 einklemmt, zum weiteren Grabenabschnitt vorgesehen. In der Oberseite des Mesa-Abschnitts 60 dieses Beispiels sind der Kontaktbereich 15 und der Emitterbereich 12 in der Y-Achsenrichtung abwechselnd angeordnet. Der Kontaktbereich 15, der beim äußersten Abschnitt in der Y-Achsenrichtung zwischen den Kontaktbereichen 15, die im Mesa-Abschnitt 60 vorgesehen sind, angeordnet ist, kann bei einer Position vorgesehen sein, die mit dem Endabschnitt in der Y-Achsenrichtung des Kontaktlochs 54 überlappt. Der Emitterbereich 12 ist in einem Bereich angeordnet, in dem das Kontaktloch 54 in der Y-Achsenrichtung vorgesehen ist.
  • In einem weiteren Beispiel können der Kontaktbereich 15 und der Emitterbereich 12 in einer Streifenform in der Streckrichtung im Mesa-Abschnitt 60 vorgesehen sein. Zum Beispiel ist der Emitterbereich 12 in einem Bereich in direktem Kontakt mit dem Grabenabschnitt vorgesehen und ist der Kontaktbereich 15 in einem Bereich vorgesehen, der zwischen den Emitterbereichen 12 eingeklemmt ist. In der Oberseite des Mesa-Abschnitts 60 kann der Basisbereich 14 angeordnet sein, der den Bereich, in dem der Kontaktbereich 15 und der Emitterbereich 12 vorgesehen sind, in der Y-Achsenrichtung einklemmt. In der Oberseite des Mesa-Abschnitts 60 kann der Wannenbereich 11 angeordnet sein, der den Bereich, in dem der Kontaktbereich 15, der Emitterbereich 12 und der Basisbereich 14 vorgesehen sind, in der Y-Achsenrichtung einklemmt. Der Kantenabschnitt 41 des Gate-Grabenabschnitts 40 ist bei einer Position angeordnet, die mit dem Wannenbereich 11 überlappt.
  • In der vorliegenden Spezifikation ist der Bereich, in dem der Gate-Grabenabschnitt 40 und der Emitterbereich 12 regelmäßig angeordnet sind, zum Transistorabschnitt 70 gesetzt. Der Emitterbereich 12, der beim äußersten Abschnitt in der X-Achsenrichtung zwischen den in der X-Achsenrichtung regelmäßig angeordneten Emitterbereichen 12 angeordnet ist, ist zum Emitterbereich 12 des Endes des Transistorabschnitts 70 gesetzt. In der vorliegenden Spezifikation ist eine Endposition Xb der X-Achsenrichtung des Emitterbereichs 12 des Endes zur Begrenzung zwischen dem Transistorabschnitt 70 und dem Diodenabschnitt 80 in der X-Achsenrichtung gesetzt. Die Endposition Xb der X-Achsenrichtung des Emitterbereichs 12 des Endes ist zur Begrenzung zwischen dem Emitterbereich 12 und dem Grabenabschnitt in der Oberseite des Halbleitersubstrats 10 gesetzt.
  • Im Mesa-Abschnitt 61 des Diodenabschnitts 80 muss der Emitterbereich 12 nicht vorgesehen sein. In der Oberseite des Mesa-Abschnitts 61 kann ein Bereich des P-Typs angeordnet sein. In der Oberseite des Mesa-Abschnitts 61 dieses Beispiels ist der Basisbereich 14 vorgesehen. Der Basisbereich 14 kann eine Fläche belegen, die größer als die Hälfte der Fläche der Oberseite des Mesa-Abschnitts 61 ist. In der Oberseite des Mesa-Abschnitts 61 kann der Kontaktbereich 15 angeordnet sein. Der Kontaktbereich 15 des Mesa-Abschnitts 61 kann bei einer Position vorgesehen sein, die mit dem Ende in der Y-Achsenrichtung des Kontaktlochs 54 überlappt. In der Oberseite des Mesa-Abschnitts 61 kann der Basisbereich 14 vorgesehen sein, der den Kontaktbereich 15 in der Y-Achsenrichtung einklemmt. In der Oberseite des Mesa-Abschnitts 61 kann der Wannenbereich 11 vorgesehen sein, der den Bereich, in dem der Basisbereich 14 und der Kontaktbereich 15 vorgesehen sind, in der Y-Achsenrichtung einklemmt. Der Kantenabschnitt 31 des Platzhaltergrabenabschnitts 30 ist bei einer Position angeordnet, die mit dem Wannenbereich 11 überlappt.
  • Das Kontaktloch 54, das im Transistorabschnitt 70 vorgesehen ist, und das Kontaktloch 54, das im Diodenabschnitt 80 vorgesehen ist, können in der Y-Achsenrichtung dieselbe Länge oder verschiedene Längen besitzen. Im Transistorabschnitt 70 ist das Kontaktloch 54 jeweils über dem Kontaktbereich 15 und dem Emitterbereich 12 vorgesehen. Das Kontaktloch 54 dieses Beispiels ist nicht in dem Bereich vorgesehen, der dem Basisbereich 14 und dem Wannenbereich 11 des Mesa-Abschnitts 60 entspricht. Im Diodenabschnitt 80 ist das Kontaktloch 54 über dem Kontaktbereich 15 und dem Basisbereich 14 vorgesehen. Allerdings ist das Kontaktloch 54 nicht über dem Basisbereich 14, der durch den Kontaktbereich 15 und den Wannenbereich 11 eingeklemmt ist, im Mesa-Abschnitt 61 vorgesehen.
  • Im Diodenabschnitt 80 ist der Kathodenbereich 82 des N+-Typs in einem Bereich vorgesehen, der mit der Unterseite des Halbleitersubstrats 10 in Kontakt ist. Der Unterseitenbereich 19 ist in einem Bereich vorgesehen, in dem im Bereich, der mit der Unterseite des Halbleitersubstrats 10 in Kontakt ist, der Kathodenbereich 82 nicht vorgesehen ist. In diesem Beispiel ist der Unterseitenbereich 19, der im Transistorabschnitt 70 vorgesehen ist, zu einem Kollektorbereich 22 gesetzt. Zusätzlich ist der Unterseitenbereich 19, der im Diodenabschnitt 80 vorgesehen ist, zu einem Überlappungsbereich 26 gesetzt. Der Kollektorbereich 22 und der Überlappungsbereich 26 können dieselbe Dotierungskonzentration besitzen oder können verschiedene Dotierungskonzentrationen besitzen. In 3 sind die Begrenzungen zwischen dem Kathodenbereich 82, dem Überlappungsbereich 26 und dem Kollektorbereich 22 mit einer gepunkteten Linie veranschaulicht.
  • In diesem Beispiel ist der Kathodenbereich 82 in der X-Achsenrichtung näher bei der mittleren Seite des Diodenabschnitts 80 vorgesehen als die Endposition Xb des Emitterbereichs 12. Mit anderen Worten enthält der Diodenabschnitt 80 in der X-Achsenrichtung den Überlappungsbereich 26 zwischen der Endposition Xb des Emitterbereichs 12 und dem Endabschnitt des Kathodenbereichs 82. Die Länge des Überlappungsbereichs 26 in der X-Achsenrichtung ist zu einer ersten Länge L1 gesetzt.
  • Zusätzlich ist der Kathodenbereich 82 in der Y-Achsenrichtung näher bei der mittleren Seite des Diodenabschnitts 80 vorgesehen als eine Endposition Yc des Kontaktlochs 54. Mit anderen Worten enthält der Diodenabschnitt 80 in der Y-Achsenrichtung den Überlappungsbereich 26 zwischen der Endposition Yc des Kontaktlochs 54 und dem Endabschnitt des Kathodenbereichs 82. Die Länge des Überlappungsbereichs 26 zwischen der Endposition Yc des Kontaktlochs 54 und dem Endabschnitt des Kathodenbereichs 82 ist zu einer zweiten Länge L2 gesetzt.
  • Die erste Länge L1 des Überlappungsbereichs 26 ist größer als die zweite Länge L2. Auf diese Weise ist es möglich, die Menge einer Lochimplantation von der Unterseite des Halbleitersubstrats 10 bei der Begrenzung zwischen dem Diodenabschnitt 80 und dem Transistorabschnitt 70 in der X-Achsenrichtung zu erhöhen. Als Ergebnis ist es möglich, die Rückseitenlawinenfestigkeit zu verbessern. Die erste Länge L1 kann das Zweifache oder mehr oder das Fünffache oder mehr der zweiten Länge L2 sein. Zusätzlich ist es möglich, die Fläche des Kathodenbereichs 82 sicherzustellen, indem die zweite Länge L2 relativ klein gestaltet wird.
  • In diesem Beispiel ist der Überlappungsbereich 26 in der Y-Achsenrichtung auch zwischen einer Endposition Yw des Wannenbereichs 11 und der Endposition Yc des Kontaktlochs 54 vorgesehen. Mit anderen Worten enthält der Diodenabschnitt 80 in der Y-Achsenrichtung den Überlappungsbereich 26 zwischen der Endposition Yw des Wannenbereichs 11 und dem Endabschnitt des Kathodenbereichs 82. Die Länge des Überlappungsbereichs 26 zwischen der Endposition Yw des Wannenbereichs 11 und dem Endabschnitt des Kathodenbereichs 82 ist zu einer dritten Länge L3 gesetzt.
  • Die erste Länge L1 des Überlappungsbereichs 26 kann größer als die dritte Länge L3 sein. Auf diese Weise ist es möglich, die Menge einer Lochimplantation von der Unterseite des Halbleitersubstrats 10 bei der Begrenzung zwischen dem Diodenabschnitt 80 und dem Transistorabschnitt 70 in der X-Achsenrichtung weiter zu erhöhen. Deshalb ist es möglich, die Rückseitenlawinenfestigkeit weiter zu verbessern. Die erste Länge L1 kann das Zweifache oder mehr der dritten Länge L3 sein. Zusätzlich ist es möglich, die Fläche des Kathodenbereichs 82 sicherzustellen, indem die dritte Länge L3 relativ klein gestaltet wird.
  • Die erste Länge L1 des Überlappungsbereichs 26 kann 20 µm oder mehr sein, kann 50 µm oder mehr sein oder kann 100 µm oder mehr sein. Zusätzlich kann der Überlappungsbereich 26 über mehrere Mesa-Abschnitte 61 in der X-Achsenrichtung vorgesehen sein. Durch Vergrößern der ersten Länge L1 ist es möglich, die Menge einer Lochimplantation von der Unterseite des Halbleitersubstrats 10 bei der Begrenzung zwischen dem Diodenabschnitt 80 und dem Transistorabschnitt 70 in der X-Achsenrichtung zu erhöhen.
  • Zusätzlich kann der Diodenabschnitt 80 eine Längsseite in der Y-Achsenrichtung in der Oberseite des Halbleitersubstrats 10 besitzen. Der Diodenabschnitt 80 kann ein Bereich sein, der durch den Transistorabschnitt 70 und den Wannenbereich 11 in der Oberseite des Halbleitersubstrats 10 umgeben ist. Der Diodenabschnitt 80 kann ein Bereich sein, in dem der Gate-Grabenabschnitt 40 und der Emitterbereich 12 nicht vorgesehen sind. Wenn der Diodenabschnitt 80 die Längsseite in der Y-Achsenrichtung aufweist, nimmt der Begrenzungsbereich zwischen dem Diodenabschnitt 80 und dem Transistorabschnitt 70 zu und es ist wahrscheinlich, dass der Rückseitenlawinendurchbruch auftritt. Andererseits kann der Rückseitenlawinendurchbruch durch Erhöhen der ersten Länge L1 des Überlappungsbereichs 26 unterdrückt werden.
  • 4 ist ein Diagramm, das ein Beispiel eines a-a Querschnitts in 3 veranschaulicht. Der a-a Querschnitt ist die XZ-Ebene, die durch den Emitterbereich 12 verläuft. Die Halbleitervorrichtung 100 dieses Beispiels enthält das Halbleitersubstrat 10, eine dielektrische Zwischenschicht 38, die Emitterelektrode 52 und eine Kollektorelektrode 24 im entsprechenden Querschnitt. Die Emitterelektrode 52 ist in der Oberseite des Halbleitersubstrats 10 und der dielektrischen Zwischenschicht 38 vorgesehen. Die dielektrische Zwischenschicht 38 kann eine Thermooxidschicht sein, kann ein Glas wie z. B. BPSG sein oder kann weitere Isolationsschichten sein. Zusätzlich kann die dielektrische Zwischenschicht 38 eine Schicht sein, in der mehrere Isolationsschichten aufeinandergestapelt sind.
  • Die Kollektorelektrode 24 ist in einer Unterseite 23 des Halbleitersubstrats 10 vorgesehen. Die Emitterelektrode 52 und die Kollektorelektrode 24 sind aus einem Leitermaterial wie z. B. Metall oder dergleichen gebildet. In der vorliegenden Spezifikation wird die Richtung, die die Emitterelektrode 52 und die Kollektorelektrode 24 verbindet, als eine Tiefenrichtung bezeichnet.
  • Der Basisbereich 14 des P-Typs ist auf Seiten der Oberseite 21 des Halbleitersubstrats 10 des entsprechenden Querschnitts vorgesehen. Im entsprechenden Querschnitt sind der Emitterbereich 12 des N+-Typs und der Basisbereich 14 des P-Typs auf Seiten der Oberseite 21 des Halbleitersubstrats 10 im Transistorabschnitt 70 derart vorgesehen, dass sie von der Oberseite 21 des Halbleitersubstrats 10 sequenziell sind. Ein Anreicherungsbereich des N+-Typs kann unter dem Basisbereich 14 vorgesehen sein. Im entsprechenden Querschnitt ist der Basisbereich 14 des P-Typs auf Seiten der Oberseite 21 des Halbleitersubstrats 10 im Diodenabschnitt 80 vorgesehen.
  • Im Transistorabschnitt 70 und im Diodenabschnitt 80 ist ein Driftbereich 18 des N-Typs unter dem Basisbereich 14 vorgesehen. Im Transistorabschnitt 70 und im Diodenabschnitt 80 ist ein Pufferbereich 20 des N+-Typs unter dem Driftbereich 18 vorgesehen.
  • Die Dotierungskonzentration des Pufferbereichs 20 ist höher als die Dotierungskonzentration des Driftbereichs 18. Der Pufferbereich 20 kann als eine Feldstoppschicht dienen, mit der verhindert wird, dass eine Verarmungsschicht, die sich von der Unterseite des Basisbereichs 14 erstreckt, den Kollektorbereich 22, den Überlappungsbereich 26 und den Kathodenbereich 82 erreicht.
  • Im Transistorabschnitt 70 ist der Kollektorbereich 22 des P+-Typs unter dem Pufferbereich 20 vorgesehen. Im Diodenabschnitt 80 sind der Überlappungsbereich 26 des P+-Typs und der Kathodenbereich 82 unter dem Pufferbereich 20 vorgesehen. Der Überlappungsbereich 26 ist zwischen dem Kathodenbereich 82 und dem Kollektorbereich 22 angeordnet. Wie in 3 beschrieben ist, besitzt der Überlappungsbereich 26 in der X-Achsenrichtung die erste Länge L1.
  • Die Dotierungskonzentration des Überlappungsbereichs 26 ist höher als die des Basisbereichs 14. In diesem Beispiel ist die Dotierungskonzentration des Überlappungsbereichs 26 dieselbe wie die Dotierungskonzentration des Kollektorbereichs 22. Zusätzlich ist die Dicke in der Z-Achsenrichtung des Überlappungsbereichs 26 dieselbe wie die Dicke in der Z-Achsenrichtung des Kollektorbereichs 22. Der Überlappungsbereich 26 kann im selben Prozess wie der Kollektorbereich 22 gebildet werden.
  • Auf Seiten der Oberseite 21 des Halbleitersubstrats 10 sind ein oder mehrere Gate-Grabenabschnitte 40 und ein oder mehrere Platzhaltergrabenabschnitte 30 vorgesehen. Jeder Grabenabschnitt ist derart vorgesehen, dass er von der Oberseite 21 des Halbleitersubstrats 10 durch den Basisbereich 14 verläuft, um den Driftbereich 18 zu erreichen. In dem Bereich, in dem der Emitterbereich 12 und/oder der Kontaktbereich 15 vorgesehen sind, durchläuft jeder Grabenabschnitt auch diese Bereiche und erreicht den Driftbereich 18. Die Konfiguration, dass der Grabenabschnitt den Dotierungsbereich durchläuft, ist nicht auf die beschränkt, die in der Reihenfolge Bilden des Dotierungsbereichs und dann Bilden des Grabenabschnitts hergestellt wird. Die Konfiguration, dass der Dotierungsbereich zwischen den Grabenabschnitten gebildet wird, nachdem der Grabenabschnitt gebildet wurde, enthält eine Konfiguration, in der der Grabenabschnitt den Dotierungsbereich durchläuft.
  • Der Gate-Grabenabschnitt 40 enthält eine Gate-Isolationsschicht 42 und einen Gate-Leiterabschnitt 44, die auf Seiten der Oberseite 21 des Halbleitersubstrats 10 vorgesehen sind. Die Gate-Isolationsschicht 42 ist vorgesehen, um die Innenwand des Gate-Grabenabschnitts 40 abzudecken. Die Gate-Isolationsschicht 42 kann durch Oxidieren oder Nitrieren eines Halbleiters der Innenwand des Gate-Grabenabschnitts 40 gebildet werden. Der Gate-Leiterabschnitt 44 ist innenseitig von der Gate-Isolationsschicht 42 im Gate-Grabenabschnitt 40 vorgesehen. Mit anderen Worten isoliert die Gate-Isolationsschicht 42 den Gate-Leiterabschnitt 44 vom Halbleitersubstrat 10. Der Gate-Leiterabschnitt 44 ist aus einem Leitermaterial wie z. B. Polysilizium oder dergleichen gebildet.
  • Der Gate-Leiterabschnitt 44 enthält einen Bereich, der die Gate-Isolationsschicht 42 einklemmt und dem Basisbereich 14 zugewandt ist. Der Gate-Grabenabschnitt 40 im entsprechenden Querschnitt ist durch die dielektrische Zwischenschicht 38 in der Oberseite 21 des Halbleitersubstrats 10 abgedeckt. Wenn eine vorgegebene Spannung an den Gate-Leiterabschnitt 44 angelegt wird, wird ein Kanal durch eine Elektroneninversionsschicht auf der Oberseite des Basisbereichs 14 bei der Begrenzung in Kontakt mit dem Gate-Graben gebildet.
  • Der Platzhaltergrabenabschnitt 30 kann dieselbe Struktur besitzen wie der Gate-Grabenabschnitt 40 im entsprechenden Querschnitt. Der Platzhaltergrabenabschnitt 30 enthält einen Platzhaltergraben, der auf Seiten der Oberseite 21 des Halbleitersubstrats 10 vorgesehen ist, eine Platzhalterisolationsschicht 32 und einen Platzhalterleiterabschnitt 34. Die Platzhalterisolationsschicht 32 ist vorgesehen, um die Innenwand des Platzhaltergrabens abzudecken. Der Platzhalterleiterabschnitt 34 ist im Platzhaltergraben vorgesehen und ist innenseitig von der Platzhalterisolationsschicht vorgesehen 32. Die Platzhalterisolationsschicht 32 isoliert den Platzhalterleiterabschnitt 34 vom Halbleitersubstrat 10. Der Platzhalterleiterabschnitt 34 kann aus demselben Material wie der Gate-Leiterabschnitt 44 gebildet sein.
  • 5 ist ein Diagramm, das ein Beispiel eines b-b-Querschnitts in 3 veranschaulicht. Der b-b-Querschnitt ist die YZ-Ebene, die den Diodenabschnitt 80 enthält. Im Diodenabschnitt 80 ist der Basisbereich 14 in einem Bereich vorgesehen, der mit der Oberseite 21 des Halbleitersubstrats 10 in Kontakt ist. Der Basisbereich 14 ist mit der Emitterelektrode 52 über das Kontaktloch 54, das in der dielektrische Zwischenschicht 38 vorgesehen ist, verbunden. Bei der Endposition Yc des Kontaktlochs 54 ist der Kontaktbereich 15 in einem Bereich vorgesehen, in dem er in Kontakt mit der Oberseite 21 des Halbleitersubstrats 10 ist. Wie in 3 beschrieben ist, besitzt der Überlappungsbereich 26 zwischen der Endposition Yc des Kontaktlochs 54 und der Endposition des Kathodenbereichs 82 die zweite Länge L2.
  • In der Y-Achsenrichtung ist der Wannenbereich 11 auf der Außenseite des Diodenabschnitts 80 vorgesehen. Die Begrenzung zwischen dem Wannenbereich 11 und dem Basisbereich 14 kann der Endabschnitt in der Y-Achsenrichtung des Diodenabschnitts 80 sein. Wenn die Begrenzung zwischen dem Basisbereich 14 und dem Wannenbereich 11 unklar ist, kann die dem Basisbereich 14 nächstliegende Position unter den Positionen, bei denen die durchschnittliche Dotierungskonzentration des Basisbereichs 14 Da ist und die Dotierungskonzentration im Wannenbereich 11 2 × Da ist, als die Begrenzung zwischen dem Basisbereich 14 und dem Wannenbereich 11 gesetzt werden. Als diese Dotierungskonzentrationen kann die Dotierungskonzentration in der Oberseite 21 des Halbleitersubstrats 10 verwendet werden. Wie in 3 beschrieben wird, besitzt der Überlappungsbereich 26 zwischen der Endposition Yw des Wannenbereichs 11 und der Endposition des Kathodenbereichs 82 die dritte Länge L3.
  • 6 ist ein Diagramm, das ein weiteres Beispiel des a-a-Querschnitts in 3 veranschaulicht. Die Halbleitervorrichtung 100 dieses Beispiels enthält einen Lebensdauersteuerabschnitt 92 auf Seiten einer Oberseite, der auf Seiten einer Oberseite des Halbleitersubstrats 10 vorgesehen ist. Die Seite einer Oberseite des Halbleitersubstrats 10 gibt einen Bereich an, der näher bei der Oberseite 21 als das Zentrum der Tiefenrichtung des Halbleitersubstrats 10 liegt. Der Lebensdauersteuerabschnitt 92 auf Seiten einer Oberseite ist ein Bereich, in dem die Konzentration des Rekombinationszentrums von Trägern (Elektronen oder Löchern) derart eingestellt ist, dass sie höher als die der Umgebung ist. Das Rekombinationszentrum kann ein Vakanzfehler wie z. B. eine Vakanz oder ein Vakanz-Cluster sein, kann eine Versetzung sein, kann Zwischengitteratome sein, kann ein Übergangsmetall sein oder dergleichen. Der Lebensdauersteuerabschnitt 92 auf Seiten einer Oberseite kann z. B. durch lokales Implantieren von Partikeln wie z. B. Helium oder Proton aus der Oberseite 21 des Halbleitersubstrats 10 gebildet werden.
  • Der Lebensdauersteuerabschnitt 92 auf Seiten einer Oberseite dieses Beispiels ist im gesamten Diodenabschnitt 80 vorgesehen. Als Ergebnis kann die Lebensdauer des Diodenabschnitts 80 verkürzt werden und kann die Sperrerholzeit verkürzt werden. Zusätzlich ist der Lebensdauersteuerabschnitt 92 auf Seiten einer Oberseite selbst im Bereich in Kontakt mit dem Diodenabschnitt 80 im Transistorabschnitt 70 vorgesehen. Als Ergebnis ist es möglich, den Strom der Träger zwischen der Oberseite des Transistorabschnitts 70 und dem Kathodenbereich 82 des Diodenabschnitts 80 zu unterdrücken.
  • In diesem Beispiel ist die Länge in der X-Achsenrichtung des im Transistorabschnitt 70 vorgesehenen Lebensdauersteuerabschnitts 92 auf Seiten einer Oberseite zu einer vierten Länge L4 gesetzt. Die vierte Länge L4 ist eine Länge in der X-Achsenrichtung von der Endposition Xb des Transistorabschnitts 70 zur Endposition des Lebensdauersteuerabschnitts 92 auf Seiten einer Oberseite.
  • Die erste Länge L1 des Überlappungsbereichs 26 im Diodenabschnitt 80 kann länger sein als die vierte Länge L4 des Lebensdauersteuerabschnitts 92 auf Seiten einer Oberseite. Durch Erhöhen der ersten Länge L1 des Überlappungsbereichs 26 kann der Rückseitenlawinendurchbruch in der Begrenzung zwischen dem Transistorabschnitt 70 und dem Diodenabschnitt 80 unterdrückt werden. Zusätzlich kann durch Vergrößern der ersten Länge L1 des Überlappungsbereichs 26 der Kathodenbereich 82 bei einer Position abseits des Transistorabschnitts 70 angeordnet werden. Als Ergebnis ist es möglich, den Strom der Träger zwischen der Oberseite des Transistorabschnitts 70 und dem Kathodenbereich 82 des Diodenabschnitts 80 zu unterdrücken, selbst wenn die vierte Länge L4 des Lebensdauersteuerabschnitts 92 auf Seiten einer Oberseite verringert ist. Durch Verringern der vierten Länge L4 des Lebensdauersteuerabschnitts 92 auf Seiten einer Oberseite ist es möglich, den Einfluss des Lebensdauersteuerabschnitts 92 auf Seiten einer Oberseite auf die Eigenschaften des Transistorabschnitts 70 zu verringern.
  • 7 ist ein Diagramm, das ein Anordnungsbeispiel des Kathodenbereichs 82 und des Überlappungsbereichs 26 in einer Draufsicht veranschaulicht. Im Beispiel von 2 besitzt der Überlappungsbereich 26 (d. h. der Unterseitenbereich 19 des P-Typs im Diodenabschnitt 80) eine konstante Breite L1 in der X-Achsenrichtung. Mit anderen Worten besitzt der Überlappungsbereich 26 in einer Draufsicht eine Rechteckform. Im Überlappungsbereich 26 dieses Beispiels ist eine erste Länge L1b im Zentrum in der Y-Achsenrichtung kleiner als eine erste Länge L1a beim Ende in der Y-Achsenrichtung.
  • Es ist wahrscheinlich, dass sich das elektrische Feld beim Ende in der Y-Achsenrichtung des Diodenabschnitts 80 (d. h. der Ecke des Diodenabschnitts 80 in einer Draufsicht) konzentriert, und das Auftreten des Rückseitenlawinendurchbruchs ist wahrscheinlicher als das Zentrum in der Y-Achsenrichtung. In diesem Beispiel kann der Rückseitenlawinendurchbruch in der Ecke des Diodenabschnitts 80 durch Einstellen der ersten Länge L1a größer als die erste Länge L1b unterdrückt werden. Zusätzlich wird die Fläche des Kathodenbereichs 82 durch Verringern der ersten Länge L1b derart erhöht, dass die Eigenschaften des Diodenabschnitts 80 verbessert werden können. Die erste Länge L1b kann null sein. Mit anderen Worten muss der Überlappungsbereich 26 nicht im Zentrum in der Y-Achsenrichtung des Diodenabschnitts 80 vorgesehen sein. Im Beispiel von 7 wird die Breite des Überlappungsbereichs 26 in der X-Achsenrichtung stufenförmig geändert, jedoch kann die Breite des Überlappungsbereichs 26 in der X-Achsenrichtung kontinuierlich geändert werden.
  • 8 ist ein Diagramm, das ein weiteres Beispiel des a-a-Querschnitts in 3 veranschaulicht. Der Überlappungsbereich 26 dieses Beispiels enthält einen Hochkonzentrationsabschnitt 27, der eine höhere Dotierungskonzentration als der Kollektorbereich 22 besitzt. Die Dotierungskonzentration des Hochkonzentrationsabschnitts 27 kann das Zweifache oder mehr, das Fünffache oder mehr oder das Zehnfache oder mehr der Dotierungskonzentration des Kollektorbereichs 22 sein. Mit dem Hochkonzentrationsabschnitt 27 kann die Menge einer Lochimplantation von der Unterseite des Diodenabschnitts 80 weiter erhöht werden.
  • Der Hochkonzentrationsabschnitt 27 kann in Kontakt mit dem Kathodenbereich 82 sein. In einem weiteren Beispiel kann der Hochkonzentrationsabschnitt 27 in Kontakt mit dem Kollektorbereich 22 sein. Ein Teil des Überlappungsbereichs 26 kann der Hochkonzentrationsabschnitt 27 sein. Der gesamte Überlappungsbereich 26 kann der Hochkonzentrationsabschnitt 27 sein.
  • 9 ist ein Diagramm, das ein weiteres Beispiel des a-a-Querschnitts in 3 veranschaulicht. Der Überlappungsbereich 26 dieses Beispiels enthält einen dicken Abschnitt 28, dessen Dicke in der Z-Achsenrichtung größer als die des Kollektorbereichs 22 ist. Die Dicke des dicken Abschnitts 28 kann das 1,2-Fache oder mehr, das 1,5-Fache oder mehr oder das 2-Fache oder mehr der Dicke des Kollektorbereichs 22 sein. Als Dicke des Kollektorbereichs 22 kann eine durchschnittliche Dicke des Kollektorbereichs 22 verwendet werden. Die Dicke des dicken Abschnitts 28 kann eine maximale Dicke des Überlappungsbereichs 26 sein.
  • Mit dem dicken Abschnitt 28 kann die Menge einer Lochimplantation von der Unterseite des Diodenabschnitts 80 weiter erhöht werden. Der dicke Abschnitt 28 kann mit dem Kathodenbereich 82 in Kontakt sein. In einem weiteren Beispiel kann der dicke Abschnitt 28 mit dem Kollektorbereich 22 in Kontakt sein. Der gesamte Überlappungsbereich 26 kann der dicke Abschnitt 28 sein. Zusätzlich kann der dicke Abschnitt 28 der Hochkonzentrationsabschnitt 27 sein. Mit anderen Worten kann der Überlappungsbereich 26 einen Abschnitt enthalten, in dem die Dotierungskonzentration höher als die des Kollektorbereichs 22 ist und die Dicke groß ist.
  • 10 ist eine Draufsicht, die ein Anordnungsbeispiel des dicken Abschnitts 28 veranschaulicht. In 10 ist der dicke Abschnitt 28 mit schrägen Linien schraffiert. Der dicke Abschnitt 28 ist beim Ende des Unterseitenbereichs 19 vorgesehen. Der dicke Abschnitt 28 kann beim Ende des Unterseitenbereichs 19 in der X-Achsenrichtung vorgesehen sein. Der dicke Abschnitt 28 kann beim Ende des Unterseitenbereichs 19 in der Y-Achsenrichtung vorgesehen sein.
  • Das Ende des Unterseitenbereichs 19 enthält einen Abschnitt, der mit dem Kathodenbereich 82 im Unterseitenbereich 19 in Kontakt ist. Der dicke Abschnitt 28 kann in einem Abschnitt vorgesehen sein, der mit dem Kathodenbereich 82 in der X-Achsenrichtung im Unterseitenbereich 19 in Kontakt ist. Der dicke Abschnitt 28 kann in einem Abschnitt vorgesehen sein, der mit dem Kathodenbereich 82 in der Y-Achsenrichtung im Unterseitenbereich 19 in Kontakt ist. Der dicke Abschnitt 28 kann derart angeordnet sein, dass er den Kathodenbereich 82 in einer Draufsicht umgibt.
  • Zusätzlich kann der dicke Abschnitt 28 im Unterseitenbereich 19 beim Ende des Halbleitersubstrats 10 vorgesehen sein. Der dicke Abschnitt 28 kann selbst zwischen der Kantenseite 102 des Halbleitersubstrats 10 und dem aktiven Abschnitt 120 angeordnet sein. Der dicke Abschnitt 28 kann auch in dem Bereich, der mit dem Wannenbereich 11 überlappt, vorgesehen sein. Der dicke Abschnitt 28 kann auch im Kantenanschlussstrukturabschnitt 90 vorgesehen sein.
  • Der dicke Abschnitt 28 kann eine Dicke besitzen, die größer als die des weiteren Abschnitts des Unterseitenbereichs 19 ist. Wie in 1 bis 9 beschrieben ist, kann der Unterseitenbereich 19 den Überlappungsbereich 26 in der X-Achsenrichtung enthalten. In diesem Fall ist das Ende des Unterseitenbereichs 19 in der X-Achsenrichtung im Diodenabschnitt 80 angeordnet. Deshalb ist, wie in 9 veranschaulicht ist, der dicke Abschnitt 28 im Diodenabschnitt 80 angeordnet.
  • In einem weiteren Beispiel muss der Unterseitenbereich 19 den Überlappungsbereich 26 in der X-Achsenrichtung nicht enthalten. In diesem Fall wird die Begrenzung zwischen dem Transistorabschnitt 70 und dem Diodenabschnitt 80 das Ende des Unterseitenbereichs 19 in der X-Achsenrichtung. Mit anderen Worten werden die Positionen des Endes des Diodenabschnitts 80 in der X-Achsenrichtung und des Endes des Kathodenbereichs 82 abgeglichen. Deshalb ist der dicke Abschnitt 28 in einem Bereich vorgesehen, der mit dem Diodenabschnitt 80 im Transistorabschnitt 70 in Kontakt ist. 10 veranschaulicht ein Beispiel, in dem der Unterseitenbereich 19 den Überlappungsbereich 26 in der X-Achsenrichtung nicht enthält.
  • Der dicke Abschnitt 28 kann derart vorgesehen sein, dass er in einer Draufsicht jeden Transistorabschnitt 70 umgibt. Der Kollektorbereich 22 kann in einer Draufsicht durch den dicken Abschnitt 28 umgeben sein.
  • 11 ist ein Diagramm, das ein Anordnungsbeispiel des dicken Abschnitts 28 im Diodenabschnitt 80 und im Transistorabschnitt 70 veranschaulicht. In diesem Beispiel ist der dicke Abschnitt 28 bei der Begrenzung zwischen dem Diodenabschnitt 80 und dem Transistorabschnitt 70 im Transistorabschnitt 70 vorgesehen. Der dicke Abschnitt 28 kann derart vorgesehen sein, dass er mit der Begrenzung zwischen dem Transistorabschnitt 70 und dem Diodenabschnitt 80 in Kontakt ist. In einem weiteren Beispiel kann der dicke Abschnitt 28 im Diodenabschnitt 80 vorgesehen sein, wie in 9 veranschaulicht ist.
  • Zusätzlich ist der dicke Abschnitt 28 auch bei den Enden des Diodenabschnitts 80 und des Transistorabschnitts 70 in der Y-Achsenrichtung vorgesehen. Mit dieser Konfiguration sind der Diodenabschnitt 80 und der Transistorabschnitt 70 jeweils durch den dicken Abschnitt umgeben 28. Als Ergebnis kann die Menge einer Lochimplantation von der Unterseite bei den Enden des Diodenabschnitts 80 und des Transistorabschnitts 70 erhöht werden.
  • 12 ist eine Draufsicht, die den Bereich B in 11 in einem vergrößerten Maßstab veranschaulicht. In der Halbleitervorrichtung 100 dieses Beispiels ist die Anordnung des Kathodenbereichs 82 und des Unterseitenbereichs 19 (des Kollektorbereichs 22 und des dicken Abschnitts 28 in 12) von der Halbleitervorrichtung 100, die in 3 veranschaulicht ist, verschieden. Die weiteren Konfigurationen sind dieselben wie die der Halbleitervorrichtung 100, die in 3 veranschaulicht ist.
  • In diesem Beispiel ist der Kathodenbereich 82 in der X-Achsenrichtung im gesamten Diodenabschnitt 80 vorgesehen. Der dicke Abschnitt 28 ist in der X-Achsenrichtung zwischen dem Kathodenbereich 82 und dem Kollektorbereich 22 vorgesehen. Mit einer derartigen Struktur kann die Menge einer Lochimplantation von der Unterseite bei der Begrenzung zwischen dem Diodenabschnitt 80 und dem Transistorabschnitt 70 erhöht werden.
  • 13 ist ein Diagramm, das ein Beispiel eines c-c-Querschnitts in 12 veranschaulicht. Wie in 12 beschrieben ist, ist der dicke Abschnitt 28 zwischen dem Kathodenbereich 82 und dem Kollektorbereich 22 angeordnet. Ferner kann der dicke Abschnitt 28 dieselbe Dotierungskonzentration besitzen wie der Hochkonzentrationsabschnitt 27, der in 8 beschrieben ist. Mit anderen Worten kann beim Ende des Unterseitenbereichs 19 ein Abschnitt vorgesehen sein, der eine höhere Dotierungskonzentration als der Kollektorbereich 22 besitzt und eine große Dicke in der Z-Achsenrichtung besitzt. Als Ergebnis kann die Menge einer Lochimplantation von der Unterseite bei der Begrenzung zwischen dem Diodenabschnitt 80 und dem Transistorabschnitt 70 weiter erhöht werden.
  • Mindestens ein Teil des dicken Abschnitts 28 kann im Pufferbereich 20 vorgesehen sein. Mit anderen Worten kann der dicke Abschnitt 28 derart vorgesehen sein, dass er von der Unterseite des Pufferbereichs 20 ins Innere des Pufferbereichs 20 vorsteht.
  • Eine Entfernung D1 zwischen dem dicken Abschnitt 28 und dem Driftbereich 18 in der Z-Achsenrichtung (d. h. die Dicke des Pufferbereichs 20 zwischen dem dicken Abschnitt 28 und dem Driftbereich 18) kann 1 µm oder mehr sein. Der Abstand D1 kann 2 µm oder mehr sein. Wenn der Abstand D1 zu 1 µm oder mehr sichergestellt wird, ist es möglich, zu unterbinden, dass die Verarmungsschicht, die sich von der Oberseitenseite des Halbleitersubstrats 10 ausbreitet, den dicken Abschnitt 28 erreicht.
  • Der Abstand zwischen dem Kollektorbereich 22 und dem Driftbereich 18 in der Z-Achsenrichtung ist zu D2 gesetzt. Der Abstand D2 entspricht der Dicke des Pufferbereichs 20. Der Abstand D1 kann gleich oder kleiner als die Hälfte oder gleich oder kleiner als 1/4 der Entfernung D2 sein.
  • 14 ist ein Diagramm, das ein Beispiel der Beziehung zwischen dem Pufferbereich 20 und dem dicken Abschnitt 28 veranschaulicht. Der Pufferbereich 20 dieses Beispiels besitzt mehrere Dotierungskonzentrationsspitzenwerte P1 bis P4 in der Z-Achsenrichtung. Zum Beispiel können die mehreren Konzentrationsspitzenwerte im Pufferbereich 20 durch mehrmaliges Injizieren von Verunreinigungen wie z. B. Proton in den Pufferbereich 20 mit verschiedenen Reichweiten gebildet werden.
  • Unter den mehreren Konzentrationsspitzenwerten P ist der Konzentrationsspitzenwert, der am nächsten zur Unterseite 23 des Halbleitersubstrats 10 liegt, zu P1 gesetzt. Der Konzentrationsspitzenwert P1 kann ein Spitzenwert sein, der eine höchste Dotierungskonzentration unter den mehreren Konzentrationsspitzenwerten besitzt. Die Dotierungskonzentrationen der mehreren Konzentrationsspitzenwerte sind derart angepasst, dass die Verarmungsschicht, die sich von der Oberseitenseite des Halbleitersubstrats 10 ausbreitet, den Konzentrationsspitzenwert P1 nicht überschreitet, um sich nicht zur Unterseite 23 auszubreiten.
  • Das obere Ende des dicken Abschnitts 28 ist auf Seiten der Unterseite 23 des Konzentrationsspitzenwerts P1 angeordnet. Als Ergebnis ist es möglich, zu unterdrücken, dass die Verarmungsschicht, die sich von der Oberseitenseite des Halbleitersubstrats 10 ausbreitet, den dicken Abschnitt 28 erreicht.
  • 15 ist ein Diagramm, das ein Beispiel der Dicken des Unterseitenbereichs 19 (des Kollektorbereichs 22 in 15) und des Kollektorbereichs 22 veranschaulicht. Die Dotierstoffkonzentration des P-Typs des Kollektorbereichs 22 dieses Beispiels ist höher als die Dotierstoffkonzentration des N-Typs im Kathodenbereich 82. Der Kollektorbereich 22 kann den Dotierstoff des N-Typs, der dieselbe Konzentration wie der Kathodenbereich 82 besitzt, enthalten. Da der Kathodenbereich 82 in der gesamten Unterseite 23 des Halbleitersubstrats 10 gebildet ist, kann der Kollektorbereich 22 durch Gegendotieren eines Dotierstoffs des P-Typs gebildet werden. Die Dicke des Kollektorbereichs 22 kann größer als die Dicke des Kathodenbereichs 82 sein.
  • 16 ist ein Diagramm, das ein weiteres Konfigurationsbeispiel des Pufferbereichs 20 veranschaulicht. Der Pufferbereich 20 dieses Beispiels enthält einen Hochkonzentrationsbereich 71 und einen Niederkonzentrationsbereich 72. Der Niederkonzentrationsbereich 72 ist ein Bereich, der neben dem Hochkonzentrationsbereich 71 in der X-Achsenrichtung angeordnet ist und eine niedrigere Dotierungskonzentration als der Hochkonzentrationsbereich 71 besitzt. Der Niederkonzentrationsbereich 72 kann durch den Hochkonzentrationsbereich 71 in der X-Achsenrichtung eingeklemmt sein. Zusätzlich kann der Niederkonzentrationsbereich 72 in der X-Achsenrichtung kürzer als der Hochkonzentrationsbereich 71 sein. Durch Bereitstellen des Niederkonzentrationsbereichs 72 kann die Menge einer Lochimplantation von der Unterseite weiter erhöht werden.
  • Der dicke Abschnitt 28 ist bevorzugt bei einer Position vorgesehen, die nicht mit dem Niederkonzentrationsbereich 72 überlappt. Wenn der dicke Abschnitt 28 und der Niederkonzentrationsbereich 72 in der Z-Achsenrichtung angeordnet sind, ist es wahrscheinlich, dass die Verarmungsschicht, die sich von der Oberseitenseite des Halbleitersubstrats 10 ausbreitet, den dicken Abschnitt 28 erreicht. Durch Anordnen des dicken Abschnitts 28 und des Niederkonzentrationsbereichs 72 derart, dass sie versetzt sind, kann die Menge einer Lochimplantation von der Unterseite weiter erhöht werden, während unterdrückt wird, dass die Verarmungsschicht den dicken Abschnitt 28 erreicht.
  • In der X-Achsenrichtung kann der Niederkonzentrationsbereich 72 auf der mittleren Seite des Transistorabschnitts 70 vom dicken Abschnitt 28 angeordnet sein. Durch Bereitstellen des Niederkonzentrationsbereichs 72 im Transistorabschnitt 70 ist es möglich, den Einfluss des Niederkonzentrationsbereichs 72 auf die Eigenschaften des Diodenabschnitts 80 zu verringern. Der dicke Abschnitt 28 kann bei beiden Enden des Transistorabschnitts 70 in der X-Achsenrichtung angeordnet sein. Der Niederkonzentrationsbereich 72 kann im Bereich des Transistorabschnitts 70 zwischen zwei dicken Abschnitten 28 angeordnet sein. Der Abstand zwischen dem Niederkonzentrationsbereich 72 und dem dicken Abschnitt 28 in der X-Achsenrichtung kann kleiner als die Breite eines Mesa-Abschnitts 60 in der X-Achsenrichtung sein.
  • Während die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben wurden, ist der technische Umfang der Erfindung nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt. Für Fachleute ist offensichtlich, dass verschiedene Änderungen und Verbesserungen zu den oben beschriebenen Ausführungsformen hinzugefügt werden können. Aus dem Umfang der Ansprüche ist auch offensichtlich, dass die Ausführungsformen, die mit derartigen Änderungen oder Verbesserungen hinzugefügt werden, in den technischen Umfang der Erfindung aufgenommen werden können.
  • Bezugszeichenliste
    • 10
    Halbleitersubstrat
    11
    Wannenbereich
    12
    Emitterbereich
    14
    Basisbereich
    15
    Kontaktbereich
    18
    Driftbereich
    19
    Unterseitenbereich
    20
    Pufferbereich
    21
    Oberseite
    22
    Kollektorbereich
    23
    Unterseite
    24
    Kollektorelektrode
    25
    Verbindungsabschnitt
    26
    Überlappungsbereich
    27
    Hochkonzentrationsabschnitt
    28
    dicker Abschnitt
    29
    Streckabschnitt
    30
    Platzhaltergrabenabschnitt
    31
    Kantenabschnitt
    32
    Platzhalterisolationsschicht
    34
    Platzhalterleiterabschnitt
    38
    dielektrische Zwischenschicht
    39
    Streckabschnitt
    40
    Gate-Grabenabschnitt
    41
    Kantenabschnitt
    42
    Gate-Isolationsschicht
    44
    Gate-Leiterabschnitt
    48
    Gate-Verteiler
    51
    Gate-Kontakt
    52
    Emitterelektrode
    54, 56
    Kontaktloch
    60, 61
    Mesa-Abschnitt
    70
    Transistorabschnitt
    71
    Hochkonzentrationsbereich
    72
    Niederkonzentrationsbereich
    80
    Diodenabschnitt
    82
    Kathodenbereich
    90
    Kantenanschlussstrukturabschnitt
    92
    Lebensdauersteuerabschnitt auf Seiten einer Oberseite
    100
    Halbleitervorrichtung
    102
    Kantenseite
    120
    aktiver Abschnitt
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • WO 2017/155122 [0002]
    • WO 2015/068203 [0002]

Claims (19)

  1. Halbleitervorrichtung, die Folgendes umfasst: ein Halbleitersubstrat, das einen Driftbereich eines ersten Leitfähigkeitstyps enthält; einen Transistorabschnitt, der einen Emitterbereich eines ersten Leitfähigkeitstyps enthält, der in einem Bereich, der mit einer Oberseite des Halbleitersubstrats in Kontakt ist, eine höhere Dotierungskonzentration als der Driftbereich aufweist; einen Diodenabschnitt, der einen Kathodenbereich eines ersten Leitfähigkeitstyps enthält, der in einem Bereich, der mit einer Unterseite des Halbleitersubstrats in Kontakt ist, eine höhere Dotierungskonzentration als der Driftbereich aufweist, einen Überlappungsbereich eines zweiten Leitfähigkeitstyps in einem Bereich außer dem Kathodenbereich enthält und neben dem Transistorabschnitt in einer voreingestellten Anordnungsrichtung in einer Oberseite des Halbleitersubstrats angeordnet ist; eine Emitterelektrode, die über dem Halbleitersubstrat angeordnet ist; und eine dielektrische Zwischenschicht, die zwischen dem Halbleitersubstrat und der Emitterelektrode vorgesehen ist und mit einem Kontaktloch zum Verbinden der Emitterelektrode und des Diodenabschnitts versehen ist, wobei der Kathodenbereich in der Anordnungsrichtung näher bei einer mittleren Seite des Diodenabschnitts als ein Endabschnitt des Emitterbereichs vorgesehen ist und der Überlappungsbereich derart vorgesehen ist, dass er eine erste Länge zwischen dem Endabschnitt des Emitterbereichs und einem Endabschnitt des Kathodenbereichs besitzt, der Kathodenbereich in einer Streckrichtung, die senkrecht zur Anordnungsrichtung ist, auf der mittleren Seite des Diodenabschnitts von einem Endabschnitt des Kontaktlochs vorgesehen ist und der Überlappungsbereich derart vorgesehen ist, dass er eine zweite Länge zwischen dem Endabschnitt des Kontaktlochs und dem Endabschnitt des Kathodenbereichs besitzt, und die erste Länge größer als die zweite Länge ist.
  2. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, ferner Folgendes umfasst: einen Wannenbereich eines zweiten Leitfähigkeitstyps, der in der Streckrichtung neben dem Diodenabschnitt im Halbleitersubstrat angeordnet ist, wobei der Überlappungsbereich derart vorgesehen ist, dass er eine dritte Länge in der Streckrichtung zwischen einem Endabschnitt des Wannenbereichs und dem Endabschnitt des Kathodenbereichs besitzt, und die erste Länge größer als die dritte Länge ist.
  3. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Diodenabschnitt eine Längsseite in der Streckrichtung in der Oberseite des Halbleitersubstrats besitzt.
  4. Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, die ferner Folgendes umfasst: einen Lebensdauersteuerabschnitt auf Seiten einer Oberseite, der auf einer Seite einer Oberseite des Halbleitersubstrats vorgesehen ist, wobei der Lebensdauersteuerabschnitt auf Seiten einer Oberseite in einem Bereich in Kontakt mit dem Diodenabschnitt des Transistorabschnitts vorgesehen ist und die erste Länge in der Anordnungsrichtung größer als eine Länge von einem Endabschnitt des Transistorabschnitts zu einem Endabschnitt des Lebensdauersteuerabschnitts auf Seiten einer Oberseite ist.
  5. Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die erste Länge bei einem Zentrum des Überlappungsbereichs in der Streckrichtung kleiner als die erste Länge bei einem Endabschnitt in der Streckrichtung ist.
  6. Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Transistorabschnitt in einem Bereich, der mit einer Unterseite des Halbleitersubstrats in Kontakt ist, einen Kollektorbereich eines zweiten Leitfähigkeitstyps enthält und der Überlappungsbereich in der Anordnungsrichtung einen Abschnitt enthält, der eine höhere Dotierungskonzentration als der Kollektorbereich besitzt.
  7. Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Transistorabschnitt in einem Bereich, der mit einer Unterseite des Halbleitersubstrats in Kontakt ist, einen Kollektorbereich eines zweiten Leitfähigkeitstyps enthält und der Überlappungsbereich in der Anordnungsrichtung einen dicken Abschnitt enthält, der eine größere Dicke in einer Tiefenrichtung des Halbleitersubstrats als der Kollektorbereich besitzt.
  8. Halbleitervorrichtung, die Folgendes umfasst: ein Halbleitersubstrat, das einen Driftbereich eines ersten Leitfähigkeitstyps enthält; einen Transistorabschnitt, der einen Emitterbereich eines ersten Leitfähigkeitstyps enthält, der in einem Bereich, der mit einer Oberseite des Halbleitersubstrats in Kontakt ist, eine höhere Dotierungskonzentration als der Driftbereich aufweist; einen Diodenabschnitt, der einen Kathodenbereich eines ersten Leitfähigkeitstyps, der in einem Bereich, der mit einer Unterseite des Halbleitersubstrats in Kontakt ist, eine höhere Dotierungskonzentration als der Driftbereich aufweist, enthält und neben dem Transistorabschnitt in einer voreingestellten Anordnungsrichtung in einer Oberseite des Halbleitersubstrats angeordnet ist; und einen Unterseitenbereich eines zweiten Leitfähigkeitstyps, der in einem Bereich, der mit der Unterseite des Halbleitersubstrats in Kontakt ist, in einem Bereich außer dem Kathodenbereich vorgesehen ist, wobei der Unterseitenbereich einen dicken Abschnitt enthält, in dem ein Endabschnitt in einer Draufsicht in einer Tiefenrichtung des Halbleitersubstrats eine größere Dicke als weitere Abschnitte besitzt.
  9. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 8, wobei der Unterseitenbereich den dicken Abschnitt beim Endabschnitt in der Anordnungsrichtung enthält.
  10. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 9, wobei der Unterseitenbereich den dicken Abschnitt bei dem Endabschnitt, der mit dem Kathodenbereich in der Anordnungsrichtung in Kontakt ist, enthält.
  11. Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, wobei der Unterseitenbereich den dicken Abschnitt beim Endabschnitt in der Streckrichtung, die senkrecht zur Anordnungsrichtung ist, enthält.
  12. Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 11, wobei der Unterseitenbereich den dicken Abschnitt bei einem Ende des Halbleitersubstrats in einer Draufsicht enthält.
  13. Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 12, wobei der dicke Abschnitt im Transistorabschnitt angeordnet ist.
  14. Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 12, wobei der dicke Abschnitt im Diodenabschnitt angeordnet ist.
  15. Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 14, wobei eine Dotierungskonzentration des dicken Abschnitts höher als eine Dotierungskonzentration eines Abschnitts außer dem dicken Abschnitt des Unterseitenbereichs ist.
  16. Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 15, die ferner Folgendes umfasst: einen Pufferbereich, der zwischen dem Driftbereich und dem Unterseitenbereich vorgesehen ist und eine höhere Dotierungskonzentration als der Driftbereich besitzt, wobei eine Entfernung zwischen dem Driftbereich und dem dicken Abschnitt 1 µm oder mehr ist.
  17. Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 15, die ferner Folgendes umfasst: einen Pufferbereich, der zwischen dem Driftbereich und dem Unterseitenbereich vorgesehen ist und eine höhere Dotierungskonzentration als der Driftbereich besitzt, wobei der Pufferbereich einen Hochkonzentrationsbereich und einen Niederkonzentrationsbereich, der in der Anordnungsrichtung neben dem Hochkonzentrationsbereich angeordnet ist und eine niedrigere Dotierungskonzentration als der Hochkonzentrationsbereich besitzt, enthält und der dicke Abschnitt bei einer Position vorgesehen ist, die nicht mit dem Niederkonzentrationsbereich überlappt.
  18. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 17, wobei der Niederkonzentrationsbereich in der Anordnungsrichtung näher bei einer mittleren Seite des Transistorabschnitts als der dicke Abschnitt angeordnet ist.
  19. Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 14, wobei eine Dotierstoffkonzentration des zweiten Leitfähigkeitstyps im Unterseitenbereich höher als eine Dotierstoffkonzentration des ersten Leitfähigkeitstyps im Kathodenbereich ist und der Unterseitenbereich in der Tiefenrichtung des Halbleitersubstrats dicker als der Kathodenbereich ist.
DE112019003399.9T 2019-02-27 2019-12-03 Halbleitervorrichtung Pending DE112019003399T5 (de)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019034869 2019-02-27
JP2019-034869 2019-02-27
PCT/JP2019/047283 WO2020174799A1 (ja) 2019-02-27 2019-12-03 半導体装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE112019003399T5 true DE112019003399T5 (de) 2021-03-18

Family

ID=72238917

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE112019003399.9T Pending DE112019003399T5 (de) 2019-02-27 2019-12-03 Halbleitervorrichtung

Country Status (5)

Country Link
US (2) US11488951B2 (de)
JP (1) JP7156495B2 (de)
CN (1) CN112470288A (de)
DE (1) DE112019003399T5 (de)
WO (1) WO2020174799A1 (de)

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2150753B (en) 1983-11-30 1987-04-01 Toshiba Kk Semiconductor device
JPS6115370A (ja) * 1984-06-30 1986-01-23 Toshiba Corp 半導体装置
JP2012069579A (ja) 2010-09-21 2012-04-05 Toshiba Corp 逆通電型の絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ
JP6022774B2 (ja) 2012-01-24 2016-11-09 トヨタ自動車株式会社 半導体装置
JP6056984B2 (ja) 2013-11-05 2017-01-11 トヨタ自動車株式会社 半導体装置
JP6334465B2 (ja) 2015-06-17 2018-05-30 富士電機株式会社 半導体装置
JP6443267B2 (ja) 2015-08-28 2018-12-26 株式会社デンソー 半導体装置
JP6604430B2 (ja) 2016-03-10 2019-11-13 富士電機株式会社 半導体装置
JP2017208413A (ja) * 2016-05-17 2017-11-24 株式会社デンソー 半導体装置
CN107958906B (zh) * 2016-10-14 2023-06-23 富士电机株式会社 半导体装置
JP6589817B2 (ja) 2016-10-26 2019-10-16 株式会社デンソー 半導体装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN112470288A (zh) 2021-03-09
US20230038105A1 (en) 2023-02-09
JPWO2020174799A1 (ja) 2021-09-13
US11810913B2 (en) 2023-11-07
US11488951B2 (en) 2022-11-01
JP7156495B2 (ja) 2022-10-19
US20210151430A1 (en) 2021-05-20
WO2020174799A1 (ja) 2020-09-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE112016003510B4 (de) HALBLEITERVORRlCHTUNG UND VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG EINER HALBLEITERVORRICHTUNG
DE102007024113B4 (de) Halbleitervorrichtung mit isoliertem Gate und Verfahren zur Herstellung derselben
DE10303335B4 (de) Halbleiterbauteil
DE112012002956B4 (de) Bipolarer Transistor mit isoliertem Gate
DE19811297B4 (de) MOS-Halbleitervorrichtung mit hoher Durchbruchspannung
DE102010036501B4 (de) Halbleitervorrichtung mit einer potenzialfreien Halbleiterzone und integrierte Schaltung
DE112013007363B4 (de) Halbleitervorrichtung
DE102018103973A1 (de) Siliziumcarbid-halbleiterbauelement
DE102008032547A1 (de) Grabenisoliertes Gate-MOS-Halbleiterbauelement
DE112014006692B4 (de) Halbleiteranordnung
DE102011080351A1 (de) Halbleitereinrichtung mit einer lateralen Diode
DE112018006404T5 (de) Halbleitervorrichtung
DE112021002169T5 (de) Halbleitervorrichtung
DE112020000333T5 (de) Halbleitervorrichtung
DE112014001296T5 (de) Leistungshalbleitervorrichtung und entsprechendes Modul
DE112012000954T5 (de) Leistungshalbleiterbauelement und Verfahren zum Herstellen eines derartigen Leistungshalbleiterbauelements
DE19707513A1 (de) Durch Feldeffekt steuerbares Halbleiterbauelement
DE102022111103A1 (de) Halbleitervorrichtung
DE112021004603T5 (de) Halbleitervorrichtung
DE102022102392A1 (de) Halbleitervorrichtung und Verfahren zum Herstellen einerHalbleitervorrichtung
DE102021123451A1 (de) Halbleitervorrichtung
DE112021000166T5 (de) Halbleitervorrichtung
DE112021000105T5 (de) Halbleitervorrichtung und verfahren zur herstellung einer halbleitervorrichtung
DE102021114181A1 (de) Halbleitervorrichtung
DE112019000166T5 (de) Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung und Halbleitervorrichtung

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed