DE112020001040T5 - Halbleitervorrichtung und herstellungsverfahren einer halbleitervorrichtung - Google Patents

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Abstract

Bereitgestellt wird eine Halbleitervorrichtung, die umfasst: ein Halbleitersubstrat, das einen Volumendonator enthält; und einen ersten Pufferbereich eines ersten Leitfähigkeitstyp, wobei der erste Pufferbereich auf einer unteren Oberflächenseite des Halbleitersubstrats angeordnet ist und einen oder mehr Peaks der Dotierungskonzentration und einen oder mehr Peaks der Wasserstoffkonzentration in Tiefenrichtung des Halbleitersubstrats aufweist, wobei eine Dotierungskonzentration an einem untiefsten Peak der Peaks der Dotierungskonzentration des ersten Pufferbereichs, welcher der unteren Oberfläche des Halbleitersubstrats am nächsten liegt, das 50-fache einer Konzentration des Volumendonators des Halbleitersubstrats betragen oder weniger. Die Dotierungskonzentration am untiefsten Konzentrationspeak kann niedriger sein als eine Referenz-Ladungsträgerkonzentration, die erhalten wird, wenn ein Strom, der 1/10 des Nennstroms beträgt, zwischen einer oberen Oberfläche und der unteren Oberfläche des Halbleitersubstrats fließt.

Description

  • TECHNISCHER HINTERGRUND
  • 1. TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Halbleitervorrichtung und ein Herstellungsverfahren für eine Halbleitervorrichtung.
  • 2. STAND DER TECHNIK
  • Im Stand der Technik ist in einer Halbleitervorrichtung ein Bauteil wie z.B. eine Diode, die auf einer unteren Oberflächenseite eines Halbleitersubstrats einen N+-artigen Pufferbereich aufweist, bekannt (siehe z.B. Patentdokumente 1 und 2).
    • Patentdokument 1: Internationale Veröffentlichung Nr. 2011-052787
    • Patentdokument 2: US Patentanmeldung Nr. 2015/0214347
  • Vorzugsweise wird eine Schwingung während eines Vorgangs der Sperrverzögerung oder dergleichen der Halbleitervorrichtung unterdrückt.
  • ALLGEMEINE OFFENBARUNG
  • Um die oben beschriebene technische Aufgabe zu lösen, stellt die vorliegende Erfindung eine Halbleitervorrichtung bereit. Die Halbleitervorrichtung kann ein Halbleitersubstrat mit einem Volumendonator umfassen. Die Halbleitervorrichtung kann einen ersten Pufferbereich eines ersten Leitfähigkeitstyp umfassen, wobei der erste Pufferbereich auf einer unteren Oberflächenseite des Halbleitersubstrats angeordnet ist und einen oder mehr Peaks der Dotierungskonzentration und einen oder mehr Peaks der Wasserstoffkonzentration in Tiefenrichtung des Halbleitersubstrats aufweist, Eine Dotierungskonzentration an einem untiefsten Peak der Peaks der Dotierungskonzentration des ersten Pufferbereichs, welcher der unteren Oberfläche des Halbleitersubstrats am nächsten liegt, kann das 50-fache einer Volumendotierungskonzentration des Halbleitersubstrats betragen oder weniger.
  • Dotierungskonzentrationen an allen der Peaks der Dotierungskonzentration des ersten Pufferbereichs können das 50-fache der Volumendotierungskonzentration betragen oder weniger.
  • Der erste Pufferbereich kann zwei oder mehr der Peaks der Dotierungskonzentration aufweisen und eine Dotierungskonzentration an zumindest einem der Peaks der Dotierungskonzentration kann mehr als das 50-fache der Volumendotierungskonzentration betragen.
  • Der erste Pufferbereich kann zwei oder mehr der Peaks der Dotierungskonzentration aufweisen. Eine Dotierungskonzentration an zumindest einem der Peaks der Dotierungskonzentration kann höher als die Dotierungskonzentration am untiefsten Konzentrationspeak sein.
  • Die Dotierungskonzentration am untiefsten Konzentrationspeak kann niedriger sein als eine Dotierungskonzentration des Peaks der Dotierungskonzentration, der am nächsten beim untiefsten Peak liegt.
  • Die Dotierungskonzentration am untiefsten Konzentrationspeak kann niedriger sein als eine Referenz-Ladungsträgerkonzentration, die erhalten wird, wenn ein Strom, der 1/10 des Nennstroms beträgt, zwischen einer oberen Oberfläche und der unteren Oberfläche des Halbleitersubstrats fließt.
  • Die Halbleitervorrichtung kann ferner einen Gattergrabenabschnitt aufweisen, der auf einer oberen Oberfläche des Halbleitersubstrats angeordnet ist. Wenn eine durch Integrieren einer Dotierungskonzentration des Halbleitersubstrats von einem unteren Ende des Grabenabschnitts zur oberen Oberfläche des Halbleitersubstrats erhaltene Konzentration als eine integrierte Konzentration definiert wird und eine Position, wo die integrierte Konzentration eine kritische integriert Konzentration des Halbleitersubstrats erreicht, als eine kritische Position definiert wird, kann die kritische Position mit dem untiefsten Konzentrationspeak überlappen oder näher am Grabenabschnitt liegen als der untiefste Konzentrationspeak.
  • Die Halbleitervorrichtung kann ferner einen Kathodenbereich des ersten Leitfähigkeitstyps umfassen mit einem Spitzenwert einer Dotierungskonzentration, der höher ist als der untiefste Konzentrationspeak, wobei der Kathodenbereich zwischen dem untiefsten Konzentrationspeak und der unteren Oberfläche des Halbleitersubstrats angeordnet ist.
  • Die Halbleitervorrichtung kann ferner einen Bereich der unteren Oberflächenseite eines zweiten Leitfähigkeitstyps aufweisen, der zwischen dem untiefsten Konzentrationspeak und der unteren Oberfläche des Halbleitersubstrats angeordnet ist. Ein lokaler Minimalwert eines Talabschnitts einer Donatorenkonzentration zwischen dem untiefsten Konzentrationspeak und dem Kathodenbereich kann kleiner sein als ein zweiter Konzentrationspeak neben dem untiefsten Konzentrationspeak auf einer Seite, die näher an einer oberen Oberfläche des Halbleitersubstrats liegt als der untiefste Konzentrationspeak.
  • Die Halbleitervorrichtung kann ferner einen Kollektorbereich eines zweiten Leitfähigkeitstyps aufweisen, der zwischen dem untiefsten Konzentrationspeak und der unteren Oberfläche des Halbleitersubstrats angeordnet ist.
  • Die Halbleitervorrichtung kann ferner einen Transistorabschnitt und einen Diodenabschnitt aufweisen. Der Diodenabschnitt kann den ersten Pufferbereich enthalten. Der Diodenabschnitt kann einen Kathodenbereich des ersten Leitfähigkeitstyps aufweisen, der zwischen dem ersten Pufferbereich und der unteren Oberfläche des Halbleitersubstrats angeordnet ist. Der Transistorabschnitt kann einen zweiten Pufferbereich des ersten Leitfähigkeitstyp aufweisen, der auf einer unteren Oberflächenseite des Halbleitersubstrats angeordnet ist und einen oder mehr Peaks der Dotierungskonzentration und einen oder mehr Peaks der Wasserstoffkonzentration in Tiefenrichtung des Halbleitersubstrats aufweist. Der Transistorabschnitt kann einen Kollektorbereich eines zweiten Leitfähigkeitstyps aufweisen, der zwischen dem zweiten Pufferbereich und der unteren Oberfläche des Halbleitersubstrats angeordnet ist.
  • Dotierungskonzentrationen an den Peaks der Dotierungskonzentration im zweiten Pufferbereich können mit Dotierungskonzentrationen an den Peaks der Dotierungskonzentration an jeweiligen identischen Tiefenpositionen im ersten Pufferbereich identisch sein.
  • Eine Dotierungskonzentration an einem Peak der Dotierungskonzentration von den Peaks der Dotierungskonzentration des zweiten Pufferbereichs, welcher der unteren Oberfläche des Halbleitersubstrats am nächsten liegt, kann höher sein als die Dotierungskonzentration des untiefsten Konzentrationspeaks des ersten Pufferbereichs. Ein lokaler Minimalwert eines Talabschnitts einer Donatorenkonzentration zwischen dem untiefsten Konzentrationspeak und dem Kathodenbereich kann kleiner sein als eine Donatorenkonzentration an einer Grenze zwischen einem untiefsten Konzentrationspeak des zweiten Pufferbereichs und dem Kollektorbereich.
  • Ein zweiter Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Herstellungsverfahren einer Halbleitervorrichtung mit einem Transistorabschnitt und einem Diodenabschnitt. Das Herstellungsverfahren kann einen Schritt umfassen zum Ausbilden, an einer oberen Oberfläche eines Halbleitersubstrats, das einen Volumendonator enthält, eines Emitterbereichs des Transistorabschnitts und eines Anodenbereichs des Diodenabschnitts als ein aktiver Bereich. Das Herstellungsverfahren kann einen Schritt umfassen zum Durchführen von Ionenimplantation eines ersten Dotierstoffs eines ersten Leitfähigkeitstyps in den Transistorabschnitt und den Diodenabschnitt von der unteren Oberfläche des Halbleitersubstrats, und Durchführen von Ionenimplantation eines zweiten Dotierstoffs des ersten Leitfähigkeitstyps in den Transistorabschnitt von der unteren Oberfläche des Halbleitersubstrats.
  • Eine Tiefenposition, an die der erste Dotierstoff implantiert wird, und eine Tiefenposition, an die der zweite Dotierstoff implantiert wird, können identisch sein.
  • Der erste Dotierstoff kann Wasserstoff sein.
  • Der zweite Dotierstoff kann Wasserstoff, Phosphor oder Arsen sein.
  • Die Zusammenfassung beschreibt nicht notwendigerweise alle notwendigen Merkmale der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. Die vorliegende Erfindung kann auch eine Unterkombination von Gruppen der oben beschriebenen Merkmale sein.
  • Figurenliste
    • 1 ist eine Schnittansicht, die ein Beispiel einer Halbleitervorrichtung 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung illustriert.
    • 2 ist ein Schaubild, das ein Beispiel einer Verteilung der Dotierungskonzentration und einer Verteilung der chemischen Wasserstoffkonzentration entlang einer Linie k-k in 1 illustriert.
    • 3 ist ein Schaubild, das ein Beispiel einer Spannungs-Wellenform und einer Strom-Wellenform während Sperrverzögerung der Halbleitervorrichtung 100 illustriert.
    • 4 ist ein Schaubild, das ein Beispiel einer Beziehung zwischen einem in der Halbleitervorrichtung 100 fließenden Strom und einer Schwingungs-Schwellenspannung illustriert.
    • 5A ist ein Schaubild, das ein Beispiel einer Beziehung zwischen einem Verhältnis D1/Db zwischen einer Dotierungskonzentration D1 an einem Peak der Dotierungskonzentration 25-1 und einer Volumendotierungskonzentration Db und der Schwingungs-Schwellenspannung illustriert.
    • 5B illustriert ein Beispiel einer Ladungsträger-Konzentrationsverteilung von jedem Bereich, wenn eine Stromdichte 0,1 × Jr erfüllt.
    • 6 ist ein Schaubild, das ein weiteres Beispiel der Verteilung der Dotierungskonzentration und der Verteilung der chemischen Wasserstoffkonzentration in einem Pufferbereich 20 illustriert.
    • 7 ist ein Schaubild, das ein weiteres Beispiel der Verteilung der Dotierungskonzentration und der Verteilung der chemischen Wasserstoffkonzentration im Pufferbereich 20 illustriert.
    • 8 ist ein Schaubild, das ein weiteres Beispiel der Verteilung der Dotierungskonzentration und der Verteilung der chemischen Wasserstoffkonzentration im Pufferbereich 20 illustriert.
    • 9 ist ein Schaubild, das ein weiteres Beispiel der Verteilung der Dotierungskonzentration und der Verteilung der chemischen Wasserstoffkonzentration im Pufferbereich 20 illustriert.
    • 10 ist eine Schnittansicht, die eine weiteres Beispiel eines Aufbaus der Halbleitervorrichtung 100 dargestellt.
    • 11 ist eine Schnittansicht, die eine weiteres Beispiel eines Aufbaus der Halbleitervorrichtung 100 dargestellt.
    • 12 ist eine Draufsicht, die ein weiteres Beispiel der Halbleitervorrichtung 100 illustriert. 13 ist eine vergrößerte Ansicht des Bereichs A in 12.
    • 14 ist eine Ansicht, die einen beispielhaften Schnitt entlang b-b in 13 illustriert.
    • 15 ist ein Schaubild, das ein Beispiel der Verteilung der Dotierungskonzentration eines ersten Pufferbereichs 20-1 und eines zweiten Pufferbereichs 20-2 illustriert.
    • 16 ist ein Flussdiagramm, das einige Schritte eines Herstellungsverfahrens der Halbleitervorrichtung 100 illustriert.
    • 17 ist ein Schaubild, das ein Beispiel einer integrierten Konzentration illustriert, die durch Integrieren der Dotierungskonzentration im Halbleitersubstrat 10 in Tiefenrichtung erhalten wird.
  • BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen der Erfindung beschrieben. Die folgenden Ausführungsformen sind jedoch nicht einschränkend für die beanspruchte Erfindung gemeint. Auch können einige Kombinationen von Merkmalen, die in den Ausführungsbeispielen beschrieben werden, unnötig zum Lösen der erfindungsgemäßen Aufgabe sein.
  • Wie in der vorliegenden Beschreibung verwendet, wird eine Seite in Richtung parallel zu einer Tiefenrichtung eines Halbleitersubstrats als „obere“ und die andere Seite als „untere“ bezeichnet. Eine Oberfläche von zwei Hauptflächen eines Substrats, eine Schicht oder ein anderes Element wird als eine obere Oberfläche und die andere Oberfläche als eine untere Oberfläche bezeichnet. Die „untere“ Richtung und „obere“ Richtung sind nicht auf eine Richtung der Schwerkraft oder auf eine Richtung, in der die Halbleitervorrichtung montiert ist, beschränkt.
  • Wie hierin verwendet, können technische Sachverhalte unter Verwendung orthogonaler Koordinatenachsen einer X-Achse, Y-Achse und Z-Achse beschrieben werden. Die senkrechten Koordinatenachsen werden lediglich verwendet, um relative Positionen zwischen Bestandteilen festzulegen, aber nicht um die Bestandteile in einer bestimmten Richtung einzuschränken. Beispielsweise soll sich die Z-Achse nicht ausschließlich auf eine Höhenrichtung relativ zum Boden beziehen. Eine +Z-Richtung und eine -Z-Richtung sind einander entgegengesetzte Richtungen. Wenn die Z-Achsen-Richtung ohne ein positives oder negatives Vorzeichen beschrieben wird, bezeichnet die Z-Achsenrichtung eine Richtung parallel zur +Z-Achse und zur -Z-Achse.
  • In der vorliegenden Beschreibung werden orthogonalen Achsen parallel zur oberen Oberfläche und zur unteren Oberfläche des Halbleitersubstrats als die X-Achse und die Y-Achse bezeichnet. Außerdem wird eine Achse senkrecht zur oberen Oberfläche und zur unteren Oberfläche des Halbleitersubstrats als die Z-Achse bezeichnet. In der vorliegenden Beschreibung kann die Richtung der Z-Achse als die Tiefenrichtung bezeichnet werden. Außerdem kann in der vorliegenden Beschreibung eine Richtung parallel zur oberen Oberfläche und zur unteren Oberfläche des Halbleitersubstrats als eine horizontale Richtung, einschließlich einer X-Achse und einer Y-Achse, bezeichnet werden.
  • Wenn etwas mit „dasselbe“ oder „gleiche“ bezeichnet wird, kann etwas mit einem Fehler aufgrund einer Herstellungsabweichung Behaftetes sein. Der Fehler liegt beispielsweise in einem Bereich von 10%.
  • In der vorliegenden Beschreibung wird eine Leitfähigkeitsart eines mit Verunreinigungen dotierten Dotierungsbereichs als P-artig oder N-artig bezeichnet. In der vorliegenden Beschreibung kann sich die Verunreinigung insbesondere auf einen beliebigen N-artigen Donator oder einen P-artigen Akzeptor beziehen und kann als Dotierstoff beschrieben werden. In der vorliegenden Beschreibung ist mit Dotierung das Einbringen des Donators oder des Akzeptors in ein Halbleitersubstrat zum Bilden eines Halbleiters mit einem N-artigen Leitfähigkeitstyp oder einem P-artigen Leitfähigkeitstyp gemeint.
  • In der vorliegenden Beschreibung bezeichnet eine Dotierungskonzentration eine Konzentration des Donators oder eine Konzentration des Akzeptors in einem thermisch Gleichgewichtszustand. In der vorliegenden Beschreibung bezeichnet eine Netto-Dotierungskonzentration eine Netto-Konzentration, die durch Hinzufügen der Donatorenkonzentration als Konzentration positiver Ionen zur Akzeptorenkonzentration als Konzentration negativer Ionen erhalten wird, einschließlich der Polaritäten der Ladungen. Wenn beispielsweise ND die Donatorenkonzentration ist und NA die Akzeptorenkonzentration, wird die Netto-Dotierungskonzentration an einer beliebigen Position durch ND - NA angegeben. In der vorliegenden Beschreibung kann die Netto-Dotierungskonzentration einfach als die Dotierungskonzentration bezeichnet werden.
  • Der Donator hat die Funktion, Elektronen an einen Halbleiter bereitzustellen. Der Akzeptor hat die Funktion, Elektronen vom Halbleiter zu empfangen. Der Donator und der Akzeptor sind nicht auf die Verunreinigungen selbst beschränkt. Beispielsweise kann ein VOH-Defekt, der durch eine Kombination aus einer Leerstelle (V), einem Sauerstoff (O) und einem Wasserstoff (H), die im Halbleiter vorhanden sind, als ein Donator fungieren, der Elektronen bereitstellt. In der vorliegenden Beschreibung kann der VOH-Defekt als ein Wasserstoffdonator bezeichnet werden.
  • In der vorliegenden Beschreibung bedeuten die Bezeichnungen P+-artig oder N+-artig eine höhere Dotierungskonzentration als die Bezeichnungen P-artig oder N-artig, und die Bezeichnungen P-artig oder N-artig beziehen sich auf eine niedrigere Dotierungskonzentration als die Bezeichnungen P-artig oder N-artig. Außerdem bedeuten in der vorliegenden Beschreibung die Bezeichnungen P++-artig oder N++-artig, dass die Dotierungskonzentration größer ist als die von P+-artig oder N+-artig.
  • Eine chemische Konzentration in der vorliegenden Beschreibung bezieht sich auf atomare Dichte einer Verunreinigung, die unabhängig von einem elektrischen Aktivierungszustand gemessen wird. Die chemische Konzentration kann beispielsweise durch Sekundärionen-Massenspektrometrie (SIMS) gemessen werden. Die oben beschriebene Netto-Dotierungskonzentration kann durch Spannungs-Kapazitäts-Profilierung (CV-Profilierung) gemessen werden. Ferner kann eine durch ein Ausbreitungswiderstands-Verfahren („Spreading Resistance“, SRP-Verfahren) gemessene Ladungsträgerkonzentration als die Dotierungskonzentration verwendet werden. Die durch die CV-Profilierung oder das SRP-Verfahren gemessene Ladungsträgerkonzentration kann ein Wert im thermischen Gleichgewichtszustand sein. Ferner ist die Donatorenkonzentration in einem N-artigen Bereich ausreichend höher als die Akzeptorenkonzentration, so dass die Ladungsträgerkonzentration des Bereichs als die Donatorenkonzentration verwendet werden kann. In ähnlicher Weise kann die Ladungsträgerkonzentration eines P-artigen Bereichs als die Akzeptorenkonzentration festgelegt sein. In der vorliegenden Beschreibung kann die Dotierungskonzentration des N-artigen Bereichs als die Donatorenkonzentration bezeichnet werden und die Dotierungskonzentration des P-artigen Bereichs kann als die Akzeptorenkonzentration bezeichnet werden.
  • Wenn zudem eine Konzentrationsverteilung des Donators, des Akzeptors oder der Nettodotierung einen Peak in einem Bereich aufweist, kann ein Wert des Peaks als die Konzentration des Donators, des Akzeptors oder der Nettodotierung in dem Bereich verwendet werden. In einem Fall, wo die Konzentration des Donators, Akzeptors oder Nettodotierung in einem Bereich ungefähr gleichförmig oder dergleichen ist, kann ein Mittelwert der Konzentration des Donators, Akzeptors oder Nettodotierung im Bereich als die Konzentration des Donators, Akzeptors oder Nettodotierung verwendet werden.
  • Die durch das SRP-Verfahren gemessene Ladungsträgerkonzentration kann kleiner als die Konzentration des Donators oder des Akzeptors sein. In einem Bereich, wo ein Strom beim Messen eines Ausbreitungswiderstands fließt, kann die Ladungsträgermobilität des Halbleitersubstrats niedriger sein als ein Wert in einem Kristallzustand. Die Reduzierung der Ladungsträgermobilität tritt auf, wenn Ladungsträger aufgrund von Unordnung (Unordnung) einer Kristallstruktur aufgrund von Gitterdefekten oder dergleichen gestreut werden.
  • Die aus der mittels der CV-Profilierung oder dem SRP-Verfahren gemessenen Ladungsträgerkonzentration berechnete Konzentration des Donators oder des Akzeptors kann niedriger als eine chemische Konzentration eines Elements sein, welches den Donator oder den Akzeptor bildet. Beispielsweise beträgt eine Donatorenkonzentration von Phosphor oder Arsen, die als Donator dienen, oder eine Akzeptorenkonzentration von Bor (Bor), der als Akzeptor dient, in einem Silizium-Halbleiter ungefähr 99% von deren chemischen Konzentration. Andererseits beträgt eine Donatorenkonzentration von Wasserstoff, der als Donator dient, in einem Silizium-Halbleiter ungefähr 0,1% bis 10% der chemischen Konzentration von Wasserstoff. In der vorliegenden Beschreibung wird ein SI-Einheitensystem verwendet. In der vorliegenden Beschreibung kann die Einheit einer Länge oder eines Abstands in Zentimetern (cm) angegeben werden. In diesem Fall können Berechnungen nach Konvertieren des Abstands oder der Länge in Meter (m) durchgeführt werden.
  • 1 ist eine Schnittansicht, die ein Beispiel einer Halbleitervorrichtung 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung illustriert. Die Halbleitervorrichtung 100 weist mindestens eine Transistorvorrichtung, wie z.B. ein Bipolartransistor mit isolierter GatterElektrode (IGBT) und/oder eine Diodenvorrichtung, wie z.B. eine Freilaufdiode (FWD), auf. 1 illustriert die Halbleitervorrichtung 100 mit einer Diodenvorrichtung.
  • Die Halbleitervorrichtung 100 umfasst ein Halbleitersubstrat 10. Das Halbleitersubstrat 10 ist ein Substrat, das aus einem Halbleitermaterial gebildet ist. Beispielsweise ist das Halbleitersubstrat 10 ein Siliziumsubstrat. Ein Volumendonator eines ersten Leitfähigkeitstyps (N-artig) ist im gesamten Halbleitersubstrat 10 des vorliegenden Beispiels verteilt. Der Volumendonator ist ein Donator, der mit einem im Wesentlichen gleichmäßig in einem Ingot, welcher eine Basis des Halbleitersubstrats 10 ist, vorhandenen Dotierstoff dotiert ist, zum Zeitpunkt der Herstellung des Ingots. Der Volumendonator im vorliegenden Beispiel ist ein von Wasserstoff verschiedenes Element. Der Dotierstoff des Volumendonators ist beispielsweise Phosphor, Antimon, Arsen, Selen oder Schwefel, ohne auf diese Beispiele beschränkt zu sein. Der Volumendonator des vorliegenden Beispiels ist Phosphor. In diesem Fall kann eine Volumendotierungskonzentration ein Minimalwert der Konzentration von Phosphor im Halbleitersubstrat 10 sein. Der Hauptdonator ist auch in einem P-artigen Bereich enthalten. Das Halbleitersubstrat 10 kann ein Wafer sein, der aus einem Halbleiteringot herausgeschnitten wurde, oder ein aus einem Wafer herausgeschnittener Chip. Der Halbleiteringot kann entweder nach einem Czochralski (CZ)-Verfahren, einem Czochralski-Verfahren mit angelegtem Magnetfeld (MCZ-Verfahren) oder einem Float-Zone-Verfahren (FZ-Verfahren) hergestellt werden. Der Ingot im vorliegenden Beispiel wird durch das MCZ-Verfahren hergestellt. Die chemische Konzentration des im gesamten Halbleitersubstrat 10 verteilten Donators kann als die Volumendotierungskonzentration Db verwendet werden, oder die Volumendotierungskonzentration Db kann ein Wert im Bereich von 90% bis 100% der chemischen Konzentration sein.
  • Das Halbleitersubstrat 10 hat eine obere Oberfläche 21 und eine untere Oberfläche 23. Die obere Oberfläche 21 und die untere Oberfläche 23 sind zwei Hauptflächen des Halbleitersubstrats 10. In der Beschreibung werden orthogonale Achsen in der Ebene parallel zur oberen Oberfläche 21 und zur unteren Oberfläche 23 als eine X-Achse und eine Y-Achse definiert und die Achse senkrecht zur oberen Oberfläche 21 und zur unteren Oberfläche 23 wird als eine Z-Achse definiert.
  • Das Halbleitersubstrat 10 des vorliegenden Beispiels umfasst einen Basisbereich 14, einen Driftbereich 18 und einen Pufferbereich 20. Der Driftbereich 18 des vorliegenden Beispiels ist beispielsweise ein N-artiger Bereich. Der Pufferbereich 20 ist auf der Seite der unteren Oberfläche 23 des Halbleitersubstrats 10 angeordnet. Der Pufferbereich 20 ist ein N-artiger Bereich, der eine höhere Dotierungskonzentration aufweist als der Driftbereich 18. Die Seite der unteren Oberfläche 23 bezeichnet einen Bereich innerhalb eines Abstands T/2 in Tiefenrichtung (Z-Achsenrichtung) des Halbleitersubstrats 10 von der unteren Oberfläche 23, wobei T die Dicke des Halbleitersubstrats 10 in Tiefenrichtung ist. Der Pufferbereich 20 kann in einem Bereich innerhalb eines Abstands T/4 von der unteren Oberfläche 23 angeordnet sein.
  • Der Pufferbereich 20 umfasst einen Peak 25 der Dotierungskonzentration, an dem die Dotierungskonzentration höher als im Driftbereich 18 ist. Die Dotierungskonzentration am Peak 25 der Dotierungskonzentration bezieht sich auf die Dotierungskonzentration am Scheitelpunkt des Peaks 25 der Dotierungskonzentration. Ein Mittelwert der Dotierungskonzentration in einem Bereich, wo die Verteilung der Dotierungskonzentration im Wesentlichen gleichmäßig ist, kann als die Dotierungskonzentration des Driftbereichs 18 verwendet werden. Der Bereich, wo die Verteilung der Dotierungskonzentration im Wesentlichen gleichmäßig ist, kann ein Bereich mit einer Breite von 10 µm oder mehr in Tiefenrichtung sein, in dem die Schwankung der Dotierungskonzentration nicht größer als ±10% wird. Der Pufferbereich 20 des vorliegenden Beispiels weist eine Vielzahl der Peaks 25 der Dotierungskonzentration in Tiefenrichtung (Z-Achsenrichtung) des Halbleitersubstrats 10 auf.
  • Der Pufferbereich 20 des vorliegenden Beispiels wird durch Wärmebehandlung gebildet, die durch Implantieren von Wasserstoffionen, wie z.B. Protonen, in das Halbleitersubstrat 10 umgesetzt wird. Die Wasserstoffionen können von der unteren Oberfläche 23 des Halbleitersubstrats 10 oder von der unteren Oberfläche 21 implantiert werden.
  • Der Basisbereich 14 ist ein P-artiger Bereich, der zwischen dem Driftbereich 18 und der oberen Oberfläche 21 des Halbleitersubstrats 10 angeordnet ist. Wenn die Halbleitervorrichtung 100 eine Diode ist, dient der Basisbereich 14 als ein Anodenbereich der Diode. Wenn die Halbleitervorrichtung 100 ein Transistor ist, wird ein Kanal im Basisbereich 14, welcher der Gatterelektrode zugewandt ist, gebildet. Der Basisbereich 14 in 1 berührt den Driftbereich 18. In einem anderen Beispiel kann ein anderer Bereich zwischen dem Basisbereich 14 und dem Driftbereich 18 angeordnet sein. Der Basisbereich 14 kann die obere Oberfläche 21 des Halbleitersubstrats 10 berühren.
  • Das Halbleitersubstrat 10 des vorliegenden Beispiels umfasst einen N+-artigen Kathodenbereich 83, der zwischen dem Pufferbereich 20 und der unteren Oberfläche 23 angeordnet ist. Der Kathodenbereich 82 ist in Kontakt mit der unteren Oberfläche 23 angeordnet. Wenn die Halbleitervorrichtung 100 ein Transistor ist, umfasst das Halbleitersubstrat 10 einen P+-artigen Kollektorbereich 83, der zwischen dem Pufferbereich 20 und der unteren Oberfläche 23 angeordnet ist. Der Kollektorbereich 22 ist in Kontakt mit der unteren Oberfläche 23 angeordnet. Der Pufferbereich 20 kann als eine Feldstoppschicht dienen, die verhindert, dass eine sich von einer unteren Oberflächenseite des Basisbereichs 14 ausbreitende Verarmungsschicht den P+-artigen Kollektorbereich oder den N+-artigen Kathodenbereich 82 erreicht.
  • Die obere Oberfläche 21 und die untere Oberfläche 23 des Halbleitersubstrats 10 weisen jeweils Elektroden auf, die in 1 weggelassen wurden. Jede Elektrode kann aus einem Metallmaterial einschließlich Aluminium oder dergleichen ausgebildet sein. Im vorliegenden Beispiel berührt die auf der oberen Oberfläche 21 angeordnete Elektrode den Basisbereich 14 und die auf der unteren Oberfläche 23 angeordnet Elektrode berührt den Kathodenbereich 82.
  • 2 ist ein Schaubild, das ein Beispiel einer Verteilung der Dotierungskonzentration und einer Verteilung der chemischen Wasserstoffkonzentration entlang einer Linie k-k in 1 illustriert. Die Linie k-k ist eine Linie, die sich parallel zu Z-Achse über den Pufferbereich 20 erstreckt. Der Pufferbereich 20 des vorliegenden Beispiels wird durch Implantieren von Wasserstoffionen an eine vorgegebene Tiefenposition von der unteren Oberfläche 23 gebildet.
  • In einem Bereich, durch den die von der unteren Oberfläche 23 implantierte Wasserstoffionen durchgegangen sind, werden Gitterdefekte gebildet, die hauptsächlich aus Leerstellen, wie z.B. einatomigen Leerstellen (V) und Divakanzen (W) bestehen. Die Atome neben der Leerstelle enthalten eine Baumelbindung. Der Gitterdefekt umfasst Zwischengitteratome, Verschiebungen und dergleichen und umfasst in einem weiteren Sinne Donatoren und Akzeptoren, wobei der Gitterdefekt in dieser Beschreibung hauptsächlich aus Leerstellen besteht, die als Gitterdefekte des Leerstellen-Typs, ein Defekt des Leerstellen-Typs oder einfach als Gitterdefekt bezeichnet werden können. Das in das Halbleitersubstrat 10 implantierte Wasserstoffion kann zu einer Bildung einer großen Anzahl von Gitterdefekten führen und eine signifikante Störung der Kristallinität des Halbleitersubstrats 10 bewirken. Die Störung der Kristallinität kann hier als Unordnung bezeichnet werden. In den Pufferbereich 20 implantierter Wasserstoff (H), Leerstellen (V) und Sauerstoff (O) kombinieren, um einen VOH-Defekt zu bilden. Außerdem wird die Bildung des VOH-Defekts durch Diffusion von Wasserstoff in Folge von thermischem Glühen gefördert. Der VOH-Defekt fungiert als Donator, der Elektronen bereitstellt. Der VOH-Defekt kann hierin einfach als Wasserstoffdonator bezeichnet werden. Der Pufferbereich 20 des vorliegenden Beispiels enthält den Wasserstoffdonator. Der Wasserstoffdonator kann auch in einem Bereich zwischen zwei Peaks der Dotierungskonzentration 25 enthalten sein. Die Dotierungskonzentration des Wasserstoffdonators ist niedriger als die chemische Konzentration von Wasserstoff. Ein Aktivierungsverhältnis, das als Verhältnis der Dotierungskonzentration des Wasserstoffdonators zur chemischen Konzentration von Wasserstoff definiert ist, kann einen Wert von 0,1% bis 30% haben. Im vorliegenden Beispiel beträgt die Aktivierungsrate 1% bis 5%.
  • Die Verteilung der chemischen Wasserstoffkonzentration des Pufferbereichs 20 enthält einen oder mehr Peaks 125 der Wasserstoffkonzentration an Tiefenpositionen, wo die Wasserstoffionen implantiert werden. Die Verteilung der chemischen Wasserstoffkonzentration des vorliegenden Beispiels umfasst eine Vielzahl von Peaks 125-1, 125-2, 125-3 und 125-4 der Wasserstoffkonzentration. Eine höhere chemische Wasserstoffkonzentration bewirkt mit hoher Wahrscheinlichkeit die Bildung einer größeren Anzahl der oben beschriebenen VOH-Defekte. Somit weist die Verteilung der Dotierungskonzentration des Pufferbereichs 20 einen oder mehr Peaks 25 der Dotierungskonzentration an den Tiefenpositionen, die den jeweiligen Peaks 125 der Wasserstoffkonzentration entsprechen. Die Peaks 25 der Dotierungskonzentration des Pufferbereichs können Peaks der Wasserstoff-Donatorenkonzentration sein. Die Verteilung der Dotierungskonzentration des vorliegenden Beispiels umfasst eine Vielzahl von Peaks 25-1, 25-2, 25-3 und 25-4 der Dotierungskonzentration.
  • Die Anzahl der Peaks 25 der Dotierungskonzentration kann dieselbe sein wie die Anzahl der Peaks 125 der Wasserstoffkonzentration. Ein Peak 25 der Dotierungskonzentration und ein Peak 125 der Wasserstoffkonzentration können an derselben Tiefenposition vorliegen. An derselben Tiefenposition angeordnete Peaks können sich auf einen Zustand beziehen, wo ein Scheitelpunkt eines Peaks innerhalb der Halbwertsbreite eines anderen Peaks angeordnet ist.
  • Der VOH-Defekt wird außerdem in einem Bereich gebildet, wo der Wasserstoff diffundiert, wodurch die Dotierungskonzentration in einem Bereich zwischen den zwei Peaks 25 der Dotierungskonzentration wahrscheinlich ebenfalls ansteigt. Somit kann der Bereich zwischen den Peaks 25 der Dotierungskonzentration leicht ein Bereich mit einer höheren Konzentration als der Driftbereich 18 sein.
  • In vorliegenden Beispiel werden die Wasserstoffionen von der Seite der unteren Oberfläche 23 des Halbleitersubstrats 10 implantiert. Somit ist in der Verteilung der chemischen Wasserstoffkonzentration ein Schwanz Sh1, der sich vom Scheitelpunkt jedes Peaks der Wasserstoffkonzentration 125 zur Seite der unteren Oberfläche 23 erstreckt, sanfter als ein Schwanz Sh2, der sich vom Scheitelpunkt des Peaks der Wasserstoffkonzentration 125 zur Seite der oberen Oberfläche 21 erstreckt. Somit ist der Schwanz Sh1 weniger geneigt als der Schwanz Sh2. In ähnlicher Weise kann sich in der Verteilung der Dotierungskonzentration ein Schwanz Sd1, der sich vom Scheitelpunkt eines jeden Peaks 25 der Dotierungskonzentration zur Seite der unteren Oberfläche 23 erstreckt, sanfter sein als ein Schwanz Sd2, der sich vom Scheitelpunkt eines jeden Peaks 25 der Dotierungskonzentration 25 zur Seite der oberen Oberfläche 21 erstreckt. Daher kann der Schwanz Sd1 weniger geneigt sein als der Schwanz Sd2.
  • Unter den Peaks 25 der Dotierungskonzentration des Pufferbereichs 20 wird der am nächsten an der unteren Oberfläche 23 des Halbleitersubstrats 10 liegende Peak als der untiefste Konzentrationspeak definiert. Im vorliegenden Beispiel ist der Peak 25-1 der Dotierungskonzentration der untiefste Konzentrationspeak. Eine Dotierungskonzentration D1 am Peak 25-1b der Dotierungskonzentration ist gleich groß wie oder niedriger als eine vorgegebene Schwellenkonzentration Dth. Die Schwellenkonzentration Dth kann 50 mal so hoch sein wie die Volumendotierungskonzentration Db des Halbleitersubstrats 10. Die Schwellenkonzentration Dth kann das 30-fache, das 20-fache oder das 10-fache der Volumendotierungskonzentration Db betragen.
  • Wenn die Dotierungskonzentration am Peak 25-1 der Dotierungskonzentration, welcher der untiefste Konzentrationspeak ist, gleich groß wie oder niedriger als die Schwellenkonzentration Dth ist, kann verhindert werden, dass die Ladungsträger verarmen, und die Schwingung einer Spannungs- oder Stromwellenform kann während der Sperrverzögerung der Halbleitervorrichtung 100 oder dergleichen unterdrückt werden.
  • Im vorliegenden Beispiel sind die Dotierungskonzentrationen D1, D2, D3 und D4 an allen Peaks 25-1, 25-2, 25-3 und 25-4 der Dotierungskonzentration des Pufferbereichs 20 gleich groß wie oder niedriger als die Schwellenkonzentration Dth. Dies ermöglicht es, die Schwingung der Spannungs- oder Strom-Wellenform effektiver zu unterdrücken. Die Dotierungskonzentration am Peak 25 der Dotierungskonzentration kann an einer weiter von der unteren Oberfläche 23 entfernten Position niedriger sein. Trotzdem kann die Dotierungskonzentration D4 am Peak 25-4 der Dotierungskonzentration, der am weitesten von der unteren Oberfläche 23 entfernt angeordnet ist, höher als die Dotierungskonzentration D3 am benachbarten Peak 25-3 der Dotierungskonzentration sein. Die Dotierungskonzentration zwischen dem Peak 25-1 der Dotierungskonzentration und dem Kathodenbereich 82 kann einen ersten Talabschnitt 26 aufweisen, der durch eine talförmige Konzentrationsverteilung definiert wird. Ein lokaler Minimalwert Dv1 der Dotierungskonzentration des ersten Talabschnitts 26 kann der lokale Minimalwert der Donatorenkonzentration sein. Der lokale Minimalwert Db1 der Dotierungskonzentration oder der Donatorenkonzentration kann kleiner als die Dotierungskonzentration D2 am Peak 25-2 der Dotierungskonzentration sein. Die hindert die Ladungsträger effektiver daran zu verarmen und unterdrückt die Schwingung der Spannungs- oder Strom-Wellenform während Sperrverzögerung oder dergleichen. Der lokale Minimalwert Db1 der Dotierungskonzentration oder der Donatorenkonzentration kann gleich groß wie oder niedriger sein als die vorgegebene Schwellenkonzentration Dth.
  • Der Spitzenwert der Dotierungskonzentration des Kathodenbereichs 82 ist höher als die Dotierungskonzentration am Peak 25-1 der Dotierungskonzentration. Der Spitzenwert der Dotierungskonzentration des Kathodenbereichs 82 kann höher sein als die Dotierungskonzentration an einem beliebigen der Peaks 25 der Dotierungskonzentration des Pufferbereichs 20.
  • 3 ist ein Schaubild, das ein Beispiel einer Spannungs-Wellenform und einer Strom-Wellenform während Sperrverzögerung der Halbleitervorrichtung 100 illustriert. Die Spannungs-Wellenform ist eine Wellenform der zwischen der Elektrode der oberen Oberfläche 21 und der Elektrode der unteren Oberfläche 23 angelegten Spannung. Die Strom-Wellenform ist eine Wellenform des zwischen der Elektrode der oberen Oberfläche 21 und der Elektrode der unteren Oberfläche 23 fließenden Stroms. In 3 zeigt eine gepunktete Linie eine Wellenform des Vergleichsbeispiels und eine durchgezogene Linie zeigt die Wellenform der Halbleitervorrichtung 100. In dem in 3 dargestellten Beispiel beträgt die Umgebungstemperatur 25°C und der Strom, wenn die Halbleitervorrichtung 100 im EIN-Zustand ist, beträgt 1/10 des Nennstroms. Im Vergleichsbeispiel ist die Dotierungskonzentration am untiefsten Peak 25-1 der Dotierungskonzentration ungefähr um das 100-fache höher als die Volumendotierungskonzentration Db. Die Dotierungskonzentrationen an den anderen Peaks 25 der Dotierungskonzentration sind im Vergleichsbeispiel und in der Halbleitervorrichtung 100 dieselben.
  • Eine hohe Dotierungskonzentration am Peak 25 der Dotierungskonzentration des Pufferbereichs 20 führt zu weniger Löchern in der Umgebung des Peaks 25 der Dotierungskonzentration. Somit verarmen die Ladungsträger während der Sperrverzögerung der Halbleitervorrichtung 100 mit hoher Wahrscheinlichkeit in der Umgebung des Peaks 25 der Dotierungskonzentration. Lokale Verarmung von Ladungsträgern vor dem Ende des Sperrverzögerungsvorgangs kann zu einer Schwingung der Spannungs- und Strom-Wellenformen während der Sperrverzögerung führen. Die Schwingung der Spannungs- und Strom-Wellenformen tritt besonders wahrscheinlich während Sperrverzögerung auf, wenn die Ladungsträger in der Umgebung der unteren Oberfläche 23 des Halbleitersubstrats 10 verarmt sind.
  • Im Vergleichsbeispiel ist die Dotierungskonzentration am in der Nähe der unteren Oberfläche 23 angeordneten Peak 25-1 der Dotierungskonzentration hoch. Somit schwingen die Spannung-Wellenform und die Strom-Wellenform größtenteils im Vergleichsbeispiel. Andererseits ist die Dotierungskonzentration in der Halbleitervorrichtung 100 am Peak 25-1 der Dotierungskonzentration, der in der Umgebung der unteren Oberfläche 23 angeordnet ist, 50 mal so hoch wie die Volumendotierungskonzentration Db oder niedriger. Somit wird eine Schwingung der Spannungs-Wellenform und der Strom-Wellenform mit der Halbleitervorrichtung 100 unterdrückt.
  • 4 ist ein Schaubild, das ein Beispiel einer Beziehung zwischen einem in der Halbleitervorrichtung 100 fließenden Strom und einer Schwingungs-Schwellenspannung illustriert. Die horizontale Achse in 4 gibt die Dichte des Stroms an, der zwischen der Elektrode der oberen Oberfläche 21 und der Elektrode der unteren Oberfläche 23 der Halbleitervorrichtung 100 fließt. Jr steht für die Stromdichte, die auftritt, wenn der Nennstrom in der Halbleitervorrichtung 100 fließt. Somit beträgt die Stromdichte bei Fließen eines Stroms von 1/10 des Nennstroms 0,1 × Jr. Die Schwingungs-Schwellenspannung ist eine Spannung zwischen der Anode und der Kathode, an der die Spannungs-Wellenform und die Strom-Wellenform mit einer vorgegebenen Amplitude beginnen zu schwingen, wie im Vergleichsbeispiel in 3 zu sehen ist. Die vorgegebene Amplitude ist beispielsweise definiert als eine Amplitude während eines Zeitraums, in dem der Betrag der Spannung zwischen der Anode und der Kathode einen Wert annimmt, der gleich groß wie oder höher als eine Spannung einer Stromquelle ist. Die Schwingung mit einer vorgegebenen Amplitude oder größer deutet beispielsweise auf eine Situation hin, in der der Betrag der Spannung zwischen Anode und Kathode relativ zur vorgegebenen Amplitude zeitlich stark ansteigt, und dieser starke Anstieg löst eine Schwingung der nachfolgenden Spannungs-Wellenform aus. Eine niedrigere Dichte des in der Halbleitervorrichtung 100 fließenden Stroms führt zu einer kleineren Menge angesammelter Ladungsträger, was zu einem höheren Risiko von Ladungsträgerverarmung führt. Somit führt eine niedrigere Dichte des in der Halbleitervorrichtung 100 fließenden Stroms, wie in 4 dargestellt, zu einer niedrigeren Schwingungs-Schwellenspannung, was wahrscheinlich zu Schwingung beiträgt.
  • 4 illustriert zwei Beispiele, die ein Beispiel sind, wo die Dotierungskonzentration am Peak 25-1 der Dotierungskonzentration, welcher der untiefsten Konzentrationspeak ist, relativ hoch ist und ein Beispiel, wo die Dotierungskonzentration relativ niedrig ist. Eine unterer Dotierungskonzentration am Peak 25-1 der Dotierungskonzentration führt zu einer höheren Schwingungs-Schwellenspannung, wodurch die Schwingung unterdrückt wird. Wenn beispielsweise die Stromdichte 0,1×Jr erfüllt, beträgt die Schwingungs-Schwellenspannung des Beispiels, wo die Dotierungskonzentration am Peak 25-1 der Dotierungskonzentration hoch ist, Vth1 und die Schwingungs-Schwellenspannung des Beispiels, wo die Dotierungskonzentration niedrig ist, beträgt Vth2. Vth2 ist höher als Vth1. Man beachte, dass die Schwingungs-Startspannung eine an die Diode angelegte Versorgungsspannung sein kann, wenn die Spannungs-Wellenform oder die Strom-Wellenform als eine Wellenform mit vorgegebener Amplitude oder größer erzeugt wird. Auch in diesem Fall weist die Anfangsspannung der Schwingung ähnliche Eigenschaften auf wie in 4.
  • 5A ist ein Schaubild, das ein Beispiel einer Beziehung zwischen einem Verhältnis D1/Db zwischen der Dotierungskonzentration D1 am Peak der Dotierungskonzentration 25-1 und der Volumendotierungskonzentration Db und der Schwingungs-Schwellenspannung illustriert. Mit D1/Db gleich 50 oder weniger kann eine hohe Schwingungs-Schwellenspannung erhalten werden, wodurch Schwingungen unterdrückt werden können. D1/Db kann 20 oder weniger oder 10 oder weniger betragen.
  • Die in 2 dargestellte Schwellenkonzentration Dth kann niedriger sein als eine Referenz-Ladungsträgerkonzentration, die erhalten wird, wenn der Strom, der 1/10 des Nennstroms beträgt, zwischen der oberen Oberfläche 21 und der unteren Oberfläche 23 des Halbleitersubstrats 10 fließt. Für den Nennstrom der Halbleitervorrichtung 100 kann ein Bestimmungswert in einem Katalog der Halbleitervorrichtung 100 oder dergleichen verwendet werden. Ein Nennstromdichte Jr kann berechnet werden, indem der Nennstrom durch die Fläche eines aktiven Bereichs der Halbleitervorrichtung 100 geteilt wird. Die Dotierungskonzentration jedes Bereichs der Halbleitervorrichtung 100 kann durch das SIMS-Verfahren, die CV-Profilierung, das SRP-Verfahren oder dergleichen gemessen werden.
  • 5B illustriert ein Beispiel einer Ladungsträger-Konzentrationsverteilung jeden Bereichs, wenn die Stromdichte 0,1 × Jr erfüllt. Die horizontale Achse und die vertikale Achse in 5B bezeichnen jeweils den Abstand von der unteren Oberfläche 23 des Halbleitersubstrats 10 und die Konzentration der Elektronen oder Löcher. Im vorliegenden Beispiel bezeichnet Wo die Dicke des Halbleitersubstrats 10 in Z-Achsenrichtung. Ferner bezeichnet Zt die Position des unteren Endes eines Grabenabschnitts in Z-Achsenrichtung. Der Grabenabschnitt ist ein später beschriebener Gatter-Grabenabschnitt oder ein Dummy-Grabenabschnitt. Die Ladungsträgerkonzentration in jedem Bereich kann durch Simulation unter Verwendung der Dotierungskonzentration jedes Bereichs berechnet werden. Im vorliegenden Beispiel sind die Bereiche der Driftbereich 18 und der Pufferbereich 20. Die Position des Endabschnitts des Driftbereichs 18 auf der Seite der oberen Oberfläche 21 kann eine Position des unteren Endes des Basisbereichs 14 (der als Anodenbereich der Diode dient) sein oder kann die Position Zt des unteren Endes des Grabenabschnitts sein. Die Ladungsträgerkonzentration in der Mitte 0,5 Wo (oder der Mitte des Driftbereichs 18 in Tiefenrichtung) des Halbleitersubstrats 10 in Tiefenrichtung kann eine Referenz-Ladungsträgerkonzentration pc sein. Die Schwellenkonzentration Dth kann 1/2 oder weniger oder 1/4 oder weniger der Referenz-Ladungsträgerkonzentration pc betragen. Somit kann eine Schwingung der Spannungs-Wellenform und der Strom-Wellenform unterdrückt werden.
  • 6 ist ein Schaubild, das ein weiteres Beispiel der Verteilung der Dotierungskonzentration und der Verteilung der chemischen Wasserstoffkonzentration im Pufferbereich 20 illustriert. Der Pufferbereich 20 des vorliegenden Beispiels weist zwei oder mehr Peaks 25 der Dotierungskonzentration auf.
  • Im vorliegenden Beispiel kann die Dotierungskonzentration an zumindest einem der Peaks 25 der Dotierungskonzentration höher als die Dotierungskonzentration D1 am Peak 25-1 der Dotierungskonzentration sein. In dem in 6 dargestellten Beispiel ist die Dotierungskonzentration D1 am Peak 25-1 der Dotierungskonzentration niedriger als die Dotierungskonzentration D2 am Peak 25-2 der Dotierungskonzentration, der dem Peak 25-1 der Dotierungskonzentration am nächsten liegt. Somit kann die Schwingung unterdrückt werden.
  • Die Dotierungskonzentration an zumindest einem der Peaks 25 der Dotierungskonzentration kann höher als die Schwellenkonzentration Dth sein. Wenn die Dotierungskonzentration an einem der Peaks 25 der Dotierungskonzentration höher ist als die Schwellenkonzentration Dth, kann verhindert werden, dass die sich vom unteren Ende des Basisbereichs 14 ausbreitende Verarmungsschicht den Kathodenbereich 82 erreicht. Ein Anstieg der Dotierungskonzentration an einem vom Peak 25-1 der Dotierungskonzentration verschiedenen Peak 25 der Dotierungskonzentration hat einen relativ kleinen Einfluss auf die Schwingungs-Schwellenspannung. Insbesondere aufgrund eines relativ großen Abstands zwischen der unteren Oberfläche 23 des Halbleitersubstrats 10 und des Peaks 25 der Dotierungskonzentration mit hoher Konzentration ist es wahrscheinlich, dass die Ladungsträger zwischen der unteren Oberfläche 23 und dem Peak 25 der Dotierungskonzentration mit hoher Konzentration verbleiben. Somit wird eine Schwingung unterdrückt.
  • In dem in 6 dargestellten Beispiel ist die Dotierungskonzentration aller Peaks 25 der Dotierungskonzentration bis auf den Peak 25-1 der Dotierungskonzentration höher als die Schwellenkonzentration Dth. Somit kann verhindert werden, dass die sich vom unteren Ende des Basisbereichs 14 ausbreitende Verarmungsschicht den Kathodenbereich 82 erreicht. Die Dotierungskonzentrationen an den Peaks 25 der Dotierungskonzentration können an weiter von der unteren Oberfläche 23 entfernten Positionen höher sein. In dem in 6 illustrierten Beispiel gilt D1 < D2 < D3 < D4. Somit kann verhindert werden, dass die Verarmungsschicht den Kathodenbereich 82 erreicht, während verhindert wird, dass die Schwellenspannung der Schwingung niedrig ist.
  • 7 ist ein Schaubild, das ein weiteres Beispiel der Verteilung der Dotierungskonzentration und der Verteilung der chemischen Wasserstoffkonzentration im Pufferbereich 20 illustriert. Im vorliegenden Beispiel ist die Dotierungskonzentration D2 am Peak 25-2 der Dotierungskonzentration, der am zweit-nächsten an der unteren Oberfläche 23 angeordnet ist, höher als die Schwellenkonzentration Dth. Die Dotierungskonzentration am Peak 25 der Dotierungskonzentration, der weiter von der unteren Oberfläche 23 entfernt angeordnet ist als der Peak 25-2 der Dotierungskonzentration, kann höher oder niedriger als die Schwellenkonzentration Dth sein. In dem in 7 dargestellten Beispiel ist die Dotierungskonzentration aller Peaks 25 der Dotierungskonzentration, die weiter von der unteren Oberfläche 23 entfernt sind als der Peak 25-2 der Dotierungskonzentration, niedriger als die Schwellenkonzentration Dth. Auch mit diesem Aufbau kann die Schwingung unterdrückt werden, während verhindert wird, dass die sich vom unteren Ende des Basisbereichs 14 ausbreitende Verarmungsschicht den Kathodenbereich 82 erreicht.
  • 8 ist ein Schaubild, das ein weiteres Beispiel der Verteilung der Dotierungskonzentration und der Verteilung der chemischen Wasserstoffkonzentration im Pufferbereich 20 illustriert. Im vorliegenden Beispiel ist die Dotierungskonzentration D4 am Peak 25-4 der Dotierungskonzentration, der am weitesten von der unteren Oberfläche 23 angeordnet ist, höher als die Schwellenkonzentration Dth. Die Dotierungskonzentration an den Peaks 25 der Dotierungskonzentration zwischen dem Peak 25-1 der Dotierungskonzentration und dem Peak 25-4 der Dotierungskonzentration kann höher oder niedriger als die Schwellenkonzentration Dth sein. In dem in 8 dargestellten Beispiel ist die Dotierungskonzentration am Peak 25-2 der Dotierungskonzentration höher als die Schwellenkonzentration Dth. Der Peak 25-3 der Dotierungskonzentration mit der Dotierungskonzentration niedriger als die Schwellenkonzentration Dth ist zwischen dem Peak 25-2 der Dotierungskonzentration und dem Peak 25-4 der Dotierungskonzentration angeordnet. Auch mit diesem Aufbau kann die Schwingung unterdrückt werden, während verhindert wird, dass die sich vom unteren Ende des Basisbereichs 14 ausbreitende Verarmungsschicht den Kathodenbereich 82 erreicht.
  • 9 ist ein Schaubild, das ein weiteres Beispiel der Verteilung der Dotierungskonzentration und der Verteilung der chemischen Wasserstoffkonzentration im Pufferbereich 20 illustriert. Im vorliegenden Beispiel ist die Dotierungskonzentration an allen Peaks 25 der Dotierungskonzentration bis auf den Peak 25-1 der Dotierungskonzentration höher als die Schwellenkonzentration Dth. Trotzdem sind die Dotierungskonzentrationen an den vom Peak 25-1 der Dotierungskonzentration verschiedenen Peaks 25 der Dotierungskonzentration niedriger an Punkten, die weiter von der unteren Oberfläche 23 entfernt liegen. Auch mit diesem Aufbau kann die Schwingung unterdrückt werden, während verhindert wird, dass die sich vom unteren Ende des Basisbereichs 14 ausbreitende Verarmungsschicht den Kathodenbereich 82 erreicht.
  • 10 ist eine Schnittansicht, die eine weiteres Beispiel eines Aufbaus der Halbleitervorrichtung 100 dargestellt. Die Halbleitervorrichtung 100 des vorliegenden Beispiels umfasst einen P+-artigen Bereich 83 der unteren Oberflächenseite. Bis auf den Bereich 83 der unteren Oberflächenseite ist der Aufbau mit der Halbleitervorrichtung 100 mit den Gesichtspunkten, die unter Bezugnahme auf 1 bis 9 beschrieben wurden, identisch. Der Bereich 83 der unteren Oberflächenseite ist selektiv in einem Bereich angeordnet, der die untere Oberfläche 23 berührt. Somit ist der Bereich, der die untere Oberfläche 23 berührt, mit dem Kathodenbereich 82 und dem Bereich 83 der unteren Oberflächenseite angeordnet. Wenn der Bereich 83 der unteren Oberflächenseite vorgesehen ist, kann die Menge an Elektronen, die von der Seite der unteren Oberfläche 23 injiziert werden, eingestellt werden. Während Sperrverzögerung oder dergleichen können Löcher von der Seite der unteren Oberfläche 23 bereitgestellt werden. Somit kann die Schwingung unterdrückt werden.
  • 11 ist eine Schnittansicht, die eine weiteres Beispiel eines Aufbaus der Halbleitervorrichtung 100 dargestellt. Die Halbleitervorrichtung 100 des vorliegenden Beispiels umfasst einen P+-artigen Bereich 83 der unteren Oberflächenseite. Bis auf den Bereich 83 der unteren Oberflächenseite ist der Aufbau mit der Halbleitervorrichtung 100 mit den Gesichtspunkten, die unter Bezugnahme auf 1 bis 9 beschrieben wurden, identisch. Der Bereich 83 der unteren Oberflächenseite ist zwischen dem Kathodenbereich 82 und dem Peak 25-1 der Dotierungskonzentration angeordnet. Der Bereich 83 der unteren Oberflächenseite ist ein schwimmender Bereich, der die untere Oberfläche 23 nicht berührt. Der Bereich 83 der unteren Oberflächenseite ist selektiv auf der oberen Oberfläche des Kathodenbereichs 82 angeordnet. Somit ist ein Teil der oberen Oberfläche des Kathodenbereichs 82 nicht mit dem Bereich 83 der unteren Oberflächenseite bedeckt. Wenn der Bereich 83 der unteren Oberflächenseite vorgesehen ist, kann die Menge an Elektronen, die von der Seite der unteren Oberfläche 23 injiziert werden, eingestellt werden. Während Sperrverzögerung oder dergleichen können Löcher von der Seite der unteren Oberfläche 23 bereitgestellt werden. Somit kann die Schwingung unterdrückt werden.
  • 12 ist eine Draufsicht, die ein weiteres Beispiel der Halbleitervorrichtung 100 illustriert. 12 illustriert eine Position, wo jedes Element auf die obere Oberfläche des Halbleitersubstrats 10 projiziert ist. 12 illustriert nur einige Elemente der Halbleitervorrichtung 100, während andere Elemente nicht dargestellt werden.
  • Die Halbleitervorrichtung 100 umfasst das Halbleitersubstrat 10. Das Halbleitersubstrat 10 weist in Draufsicht eine Endseite 102 auf. Wenn in der vorliegenden Beschreibung lediglich die Draufsicht erwähnt wird, so ist gemeint, dass eine obere Oberflächenseite des Halbleitersubstrats 10 von oben betrachtet wird. Das Halbleitersubstrat 10 des vorliegenden Beispiels weist zwei Sätze von Endseiten102 auf, die einander in Draufsicht gegenüberliegen. In 12 sind die X-Achse und die Y-Achse parallel zu einer der Endseiten 102 angeordnet. Ferner ist die Z-Achse senkrecht zur oberen Oberfläche des Halbleitersubstrats 10.
  • Das Halbleitersubstrat 10 weist einen aktiven Abschnitt 160 auf. Der aktive Abschnitt 160 ist ein Bereich, in dem ein Hauptstrom in Tiefenrichtung zwischen der oberen Oberfläche und der unteren Oberfläche des Halbleitersubstrats 10 fließt, wenn die Halbleitervorrichtung 100 betrieben wird. Eine Emitterelektrode ist über dem aktiven Abschnitt 160 angeordnet, aber auf eine Darstellung davon wurde in 12 verzichtet.
  • Der aktive Abschnitt 160 weist zumindest einen Transistorabschnitt 70, mit einer Transistorvorrichtung, wie z.B. einem IGBT, auf, und/oder einen Diodenabschnitt 80 mit einer Diodenvorrichtung, wie z.B. einer Freilaufdiode (FWD). Im Beispiel der 12 sind der Transistorabschnitt 70 und der Diodenabschnitt 80 abwechselnd entlang einer vorgegebenen Anordnungsrichtung (im vorliegenden Beispiel die X-Achsenrichtung) auf der oberen Oberfläche des Halbleitersubstrats 10 angeordnet. In einem anderen Beispiel kann der aktive Bereich 160 nur den Transistorabschnitt 70 oder den Diodenabschnitt 80 aufweisen.
  • In 12 wird ein Bereich, in dem der Transistorabschnitt 70 angeordnet ist, durch ein Symbol „I“ angezeigt und ein Bereich, wo der Diodenabschnitt 80 angeordnet ist, wird durch ein Symbol „F“ angezeigt. In der vorliegenden Beschreibung kann eine Richtung senkrecht zu einer Anordnungsrichtung in Draufsicht als eine Ausbreitungsrichtung (Y-Achsenrichtung in 12) bezeichnet werden. Der Transistorabschnitt 70 und der Diodenabschnitt 80 können jeweils eine Längslänge in Ausbreitungsrichtung haben. Das bedeutet, dass für den Diodenabschnitt 70 eine Länge in Y-Achsenrichtung größer ist als eine Breite in X-Achsenrichtung. In ähnlicher Weise ist für den Diodenabschnitt 80 eine Länge in Y-Achsenrichtung größer als eine Breite in X-Achsenrichtung. Die Ausdehnungsrichtung des Transistorabschnitts 70 und des Diodenabschnitts 80 kann jeweils dieselbe sein wie die Längsrichtung jedes unten beschriebenen Grabenabschnitts.
  • Der Diodenabschnitt 80 umfasst einen N+-artigen Kathodenbereich 82 in einem Bereich, der die untere Oberfläche des Halbleitersubstrats 10 berührt. In der vorliegenden Beschreibung wird der Bereich, wo der Kathodenbereich angeordnet ist, als der Diodenabschnitt 80 bezeichnet. Das heißt, der Diodenabschnitt 80 ist ein Bereich, der in Draufsicht den Kathodenbereich überlappt. Auf der unteren Oberfläche des Halbleitersubstrats 10 kann ein P+-artiger Kollektorbereich 22 in einem vom Kathodenbereich verschiedenen Bereich angeordnet sein. In der vorliegenden Beschreibung kann der Diodenabschnitt 80 auch einen Verlängerungsbereich 81 aufweisen, wo sich der Diodenabschnitt 80 in Y-Achsenrichtung bis zu einem unten beschriebenen Gatterläufer erstreckt. Auf einer unteren Oberfläche des Verlängerungsbereichs 81 ist der Kollektorbereich angeordnet.
  • Der Transistorabschnitt 70 umfasst den P+-artigen Kollektorbereich 82 in einem Bereich, der mit der unteren Oberfläche des Halbleitersubstrats 10 verbunden ist. Außerdem sind im Transistorabschnitt 70 ein N-artiger Emitterbereich, ein P-artiger Basisbereich und eine Gatterstruktur mit einem Gatter-Leitungsabschnitt und einem dielektrischen Gatterfilm periodisch auf oberen Oberflächenseite des Halbleitersubstrats 10 angeordnet.
  • Die Halbleitervorrichtung 100 kann eine oder mehr Anschlussflächen über dem Halbleitersubstrat 10 aufweisen. Die Halbleitervorrichtung 100 des vorliegenden Beispiels umfasst eine Gatter-Anschlussfläche 112. Die Halbleitervorrichtung 100 kann eine Anschlussfläche, wie z.B. eine Anoden-Anschlussfläche, eine Kathoden-Anschlussfläche und eine Stromdetektions-Anschlussfläche aufweisen. Jede Anschlussfläche ist in der Nähe der Endseite 102 angeordnet. Der Bereich in der Umgebung der Endseite 102 bezieht sich auf einen Bereich, der sich in Draufsicht zwischen der Endseite 102 und der Emitterelektrode befindet. Wenn die Halbleitervorrichtung 100 montiert ist, kann jede Anschlussfläche über Verdrahtung wie zum Beispiel einen Draht mit einem externen Schaltkreis verbunden sein.
  • Ein Gatterpotenzial wird an der Gatter-Anschlussfläche 112 angelegt. Die Gatter-Anschlussfläche 112 ist elektrisch mit einem leitenden Abschnitt eines Gattergrabenabschnitts des aktiven Abschnitts 160 verbunden. Die Halbleitervorrichtung 100 umfasst einen Gatterläufer, der die Gatter-Anschlussfläche 112 und den Gattergrabenabschnitt verbindet. In 12 ist der Gatterläufer mit diagonalen Linien schraffiert.
  • Der Gatterläufer des vorliegenden Beispiels umfasst einen äußeren umfänglichen Gatterläufer 130 und einen aktivseitigen Gatterläufer 131. Der äußere umfängliche Gatterläufer 130 ist in Draufsicht zwischen der dem aktiven Abschnitt 160 und der Endseite 102 des Halbleitersubstrats 10 angeordnet. Der äußere umfängliche Gatterläufer 130 des vorliegenden Beispiels umgibt den aktiven Abschnitt 160 in Draufsicht. Ein Bereich, der in Draufsicht durch den äußeren umfänglichen Gatterläufer 130 umgeben ist, kann als der aktive Abschnitt 160 verwendet werden. Ferner ist der äußere umfängliche Gatterläufer 130 mit der Gatter-Anschlussfläche 112 verbunden. Der äußere umfängliche Gatterläufer 130 ist über dem Halbleitersubstrat 10 angeordnet. Der äußere umfängliche Gatterläufer 130 kann eine Metallverdrahtung sein, die Aluminium oder dergleichen enthält.
  • Der aktivseitige Gatterläufer 131 ist im aktiven Abschnitt 160 angeordnet. Durch Vorsehen des aktivseitigen Gatterläufers 131 im aktiven Abschnitt 160 ist es möglich, eine Abweichung der Verdrahtungslänge von der Gatter-Anschlussfläche 112 in Bezug auf jeden Bereich des Halbleitersubstrats 10 zu reduzieren.
  • Der aktivseitige Gatterläufer 131 ist mit dem Gattergrabenabschnitt des aktiven Abschnitts 160 verbunden. Der aktivseitige Gatterläufer 131 ist über dem Halbleitersubstrat 10 angeordnet. Der aktivseitige Gatterläufer 131 kann Verdrahtung sein, die aus einem Halbleitermaterial wie Polysilizium, das mit Verunreinigungen dotiert ist, ausgebildet ist.
  • Die aktivseitige Gatterläufer 131 kann mit dem äußeren umlaufenden Gatterläufer 130 verbunden sein. Der aktivseitige Gatterläufer 131 des vorliegenden Beispiels ist vorgesehen, sich in X-Achsenrichtung zu erstrecken, so dass er den aktiven Abschnitt 160 von einem äußeren umfänglichen Gatterläufer 130 zum anderen äußeren umfänglichen Gatterläufer 130 im Wesentlichen mittig in Y-Achsenrichtung durchquert. Wenn der aktive Abschnitt 160 durch den aktivseitigen Gatterläufer 131 geteilt wird, können der Transistorabschnitt 70 und der Diodenabschnitt 80 abwechselnd in X-Achsenrichtung in jedem geteilten Bereich angeordnet sein.
  • Ferner kann die Halbleitervorrichtung 100 einen Temperaturmessabschnitt (nicht dargestellt), der eine PN-Übergangsdiode ist, die aus Polysilizium oder dergleichen gebildet ist, und einen Strommessabschnitt (nicht dargestellt) aufweisen, der einen Vorgang des im aktiven Abschnitt 160 angeordneten Transistorabschnitt simuliert.
  • Die Halbleitervorrichtung 100 des vorliegenden Beispiels umfasst eine Randabschlussstrukturabschnitt 90 zwischen dem aktiven Abschnitt 160 und der Endseite 102. Der Randabschlussstrukturabschnitt 90 des vorliegenden Beispiels ist zwischen dem äußeren umfänglichen Gatterläufer 130 und der Endseite 102 angeordnet. Der Randabschlussstrukturabschnitt 90 entspannt eine Konzentration des elektrischen Feldes auf der oberen Oberflächenseite des Halbleitersubstrats 10. Der Randabschlussstrukturabschnitt 90 kann zumindest einen Schutzring, eine Feldplatte, und ein den aktiven Abschnitt 160 kreisförmig umgebendes RESURF aufweisen.
  • 13 ist eine vergrößerte Ansicht eines Bereichs A in 12. Der Bereich A ist ein Bereich, der den Transistorabschnitt 70, den Diodenabschnitt 80 und den aktivseitige Gatterläufer 131 enthält. Die Halbleitervorrichtung 100 des vorliegenden Beispiels umfasst einen Gatter-Grabenabschnitt 40, einen Dummy-Grabenabschnitt 30, einen Senkenbereich 11, einen Emitterbereich 12, einen Basisbereich 14 und einen Kontaktbereich 15, die in der oberen Oberflächenseite des Halbleitersubstrats 10 angeordnet sind. Sowohl der Gatter-Grabenabschnitt 40 als auch der Dummy-Grabenabschnitt 30 sind jeweils Beispiele eines Grabenabschnitts. Ferner umfasst die Halbleitervorrichtung 100 des vorliegenden Beispiels eine Emitterelektrode 52 und den aktivseitigen Gatterläufer 131, die über der oberen Oberfläche des Halbleitersubstrats 10 angeordnet sind. Die Emitterelektrode 52 und der aktivseitige Gatterläufer 131 sind voneinander isoliert angeordnet.
  • Zwischen der Emitterelektrode 52 und dem aktivseitigen Gatterläufer 131 und der oberen Oberfläche des Halbleitersubstrats 10 ist ein dielektrischer Zwischenschichtfilm angeordnet aber auf dessen Darstellung wurde in 13 verzichtet. Im dielektrischen Zwischenschichtfilm des vorliegenden Beispiels ist ein Kontaktloch 54 angeordnet, das durch den dielektrischen Zwischenschichtfilm geht. In 13 ist jedes Kontaktloch 54 mit diagonalen Linien schraffiert.
  • Die Emitterelektrode 52 ist über dem Gatter-Grabenabschnitt 40, dem Dummy-Grabenabschnitt 30, dem Senkenbereich 11, dem Emitterbereich 12, dem Basisbereich 14 und dem Kontaktbereich 15 angeordnet. Die Emitterelektrode 52 ist durch das Kontaktloch 54 mit dem Emitterbereich 12, dem Kontaktbereich 15 und dem Basisbereich 14 auf der oberen Oberfläche des Halbleitersubstrats 10 verbunden. Ferner ist die Emitterelektrode 52 durch das im dielektrischen Zwischenschichtfilm angeordnete Kontaktloch mit einem Dummy-Leitungsabschnitt im Dummy-Grabenabschnitt 30 verbunden. Die Emitterelektrode 52 kann mit dem Dummy-Leitungsabschnitt des Dummy-Grabenabschnitts 30 an einem Rand des Dummy-Grabenabschnitts 30 in Y-Achsenrichtung verbunden sein.
  • Der aktivseitige Gatterläufer 131 ist durch das im dielektrischen Zwischenschichtfilm angeordnete Kontaktloch mit dem Dummy-Grabenabschnitt 40 verbunden. Der aktivseitige Gatterläufer 131 kann mit einem Gatter-Leitungsabschnitt des Gatter-Grabenabschnitts 40 an einem Randabschnitt des Gatter-Grabenabschnitts 40 in Y-Achsenrichtung verbunden sein. Der aktivseitige Gatterläufer 131 ist nicht mit dem Dummy-Leitungsabschnitt im Dummy-Grabenabschnitt 30 verbunden.
  • Die Emitterelektrode 52 ist aus einem Material gebildet, das Metall enthält. 13 illustriert einen Bereich, wo die Emitterelektrode 52 angeordnet ist. Beispielsweise ist zumindest ein Teil des Bereichs der Emitterelektrode 52 aus Aluminium (AI) oder einer Metalllegierung wie eine Aluminium-Silizium-Legierung oder Aluminium-Silizium-Kupfer-Legierung, einschließlich z.B. AISi oder AlSiCu gebildet. Die Emitterelektrode 52 kann unter einem aus Aluminium oder dergleichen gebildeten Bereich eine Metallbarriere aus Titan oder einem Titanverbundstoff aufweisen. Ferner kann ein Stecker, der durch Einbetten von Wolfram oder dergleichen in Berührung mit der Metallbarriere und Aluminium und dergleichen gebildet ist, im Kontaktloch enthalten sein.
  • Der Senkenbereich 11 ist überlappend mit dem aktivseitigen Gatterläufer 131 angeordnet. Der Senkenbereich 11 dehnt sich mit einer vorgegebenen Breite auch in einem Bereich aus, wo der aktivseitige Gatterläufer 131 nicht überlappt. Der Senkenbereich 11 des vorliegenden Beispiels ist beabstandet vom Ende des Kontaktlochs 54 in Y-Achsenrichtung zur Seite des aktivseitigen Gatterläufers 131 angeordnet. Der Senkenbereich 11 ist ein Bereich eines zweiten Leitfähigkeitstyps, der eine höhere Dotierungskonzentration aufweist als der Basisbereich 14. Der Basisbereich 14 des vorliegenden Beispiels ist P-artig und der Senkenbereich 11 ist P+-artig.
  • Der Transistorabschnitt 70 und der Diodenabschnitt 80 enthalten jeweils eine Vielzahl von Grabenabschnitten, die in einer Anordnungsrichtung angeordnet sind. Im Transistorabschnitt 70 des vorliegenden Beispiels sind ein oder mehrere Gatter-Grabenabschnitte 40 und ein oder mehrere Dummy-Grabenabschnitte 30 abwechselnd entlang der Anordnungsrichtung angeordnet. Der Diodenabschnitt 80 des vorliegenden Beispiels weist die Vielzahl von Dummy-Grabenabschnitten 30 entlang der Anordnungsrichtung auf. Der Diodenabschnitt 80 des vorliegenden Beispiels weist keinen Gatter-Grabenabschnitt 40 auf.
  • Der Gatter-Grabenabschnitt 40 des vorliegenden Beispiels kann zwei gerade Abschnitte 39, die sich entlang der Ausdehnungsrichtung senkrecht zur Anordnungsrichtung (Abschnitte eines Grabens die in Ausdehnungsrichtung gerade sind) erstrecken, und den Randabschnitt 41, der die zwei geraden Abschnitte 30 verbindet, aufweisen. Die Ausdehnungsrichtung in 13 ist die Y-Achsenrichtung.
  • Vorzugsweise ist zumindest ein Teil des Randabschnitts 41 in einer in Draufsicht gekrümmten Form angeordnet. Durch den Randabschnitt 41, der zwischen Endabschnitten der zwei geraden Abschnitte 39 in Y-Achsenrichtung verbindet, ist es möglich, die elektrische Feldkonzentration an den Endabschnitten des geraden Abschnitts 39 zu entspannen.
  • Im Transistorabschnitt 70 sind die Dummy-Grabenabschnitte 30 zwischen den jeweiligen geraden Abschnitten 39 des Gatter-Grabenabschnitts 40 angeordnet. Zwischen den jeweiligen geraden Abschnitten 39 kann ein Dummy-Grabenabschnitt 30 oder eine Vielzahl von Dummy-Grabenabschnitten 30 angeordnet sein. Der Dummy-Grabenabschnitt 30 kann eine gerade Form haben, die sich in Ausdehnungsrichtung erstreckt, und kann gerade Abschnitte 29 und einen Randabschnitt 31 ähnlich wie der Gatter-Grabenabschnitt 40 aufweisen. Die in 13 dargestellte Halbleitervorrichtung 100 enthält sowohl den geraden Dummy-Grabenabschnitt 30 ohne Randabschnitt 31 und den Dummy-Grabenabschnitt 30 mit dem Randabschnitt 31.
  • Eine Diffusionstiefe des Senkenbereichs 11 kann tiefer sein als Tiefen des Gatter-Grabenabschnitts 40 und des Dummy-Grabenabschnitts 30. Die Endabschnitte des Gatter-Grabenabschnitts 40 und des Dummy-Grabenabschnitts 30 in Y-Achsenrichtung weisen in Draufsicht den Senkenbereich 11 auf. Das heißt, am Endabschnitt jedes Grabenabschnitts in Y-Achsenrichtung ist ein Bodenabschnitt eines jeden Grabenabschnitts in Tiefenrichtung mit dem Senkenbereich 11 bedeckt. Dies macht es möglich, die elektrische Feldkonzentration am Bodenabschnitt jedes Grabenabschnitts zu entspannen.
  • Zwischen den jeweiligen Grabenabschnitten in Anordnungsrichtung ist ein Mesaabschnitt angeordnet. Der Mesaabschnitt bezieht sich auf einen Bereich, der zwischen den Grabenabschnitten im Halbleitersubstrat 10 eingefügt ist. Zum Beispiel ist ein oberes Ende des Mesaabschnitts die obere Oberfläche des Halbleitersubstrats 10. Eine Tiefenposition eines unteren Endes des Mesaabschnitts ist dieselbe wie eine Tiefenposition eines unteren Endes des Grabenabschnitts. Der Mesaabschnitt des vorliegenden Beispiels ist so angeordnet, dass er sich in Ausdehnungsrichtung (Y-Achsenrichtung) entlang des Grabens auf der oberen Oberfläche des Halbleitersubstrats 10 erstreckt. Im vorliegenden Beispiel weist der Transistorabschnitt 70 einen Mesaabschnitt 60 auf und der Diodenabschnitt 80 weist einen Mesaabschnitt 61 auf. Falls in der vorliegenden Beschreibung einfach ein „Mesaabschnitt“ erwähnt wird, ist sowohl der Mesaabschnitt 60 als auch der Mesaabschnitt 61 gemeint.
  • Jeder Mesaabschnitt umfasst den Basisbereich 14. Im Mesaabschnitt ist ein Bereich, der am nächsten am aktivseitigen Gatterläufer 131 angeordnet ist, im Basisbereich 14, der auf der oberen Oberfläche des Halbleitersubstrats 10 freiliegt, als Basisbereich 14-e festgelegt. Während 13 den an einem Endabschnitt eines jeden Mesaabschnitts in Ausdehnungsrichtung angeordneten Basisbereich 14-e dargestellt, ist der Basisbereich 14-e auch am anderen Endabschnitt eines jeden Mesaabschnitts angeordnet. Jeder Mesaabschnitt kann zumindest den Emitterbereich 12 eines ersten Leitfähigkeitstyps und/oder den Kontaktbereich 15 des zweiten Leitfähigkeitstyps in einem Bereich, der in Draufsicht zwischen den Basisbereichen 14-e eingefügt ist, aufweisen. Im vorliegenden Beispiel ist der Emitterbereich 12 N+-artig und der Kontaktbereich 15 ist P+-artig. Der Emitterbereich 12 und der Kontaktbereich 15 können zwischen dem Basisbereich 14 und der oberen Oberfläche des Halbleitersubstrats 10 in Tiefenrichtung angeordnet sein.
  • Der Mesaabschnitt 60 des Transistorabschnitts 70 umfasst den Emitterbereich 12, der auf der oberen Oberfläche des Halbleitersubstrats 10 freiliegt. Der Emitterbereich 12 ist verbunden mit dem Gatter-Grabenabschnitt 40 angeordnet. Der mit dem Gatter-Grabenabschnitt 40 verbundene Mesaabschnitt 60 kann den Kontaktbereich 15, der auf der oberen Oberfläche des Halbleitersubstrats 10 freiliegt, aufweisen.
  • Der Kontaktbereich 15 und der Emitterbereich 12 im Mesaabschnitt 60 sind jeweils von einem Grabenabschnitt in X-Achsenrichtung bis zum anderen Grabenabschnitt angeordnet. Zum Beispiel sind der Kontaktbereich 15 und der Emitterbereich 12 des Mesaabschnitts 60 abwechselnd entlang der Ausdehnungsrichtung (Y-Achsenrichtung) des Grabenabschnitts angeordnet.
  • In einem anderen Beispiel können der Kontaktbereich 15 und der Emitterbereich 12 des Mesaabschnitts 60 in einer Streifenform entlang der Ausdehnungsrichtung (Y-Achsenrichtung) des Grabenabschnitts angeordnet sein. Beispielsweise ist der Emitterbereich 12 in einem Bereich angeordnet, der mit dem Grabenabschnitt verbunden ist, und der Kontaktbereich 15 ist in einem Bereich angeordnet, der zwischen den Emitterbereichen 12 eingefügt ist.
  • Der Mesaabschnitt 61 des Diodenabschnitts 80 weist keinen Emitterbereich 12 auf. Auf einer oberen Oberfläche des Mesaabschnitts 61 können der Basisbereich 14 und der Kontaktbereich 15 vorgesehen sein. In dem durch die Basisbereiche 14-e auf der oberen Oberfläche des Mesaabschnitts 61 eingefügten Bereich kann der Kontaktbereich 15 in Berührung mit jedem Basisbereich 14-e vorgesehen sein. Auf der oberen Oberfläche des Mesaabschnitts 61 kann der Basisbereich 14 in einem Bereich angeordnet sein, der zwischen den Kontaktbereichen 15 eingefügt ist. Der Basisbereich 14 kann in einem gesamten zwischen den Kontaktbereichen 15 eingefügten Bereich vorgesehen sein.
  • Über jedem Mesaabschnitts ist das Kontaktloch 54 angeordnet. Das Kontaktloch 54 ist dem Bereich angeordnet, der zwischen den Basisbereichen 14-e eingefügt ist. Das Kontaktloch 54 des vorliegenden Beispiels ist jeweils über jedem Bereich des Kontaktbereichs 15, des Basisbereichs 14 und des Emitterbereichs 12 vorgesehen. Das Kontaktloch 54 ist nicht in Bereichen angeordnet, die dem Basisbereich 14-e und dem Senkenbereich 11 entsprechen. Das Kontaktloch 54 kann in Anordnungsrichtung (X-Achsenrichtung) mittig im Mesaabschnitt 60 angeordnet sein.
  • Im Diodenabschnitt 80 ist der N+-artige Kathodenbereich 82 in einem Bereich angeordnet, der direkt mit der unteren Oberfläche des Halbleitersubstrats 10 verbunden ist. Auf der unteren Oberfläche des Halbleitersubstrats 10 kann der P+-artige Kollektorbereich 22 in einem Bereich angeordnet sein, wo der Kathodenbereich 82 nicht angeordnet ist. Der Kathodenbereich 82 und der Kollektorbereich 22 sind zwischen der unteren Oberfläche 23 des Halbleitersubstrats 10 und dem Pufferbereich 20 angeordnet. In 13 ist eine Grenze zwischen dem Kathodenbereich 82 und dem Kollektorbereich 22 mit einer gepunkteten Linie dargestellt.
  • Der Kathodenbereich 82 ist in Y-Achsenrichtung beabstandet vom Senkenbereich 11 angeordnet. Auf diese Weise ist es möglich, eine Stehspannung zu verbessern, indem ein Abstand zwischen dem Kathodenbereich 82 und einem P-artigen Bereich (der Senkenbereich 11), der eine vergleichsweise hohe Dotierungskonzentration aufweist, und der bis zu einer tiefen Position ausgebildet ist, sichergestellt wird. Im vorliegenden Beispiel ist ein Endabschnitt des Kathodenbereichs 82 in Y-Achsenrichtung weiter beabstandet vom Senkenbereich 11 angeordnet als ein Endabschnitt des Kontaktlochs 54 in Y-Achsenrichtung. In einem weiteren Beispiel kann der Endabschnitt des Kathodenbereichs 82 in der Y-Achsenrichtung zwischen dem Senkenbereich 11 und dem Kontaktloch 54 angeordnet sein.
  • 14 ist eine Ansicht, die einen beispielhaften Schnitt entlang b-b in 13 zeigt. Der Querschnitt b-b ist eine XZ-Ebene, die durch den Emitterbereich 12 und den Kathodenbereich 82 geht. Die Halbleitervorrichtung 100 des vorliegenden Beispiels umfasst im Querschnitt das Halbleitersubstrat 10, einen dielektrischen Zwischenschichtfilm 38, die Emitterelektrode 52 und eine Kollektorelektrode 24. Der dielektrische Zwischenschichtfilm 38 ist auf der oberen Oberfläche des Halbleitersubstrats 10 angeordnet. Der dielektrische Zwischenschichtfilm 38 ist ein Film, der mindestens eine Schicht eines dielektrischen Films, wie z.B. Silikatglas, dem eine Verunreinigung wie Bor oder Phosphor zugefügt wird, eines thermischen Oxidfilms und andere dielektrische Filme enthält. Der dielektrische Zwischenschichtfilm 38 ist in Kontakt mit dem in Bezug auf 13 beschriebenen Kontaktloch 54 angeordnet.
  • Die Emitterelektrode 52 ist oberhalb des dielektrischen Zwischenschichtfilms 38 angeordnet. Die Emitterelektrode 52 ist durch das Kontaktloch 54 des dielektrischen Zwischenschichtfilms 38 mit der oberen Oberfläche 21 des Halbleitersubstrats 10 verbunden. Die Kollektorelektrode 24 ist auf der unteren Oberfläche 23 des Halbleitersubstrats 10 angeordnet. Die Emitterelektrode 52 und die Kollektorelektrode 24 sind aus einem Metall wie beispielsweise Aluminium gebildet. In der vorliegenden Beschreibung wird die Richtung, welche die Emitterelektrode 52 mit der Kollektorelektrode 24 verbindet (die Z-Achsenrichtung), auch als Tiefenrichtung bezeichnet.
  • Das Halbleitersubstrat 10 umfasst den N-artigen Driftbereich 18. Der Driftbereich 18 ist jeweils im Transistorabschnitt 70 und im Diodenabschnitt 80 angeordnet.
  • Der Mesaabschnitt 60 im Transistorabschnitt 70 weist den N+-artigen Emitterbereich 12 und den P-artigen Basisbereich 14 der Reihe nach von der Seite der oberen Oberfläche 21 des Halbleitersubstrats 10 auf. Unter dem Basisbereich 14 ist der Driftbereich 18 angeordnet. Im Mesaabschnitt 60 kann auch ein N+-artiger Akkumulationsbereich 16 angeordnet sein. Der Akkumulationsbereich 16 ist zwischen dem Basisbereich 14 und dem Driftbereich 18 angeordnet. Der Leitfähigkeitstyp des Dotierstoffs des Akkumulationsbereichs 16 ist derselbe wie der des Driftbereichs 18. Der Akkumulationsbereich 16 ist ein Bereich mit einer höheren Dotierungskonzentration als der Driftbereich 18. Im vorliegenden Beispiel ist der Akkumulationsbereich 16 ein Bereich mit einer höheren Donatorenkonzentration als der Driftbereich 18.
  • Der Emitterbereich 12 liegt auf der oberen Oberfläche 21 des Halbleitersubstrats 10 frei und ist verbunden mit dem Gatter-Grabenabschnitt 40 angeordnet. Der Emitterbereich 12 kann verbunden mit den Grabenabschnitten auf beiden Seiten des Mesaabschnitts 60 angeordnet sein. Der Emitterbereich 12 hat eine höhere Dotierungskonzentration als der Driftbereich 18.
  • Der Basisbereich 14 ist unter dem Emitterbereich 12 angeordnet. Der Basisbereich 14 des vorliegenden Beispiels ist verbunden mit dem Emitterbereich 12 angeordnet. Der Basisbereich 14 kann verbunden mit den Grabenabschnitten auf beiden Seiten des Mesaabschnitts 60 angeordnet sein.
  • Der Akkumulationsbereich 16 ist unter dem Basisbereich 14 angeordnet. Der Akkumulationsbereich 16 ist ein N+-artiger Bereich mit einer höheren Dotierungskonzentration als der Driftbereich 18. Durch Vorsehen des Akkumulationsbereichs 16 mit hoher Konzentration zwischen dem Driftbereich 18 und dem Basisbereich 14 ist es möglich, einen Effekt der Verstärkung der Ladungsträgerimplantation (lE-Effekt) zu erhöhen und eine EIN-Spannung zu reduzieren. Der Akkumulationsbereich 16 kann eine ganze untere Oberfläche des Basisbereichs 14 in jedem Mesaabschnitt 60 bedeckend angeordnet sein.
  • Der Mesaabschnitt 61 des Diodenabschnitts 80 weist den P-artigen Basisbereich 14 auf, der mit der oberen Oberfläche 21 des Halbleitersubstrats 10 verbunden ist. Unter dem Basisbereich 14 ist der Driftbereich 18 angeordnet. Im Mesaabschnitt 61 kann der Akkumulationsbereich 16 unter dem Basisbereich 14 angeordnet sein.
  • Unter dem Driftbereich 18 kann jeweils im Transistorabschnitt 70 und im Diodenabschnitt 80 ein N+-artiger Pufferbereich 20 angeordnet sein. Ein Pufferbereich 20 des vorliegenden Beispiels enthält einen ersten Pufferbereich 20-1, der bis zum Diodenabschnitt 80 angeordnet ist, und einen zweiten Pufferbereich 20-2, der bis zum Transistorabschnitt 70 angeordnet ist. Der erste Pufferbereich 20-1 ist derselbe wie der unter Bezugnahme auf 1 bis 11 beschriebene Pufferbereich 20. Der zweite Pufferbereich 20-2 kann derselbe wie der unter Bezugnahme auf 1 bis 11 beschriebene Pufferbereich 20 sein.
  • Im Transistorabschnitt 70 ist der P+-artige Kollektorbereich 22 unter dem zweiten Pufferbereich 20-2 angeordnet. Der Kollektorbereich 22 ist zwischen dem Peak 25-1 der Dotierungskonzentration, welcher der untiefste Konzentrationspeak des zweiten Pufferbereichs 20-2 ist, und der unteren Oberfläche 23 angeordnet. Eine Akzeptorenkonzentration des Kollektorbereichs 22 ist höher als eine Akzeptorenkonzentration des Basisbereichs 14. Der Kollektorbereich 22 kann einen Akzeptor aufweisen, welcher derselbe oder ein anderer ist wie ein Akzeptor des Basisbereichs 14. Der Akzeptor des Kollektorbereichs 22 ist beispielsweise Bor.
  • Im Diodenabschnitt 80 ist der N+-artige Kathodenbereich 82 unter dem ersten Pufferbereich 20 angeordnet. Der Kathodenbereich 82 ist zwischen dem Peak 25-1 der Dotierungskonzentration, welcher der untiefste Konzentrationspeak des ersten Pufferbereichs 20-1 ist, und der unteren Oberfläche 23 angeordnet. Eine Donatorenkonzentration des Kathodenbereichs 82 ist höher als eine Donatorenkonzentration des Driftbereichs 18. Ein Donator des Kathodenbereichs 82 ist beispielsweise Wasserstoff oder Phosphor. Ein Element, das als ein Donator und ein Akzeptor in jedem Bereich dient ist nicht auf die obige Beschreibung beschränkt. Der Kollektorbereich 22 und der Kathodenbereich 82 liegen auf der unteren Oberfläche 23 des Halbleitersubstrats 10 frei und sind mit der Kollektorelektrode 24 verbunden. Die Kollektorelektrode 24 kann in Kontakt mit der gesamten unteren Oberfläche 23 des Halbleitersubstrats 10 stehen. Die Emitterelektrode 52 und die Kollektorelektrode 24 sind aus einem Metall wie beispielsweise Aluminium gebildet.
  • Auf der Seite der oberen Oberfläche 21 des Halbleitersubstrats 10 sind der eine oder mehrere Gatter-Grabenabschnitte 40 und der eine oder mehrere Dummy-Grabenabschnitte 30 angeordnet. Jeder Grabenabschnitt geht von der oberen Oberfläche 21 des Halbleitersubstrats 10 durch den Basisbereich 14, um den Driftbereich 18 zu erreichen. In einem Bereich, wo zumindest ein beliebiger des Emitterbereichs 12, des Kontaktbereichs 15 und des Akkumulationsbereichs 16 angeordnet ist, dringt jeder Grabenabschnitt auch in deren Dotierungsbereiche ein und erreicht den Driftbereich 18. Ein Aufbau, in dem der Grabenabschnitt durch den Dotierungsbereich geht, ist nicht auf einen Aufbau beschränkt, bei dem das Halbleitersubstrat in der Reihenfolge des Bildens des Dotierungsbereichs und dann Bilden des Grabenabschnitts hergestellt wird. Ein Aufbau, bei dem die Grabenabschnitte ausgebildet werden und dann der Dotierungsbereich zwischen den Grabenabschnitten ausgebildet wird ist auch im Aufbau, bei dem die Grabenabschnitte durch den Dotierungsbereich gehen, enthalten.
  • Wie oben beschrieben weist der Transistorabschnitt 70 den Gatter-Grabenabschnitt 40 und den Dummy-Grabenabschnitt 30 auf. Der Diodenabschnitt 80 weist den Dummy-Grabenabschnitt 30 und keinen Gatter-Grabenabschnitt 40 auf. Im vorliegenden Beispiel ist eine Grenze zwischen dem Diodenabschnitt 80 und dem Transistorabschnitt 70 in der X-Achsenrichtung die Grenze zwischen dem Kathodenbereich 82 und dem Kollektorbereich 22. Die unter Bezugnahme auf 1 bis 11 beschriebene Halbleitervorrichtung 100 weist keine Grabenabschnitte auf, aber die unter Bezugnahme auf 1 bis 11 beschriebene Halbleitervorrichtung 100 kann auch die Grabenabschnitte aufweisen.
  • Der Gattergrabenabschnitt 40 weist einen Gattergraben, einen dielektrischen Gatterfilm 42 und einen leitenden Gatterabschnitt 44 auf, die auf der oberen Oberfläche 21 des Halbleitersubstrats 10 angeordnet sind. Der dielektrische Gatterfilm 42 ist eine innere Wand des Gattergrabens bedeckend angeordnet. Der dielektrische Gatterfilm 42 kann durch Oxidieren oder Nitrieren eines Halbleiters auf der inneren Wand des Gattergrabens ausgebildet werden. Der leitende Gatterabschnitt 44 ist auf einer inneren Seite, weiter im Inneren des Gattergrabens als der dielektrische Gatterfilm 42 angeordnet. Das heißt, dass der dielektrische Gatterfilm 42 den leitenden Gatterabschnitt 44 vom Halbleitersubstrat 10 isoliert. Der leitende Gatterabschnitt 44 ist aus einem leitenden Material wie beispielsweise Polysilizium ausgebildet.
  • Der Gatter-Leitungsabschnitt 44 kann in Tiefenrichtung länger vorgesehen sein als der Basisbereich 14. Der Gattergrabenabschnitt 40 im Querschnitt wird auf der oberen Oberfläche 21 des Halbleitersubstrats 10 vom dielektrischen Zwischenschichtfilm 38 bedeckt. Der Gatter-Leitungsabschnitt 44 ist elektrisch mit einem Gatterläufer 15 verbunden. Wenn eine vorgegebene Gatterspannung an den leitenden Gatterabschnitt 40 angelegt wird, wird durch eine Inversionsschicht ein Kanal ausgebildet mit Elektronen auf einer Oberflächenschicht im Basisbereich 14 an einer Schnittstelle, die in Kontakt zum Gattergrabenabschnitt 40 steht.
  • Der Dummy-Grabenabschnitt 30 kann im Querschnitt denselben Aufbau wie der Gatter-Grabenabschnitt 40 haben. Der Dummy-Grabenabschnitt 30 umfasst einen Dummygraben, einen dielektrischen Dummy-Film 32 und einen Dummy-Leitungsabschnitt 34, die in der oberen Oberfläche 21 des Halbleitersubstrats 10 angeordnet sind. Der Dummy-Leitungsabschnitt 34 ist elektrisch mit der Emitterelektrode 52 verbunden. Der dielektrische Dummy-Film 32 ist eine innere Wand des Dummy-Grabens bedeckend angeordnet. Der Dummy-Leitungsabschnitt 34 ist im Dummy-Graben und relativ zum dielektrischen Dummy-Film 32 weiter auf einer inneren Seite angeordnet. Der dielektrische Dummyfilm 32 isoliert den Dummy-Leitungsabschnitt 34 vom Halbleitersubstrat 10. Der Dummy-Leitungsabschnitt 34 kann aus demselben Material wie der Gatter-Leitungsabschnitt 44 ausgebildet sein. Beispielsweise ist der Dummy-Leitungsabschnitt 34 aus einem leitenden Material wie beispielsweise Polysilizium ausgebildet. Der Dummy-Leitungsabschnitt 34 kann in Tiefenrichtung dieselbe Länge wie der Gatter-Leitungsabschnitt 44 haben.
  • Der Gatter-Grabenabschnitt 40 und der Dummy-Grabenabschnitt 30 des vorliegenden Beispiels werden auf der oberen Oberfläche 21 des Halbleitersubstrats 10 vom dielektrischen Zwischenschichtfilm 38 bedeckt. Man beachte, dass Bodenabschnitte des Dummy-Grabenabschnitts 30 und des Gatter-Grabenabschnitts 40 gekrümmte Oberflächenformen haben können, die nach unten konvex sind (gekrümmte Linienformen im Querschnitt).
  • 15 ist ein Schaubild, das ein Beispiel der Verteilung der Dotierungskonzentration des ersten Pufferbereichs 20-1 und des Kathodenbereichs 82 und des zweiten Pufferbereichs 20-2 und des Kollektorbereichs 22 illustriert. Der Verteilung der Dotierungskonzentration im ersten Pufferbereich 20-1 ist dieselbe wie die unter Bezugnahme auf 1 bis 11 beschriebene Verteilung der Dotierungskonzentration eines beliebigen Pufferbereichs 20. Mit diesem Aufbau kann die Schwingung während der Sperrverzögerung des Diodenabschnitts 80 unterdrückt werden.
  • Der zweite Pufferbereich 20-2 weist einen oder mehr Peaks 25 der Dotierungskonzentration auf. Der Peak 25 der Dotierungskonzentration im zweiten Pufferbereich 20-2 ist an derselben Tiefenposition angeordnet wie der Peak 25 der Dotierungskonzentration im ersten Pufferbereich 20-1.
  • Die Dotierungskonzentrationen an den Peaks 25 der Dotierungskonzentration im zweiten Pufferbereich 20-2 können mit Dotierungskonzentrationen an den Peaks 25 der Dotierungskonzentration an den identischen Tiefenpositionen im ersten Pufferbereich 20-1 identisch sein. Somit kann der zweite Pufferbereich 20-2 dieselbe Verteilung der Dotierungskonzentration aufweisen wie der erste Pufferbereich 20-1. In diesem Fall kann die Verteilung der chemischen Wasserstoffkonzentration des zweiten Pufferbereichs 20-2 identisch sein mit der Verteilung der chemischen Wasserstoffkonzentration des ersten Pufferbereichs 20-1. Alternativ kann die Tiefenposition eines Peaks 25-1b der Dotierungskonzentration des zweiten Pufferbereichs 20-2 näher an der unteren Oberfläche 23 liegen als die Tiefenposition eines Peaks 25-1a der Dotierungskonzentration des ersten Pufferbereichs 20-1. Somit kann die Verarmungsschicht des Transistorabschnitts 70 an einer Position nahe am Kollektorbereich 22 stoppen, wodurch eine hohe Injektion von Löchern aus dem Kollektorbereich 22 aufrechterhalten werden kann.
  • Wie in 15 dargestellt, kann die Dotierungskonzentration am Peak 25-1b der Dotierungskonzentration, welcher der untiefste Peak des zweiten Pufferbereichs 20-2 ist, höher sein als jene am Peak 25-1a der Dotierungskonzentration, welcher der untiefste Konzentrationspeak des ersten Pufferbereichs 20-1 ist. Mit diesem Aufbau kann die Verarmungsschicht vom Erreichen des Kollektorbereichs 22 im Transistorabschnitt 70 gehindert werden, während die Schwingung im Diodenabschnitt 80 unterdrückt wird. Eine Dotierungskonzentration D1b am Peak 25-1b der Dotierungskonzentration kann das 5-fache, 10-fache oder 20-fache einer Dotierungskonzentration D1a am Peak 25-1b der Dotierungskonzentration oder mehr betragen.
  • Die Dotierungskonzentration D1b am Peak 25-1b der Dotierungskonzentration kann höher sein als die Schwellenkonzentration Dth. Die Dotierungskonzentration D1b am Peak 25-1b der Dotierungskonzentration kann das 2-fache, 5-fache oder 10-fache der Schwellenkonzentration Dth betragen. Mit diesem Aufbau kann die Verarmungsschicht im Transistorabschnitt 70 effektiver daran gehindert werden, den Kollektorbereich 22 zu erreichen. Die Dotierungskonzentration zwischen dem Peak 25-1b der Dotierungskonzentration und dem Kollektorbereich 22 kann einen zweiten Talabschnitt 27 aufweisen, der durch eine talförmige Konzentrationsverteilung nah beim Peak 25-1b der Dotierungskonzentration definiert wird, und einen dritten Talabschnitt 28, nah am Kollektorbereich 22, aufweisen. Der dritte Talabschnitt 28 kann eine Grenze sein, die einen pn-Übergang zwischen dem zweiten Pufferbereich 20-2 und dem Kollektorbereich 22 enthält. Die Dotierungskonzentration im dritten Talabschnitt 28 ist eine Netto-Konzentration (ND-NA) einer Donatorenkonzentration (ND) und einer Akzeptorenkonzentration (NA) im dritten Talabschnitt 28. Der dritte Talabschnitt 28 ist ein pn-Übergang und daher sind die Donatorenkonzentration und die Akzeptorenkonzentration identisch. Somit ist die theoretische Dotierungskonzentration des dritten Talabschnitts 28 gleich 0. Die Donatorenkonzentration im dritten Talabschnitt 28 kann ein begrenzter Wert sein, der von 0 verschieden ist. Eine Donatorenkonzentration Dv2 im zweiten Talabschnitt 27 wird als die Donatorenkonzentration an der Grenze zwischen dem Peak 25-1b der Dotierungskonzentration und dem Kollektorbereich 22 angenommen. Die Donatorenkonzentration Dv2 ist die Donatorenkonzentration Dv2 des Bereichs, der den pn-Übergang des dritten Talabschnitts 28 von der oberen Oberfläche 21 des Halbleitersubstrats 10 berührt. Die Donatorenkonzentration Dv2 des zweiten Talabschnitts 27 kann eine Dotierungskonzentration in einem Abschnitt sein, in dem ein Ableitungswert, der durch Ableiten der Dotierungskonzentration mit einer Tiefenposition erhalten wird, zuerst kleiner als 0,5 wird, eine Dotierungskonzentration in einem Abschnitt, in dem der Ableitungswert zuerst kleiner als 0,25 wird, oder eine Dotierungskonzentration in einem Abschnitt, in dem der Ableitungswert zuerst 0 wird, in Richtung vom dritten Talabschnitt 28 zum zweiten Pufferbereich 20-2. Die Donatorenkonzentration Dv2 im zweiten Talabschnitt 27 kann höher sein als der lokale Minimalwert Dv1 der Dotierungskonzentration im ersten Talabschnitt 26 des ersten Pufferbereichs 20-1. Mit diesem Aufbau kann die Verarmungsschicht effektiver vom Erreichen des Kollektorbereichs 22 im Transistorabschnitt 70 gehindert werden und die Schwingung der Sperrverzögerung des Diodenabschnitts 80 kann unterdrückt werden. Die Donatorenkonzentration Dv2 im zweiten Talabschnitt 27 kann höher oder niedriger sein als der vorgegebene Schwellenwert Dth. Im vorliegenden Beispiel ist die Konzentration niedriger als der Schwellenwert. Die Donatorenkonzentration Dv2 im zweiten Talabschnitt 27 kann höher oder niedriger sein als der Peak 25-2 der Dotierungskonzentration. Im vorliegenden Beispiel ist die Konzentration höher als der Spitzenwert. Mit diesem Aufbau kann die Verarmungsschicht effektiver vom Erreichen des Kollektorbereichs 22 im Transistorabschnitt 70 gehindert werden.
  • 16 ist ein Flussdiagramm, das einige Schritte eines Herstellungsverfahrens der Halbleitervorrichtung 100 illustriert. 16 illustriert ein Beispiel eines Schritts, in dem der erste Pufferbereich 20-1 und der zweite Pufferbereich 20-2 gebildet werden. Der Peak 25-1b der Dotierungskonzentration, welcher der untiefste Konzentrationspeak des zweiten Pufferbereichs 20-2 ist, kann wie folgt gebildet werden.
  • Eine Struktur auf der Seite oberen Oberfläche 21 des Halbleitersubstrats 10 im aktiven Abschnitt 160, der den Transistorabschnitt 70 und den Diodenabschnitt 80 aufweist, wird im Halbleitersubstrat 10 ausgebildet (Bildungsschritt S0 des aktiven Bereichs). Die Struktur auf der Seite oberen Oberfläche 21 bezieht sich auf eine Struktur, die weiter auf der Seite der oberen Oberfläche 21 angeordnet ist als die Mitte des Halbleitersubstrats 10 in Tiefenrichtung, wie z.B. in dem in 14 dargestellten Aufbau. Beispielsweise umfasst die Struktur auf der Seite der oberen Oberfläche 21 den Emitterbereich 12 des Transistorabschnitts 70 und den Basisbereich 14 des Diodenabschnitts 80. Der Basisbereich 14 des Diodenabschnitts 80 dient als der Anodenbereich der Diode. Die Seite der oberen Oberfläche 21 des Transistorabschnitts 70 und/oder des Diodenabschnitts 80 kann den Grabenabschnitt enthalten.
  • Als nächstes wird von der unteren Oberfläche 23 des Halbleitersubstrats 10 Ionenimplantation eines N-artigen Dotierstoffs durchgeführt sowohl für den Transistorabschnitt 70 als auch den Diodenabschnitt 80. Somit wird der Peak 25-1a der Dotierungskonzentration, welcher der untiefste Konzentrationspeak des ersten Pufferbereichs 20-1 ist, gebildet (erster Implantationsschritt S1). Somit werden im ersten Implantationsschritt S1 die Peaks 25-1a der Dotierungskonzentration mit derselben Konzentration sowohl im Transistorabschnitt 70 als auch im Diodenabschnitt 80 ausgebildet. Der Dotierstoff des vorliegenden Beispiels im ersten Implantationsschritt S1 ist Wasserstoff. Nach dem ersten Implantationsschritt S1 kann thermisches Glühen des Halbleitersubstrats 10 durchgeführt werden (erster Glühschritt S2). Der erste Glühschritt S2 kann weggelassen werden. Im ersten Implantationsschritt S1 können vom untiefsten Konzentrationspeak verschiedenen Konzentrationspeaks sowohl im Transistorabschnitt 70 als auch im Diodenabschnitt 80 ausgebildet werden. Solche Konzentrationspeaks können durch mehrmaliges Implantieren des Dotierstoffs von der unteren Oberfläche 23 des Halbleitersubstrats 10 gebildet werden, während die Reichweite des Dotierstoff geändert wird.
  • Als nächstes wird zusätzlich Ionenimplantation eines N-artigen Dotierstoff nur für den Transistorabschnitt 70 von der unteren Oberfläche 23 des Halbleitersubstrats 10 durchgeführt (zweiter ImplantationsschrittS3). Im zweiten Implantationsschritt S3 werden Ionen zusätzlich an die Tiefenposition implantiert, wo der Peak 25-1b der Dotierungskonzentration ausgebildet werden soll. Im vorliegenden Beispiel ist die Tiefenposition, an die der Dotierstoff im zweiten Implantationsschritt S3 implantiert wird, identisch mit der Tiefenposition, an die der Dotierstoff im ersten Implantationsschritt S1 implantiert wird. Somit wird der Dotierstoff im zweiten Implantationsschritt S3 so implantiert, dass er mit dem Peak 25-1a der Dotierungskonzentration im Transistorabschnitt 70 überlappt. Somit wird der Peak 25-1b der Dotierungskonzentration, welcher der untiefste Konzentrationspeak des zweiten Pufferbereichs 20-2 ist, gebildet. Die Dotierungskonzentration am Peak 25-1b der Dotierungskonzentration ist um die Menge des im zweiten Implantationsschritt S3 zusätzlich implantierten Dotierstoffs höher als die am Peak 24-1a der Dotierungskonzentration. Nach dem zweiten Implantationsschritt S3 kann thermisches Glühen des Halbleitersubstrats 10 durchgeführt werden (zweiter Glühschritt S4).
  • Der Dotierstoff im zweiten Implantationsschritt S2 kann derselbe oder ein vom ersten Implantationsschritt S1 verschiedener Dotierstoff sein. Der Dotierstoff für den Peak 25-1b der Dotierungskonzentration, welcher der untiefste Konzentrationspeak des zweiten Pufferbereichs 20-2 ist, kann Wasserstoff sein und kann ferner Phosphor oder Arsen enthalten. Alternativ kann der Dotierstoff für den Peak 25-1b der Dotierungskonzentration Phosphor oder Arsen sein und keinen Wasserstoff enthalten. Die Wasserstoff-Donatorenkonzentration im Peak 25-1b der Dotierungskonzentration kann höher oder niedriger sein als die Konzentration eines von Wasserstoff verschiedenen Donators im Peak 25-1b der Dotierungskonzentration.
  • In dem in 16 dargestellten Beispiel wird der zweite Implantationsschritt S3 nach dem ersten Implantationsschritt S1 umgesetzt, aber der zweite Implantationsschritt S3 kann vor dem ersten Implantationsschritt S1 umgesetzt werden. Jedes Mal, dass der erste Implantationsschritts S1 und der zweite Implantationsschritt S2 durchgeführt werden, wird thermisches Glühen des Halbleitersubstrats 10 durchgeführt. Alternativ kann ein gemeinsamer thermischer Glühschritt nach den zwei lonenimplantationsschritten durchgeführt werden.
  • Der Kathodenbereich 82 und der Kollektorbereich 22 können vor dem Pufferbereich 20 oder nach dem Pufferbereich 20 ausgebildet werden. Mit solchen Schritten können die Bereiche im Halbleitersubstrat 10 ausgebildet werden.
  • 17 ist ein Schaubild, das ein Beispiel einer integrierten Konzentration illustriert, die durch Integrieren der Dotierungskonzentration im Halbleitersubstrat 10 in Tiefenrichtung erhalten wird. Die Tiefenposition des unteren Endes des Grabenabschnitts wie z.B. des Gatter-Grabenabschnitts 40 wird mit Zt bezeichnet. Im vorliegenden Beispiel wird die durch Integrieren der Dotierungskonzentration des Halbleitersubstrats 10 von der Position Zt zur unteren Oberfläche 23 des Halbleitersubstrats 10 erhaltene Konzentration als integrierte Konzentration bezeichnet. Der Startpunkt der Integration der Dotierungskonzentration in Tiefenrichtung kann statt der Position Zt die Tiefenposition des Driftbereichs 18 am nächsten am unteren Ende des Basisbereichs 14 sein.
  • Die Dotierungskonzentration des Driftbereichs 18 ist im Wesentlichen gleichförmig. Somit nimmt die integrierte Konzentration linear zur unteren Oberfläche 23 hin zu. Im Pufferbereich 20 und im Kollektorbereich 22 (oder im Kathodenbereich 82) nimmt die integrierte Konzentration zur unteren Oberfläche 23 zu, entsprechend der Dotierungskonzentration in jeder dieser Bereiche.
  • Die Tiefenposition, an der die integrierte Konzentration eine kritische integrierte Konzentration nc des Halbleitersubstrats 10 überschreitet, wird als kritische Position Znc definiert. Die kritische integrierte Konzentration nc ist eine integrierte Konzentration an der Tiefenposition, die die Verarmungsschicht, die sich von der Tiefenposition des Driftbereichs 18, die dem unteren Ende des Basisbereichs 14 am nächsten liegt, zur Seite der unteren Oberfläche 23 hin ausbreitet, in einem Zustand erreicht, in dem ein Lawinendurchbruch aufgetreten ist, weil der Maximalwert der Feldstärke eine kritische Feldstärke Ec erreicht hat, und zwar als Ergebnis einer Erhöhung der Durchlassvorspannung, die zwischen der oberen Oberfläche 21 und der unteren Oberfläche 23 des Halbleitersubstrats 10 angelegt wird. Der Wert der kritischen Feldstärke Ec kann 1 × 105 (V/cm) oder mehr betragen und kann 3 × 105 (V/cm) betragen. Beispielsweise beträgt der Wert der kritischen Feldstärke Ec 2 × 105 (V/cm). Angenommen Ec verkörpert die kritische Feldstärke, q verkörpert die Elementarladung (1,602 × 10-19 [C]), ε0 verkörpert die Permittivität des Vakuums (8,854 × 10-14 [F/cm]) und εr verkörpert die relative Permittivität von Materie, so ist die kritische integrierte Konzentration nc gleich Ec(εrεo/q) = nc. Die relative Permittivität von Silizium beträgt 11,9. Die kritische integrierte Konzentration nc kann 8,0 × 1011 (/cm2) oder mehr betragen. Die kritische integrierte Konzentration nc kann 2,0 × 1012 (/cm2) oder weniger betragen. Im vorliegenden Beispiel beträgt die kritische integrierte Konzentration nc 1,2 × 1012 (/cm2).
  • Vorzugsweise überlappt die kritische Position Znc mit dem Peak 25-1 der Dotierungskonzentration, welcher der untiefste Konzentrationspeak ist, oder ist näher am Grabenabschnitt angeordnet als Peak 25-1 der Dotierungskonzentration. Dass die kritische Position Znc mit dem Peak 25-1 der Dotierungskonzentration überlappt, kann sich auf einen Zustand beziehen, wo die kritische Position Znc innerhalb der Halbwertsbreite des Peaks 25-1 der Dotierungskonzentration liegt. Mit diesem Aufbau kann verhindert werden, dass sich die Verarmungsschicht, die sich vom unteren Ende des Basisbereichs 14 zur Seite der unteren Oberfläche 23 ausbreitet, den Kollektorbereich 22 oder den Kathodenbereich 82 erreicht. Die kritische Position Znc kann innerhalb des Pufferbereichs 20 angeordnet sein.
  • Während die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben wurden, ist der technische Umfang der Erfindung nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt. Für den Fachmann ist es offensichtlich, dass zu den oben beschriebenen Ausführungsformen verschiedene Änderungen und Verbesserungen hinzugefügt werden können. Aus dem Schutzbereich der Ansprüche ergibt sich auch, dass die mit solchen Änderungen oder Verbesserungen hinzugefügten Ausführungsformen in den technischen Umfang der Erfindung einbezogen werden können.
  • Bezugszeichenliste
    • 10
    Halbleitersubstrat
    11:
    Senkenbereich
    12
    Emitterbereich
    14
    Basisbereich
    15
    Kontaktbereich
    16
    Akkumulationsbereich
    18
    Driftbereich
    20
    Pufferbereich
    21
    obere Oberfläche
    22
    Kollektorbereich
    23
    untere Oberfläche
    24
    Kollektorelektrode
    25
    Peak der Dotierungskonzentration
    26
    erster Talabschnitt
    27
    zweiter Talabschnitt
    28
    dritter Talabschnitt
    29
    linearer Abschnitt
    30
    Dummy-Grabenabschnitt
    31
    Randabschnitt
    32
    dielektrischer Dummy-Film
    34
    Dummy-Leitungsabschnitt
    38
    dielektrischer Zwischenschichtfilm
    39
    linearer Abschnitt
    40
    Gatter-Grabenabschnitt
    41
    Randabschnitt
    42
    dielektrischer Gatterfilm
    44
    Gatter-Leitungsabschnitt
    52
    Emitterelektrode
    54:
    Kontaktloch
    60, 61
    Mesaabschnitt
    70
    Transistorabschnitt
    80
    Diodenabschnitt
    81
    Verlängerungsbereich
    82
    Kathodenbereich
    83
    Bereich der unteren Oberflächenseite
    90
    Randabschlussstrukturabschnitt
    100
    Halbleitervorrichtung
    102
    Endseite
    112:
    Gatter-Anschlussfläche
    125
    Peak der Wasserstoffkonzentration
    130
    äußerer umfänglicher Gatterläufer
    131
    aktivseitiger Gatterläufer
    160
    aktiver Abschnitt
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • WO 2011052787 [0002]
    • US 2015/0214347 [0002]

Claims (19)

  1. Halbleitervorrichtung, umfassend: ein Halbleitersubstrat, das einen Volumendonator enthält; und einen ersten Pufferbereich eines ersten Leitfähigkeitstyp, wobei der erste Pufferbereich auf einer unteren Oberflächenseite des Halbleitersubstrats angeordnet ist und einen oder mehr Peaks der Dotierungskonzentration und einen oder mehr Peaks der Wasserstoffkonzentration in Tiefenrichtung des Halbleitersubstrats aufweist, wobei eine Dotierungskonzentration an einem untiefsten Peak der Peaks der Dotierungskonzentration des ersten Pufferbereichs, welcher der unteren Oberfläche des Halbleitersubstrats am nächsten liegt, das 50-fache einer Volumendotierungskonzentration des Halbleitersubstrats beträgt oder weniger.
  2. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, wobei Dotierungskonzentrationen an allen der Peaks der Dotierungskonzentration des ersten Pufferbereichs das 50-fache der Volumendotierungskonzentration betragen oder weniger.
  3. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, wobei der erste Pufferbereich zwei oder mehr der Peaks der Dotierungskonzentration aufweist, und wobei eine Dotierungskonzentration an zumindest einem der Peaks der Dotierungskonzentration mehr als das 50-fache der Volumendotierungskonzentration beträgt.
  4. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, wobei der erste Pufferbereich zwei oder mehr der Peaks der Dotierungskonzentration aufweist, und wobei eine Dotierungskonzentration an zumindest einem der Peaks der Dotierungskonzentration höher ist als die Dotierungskonzentration des untiefsten Konzentrationspeaks.
  5. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 4, wobei die Dotierungskonzentration am untiefsten Konzentrationspeak niedriger als eine Dotierungskonzentration des Peaks der Dotierungskonzentration ist, der am nächsten beim untiefsten Peak liegt.
  6. Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Dotierungskonzentration am untiefsten Konzentrationspeak niedriger ist als eine Referenz-Ladungsträgerkonzentration, die erhalten wird, wenn ein Strom, der 1/10 des Nennstroms beträgt, zwischen einer oberen Oberfläche und der unteren Oberfläche des Halbleitersubstrats fließt.
  7. Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, ferner umfassend einen Grabenabschnitt, der auf einer oberen Oberfläche des Halbleitersubstrats angeordnet ist, wobei wenn eine durch Integrieren einer Dotierungskonzentration des Halbleitersubstrats von einem unteren Ende des Grabenabschnitts zur oberen Oberfläche des Halbleitersubstrats erhaltene Konzentration als eine integrierte Konzentration definiert wird und eine Position, wo die integrierte Konzentration eine kritische integriert Konzentration des Halbleitersubstrats erreicht, als eine kritische Position definiert wird, die kritische Position mit dem untiefsten Konzentrationspeak überlappt oder näher am Grabenabschnitt als der untiefste Konzentrationspeak angeordnet ist.
  8. Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, ferner umfassend einen Kathodenbereich des ersten Leitfähigkeitstyps mit einem Spitzenwert einer Dotierungskonzentration, der höher ist als der untiefste Konzentrationspeak, wobei der Kathodenbereich zwischen dem untiefsten Konzentrationspeak und der unteren Oberfläche des Halbleitersubstrats angeordnet ist.
  9. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 8, ferner umfassend einen Bereich der unteren Oberflächenseite eines zweiten Leitfähigkeitstyps, der zwischen dem untiefsten Konzentrationspeak und der unteren Oberfläche des Halbleitersubstrats angeordnet ist.
  10. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 8, wobei ein lokaler Minimalwert eines Talabschnitts einer Donatorenkonzentration zwischen dem untiefsten Konzentrationspeak und dem Kathodenbereich kleiner ist als ein zweiter Konzentrationspeak neben dem untiefsten Konzentrationspeak auf einer Seite, die näher an einer oberen Oberfläche des Halbleitersubstrats liegt als der untiefste Konzentrationspeak.
  11. Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, ferner umfassend einen Kollektorbereich eines zweiten Leitfähigkeitstyps, der zwischen dem untiefsten Konzentrationspeak und der unteren Oberfläche des Halbleitersubstrats angeordnet ist.
  12. Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, umfassend: einen Transistorabschnitt; und einen Diodenabschnitt, wobei: der Diodenabschnitt umfasst: den ersten Pufferbereich; und einen Kathodenbereich des ersten Leitfähigkeitstyps, der zwischen dem ersten Pufferbereich und der unteren Oberfläche des Halbleitersubstrats angeordnet ist, und der Transistorabschnitt umfasst: einen zweiten Pufferbereich des ersten Leitfähigkeitstyp, wobei der zweite Pufferbereich auf der unteren Oberflächenseite des Halbleitersubstrats angeordnet ist und einen oder mehr Peaks der Dotierungskonzentration und einen oder mehr Peaks der Wasserstoffkonzentration in Tiefenrichtung des Halbleitersubstrats aufweist; und einen Kollektorbereich eines zweiten Leitfähigkeitstyps, der zwischen dem zweiten Pufferbereich und der unteren Oberfläche des Halbleitersubstrats angeordnet ist.
  13. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 12, wobei Dotierungskonzentrationen an jedem der Peaks der Dotierungskonzentration im zweiten Pufferbereich identisch mit Dotierungskonzentrationen an den Peaks der Dotierungskonzentration an identischen Tiefenpositionen im ersten Pufferbereich sind.
  14. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 12, wobei eine Dotierungskonzentration an einem Peak der Dotierungskonzentration von den Peaks der Dotierungskonzentration des zweiten Pufferbereichs, welcher der unteren Oberfläche des Halbleitersubstrats am nächsten liegt, höher ist als die Dotierungskonzentration des untiefsten Konzentrationspeaks des ersten Pufferbereichs.
  15. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 12, wobei ein lokaler Minimalwert eines Talabschnitts einer Donatorenkonzentration zwischen dem untiefsten Konzentrationspeak und dem Kathodenbereich kleiner ist als eine Donatorenkonzentration an einer Grenze zwischen einem untiefsten Konzentrationspeak des zweiten Pufferbereichs und dem Kollektorbereich.
  16. Herstellungsverfahren einer Halbleitervorrichtung mit einem Transistorabschnitt und einem Diodenabschnitt, wobei das Herstellungsverfahren umfasst: Ausbilden, an einer oberen Oberfläche eines Halbleitersubstrats, das einen Volumendonator enthält, eines Emitterbereichs des Transistorabschnitts und eines Anodenbereichs des Diodenabschnitts als ein aktiver Bereich; und Durchführen von Ionenimplantation eines ersten Dotierstoffs eines ersten Leitfähigkeitstyps in den Transistorabschnitt und den Diodenabschnitt von einer unteren Oberfläche des Halbleitersubstrats, und Durchführen von Ionenimplantation eines zweiten Dotierstoffs des ersten Leitfähigkeitstyps in den Transistorabschnitt von der unteren Oberfläche des Halbleitersubstrats.
  17. Herstellungsverfahren der Halbleitervorrichtung nach Anspruch 16, wobei eine Tiefenposition, an die der erste Dotierstoff implantiert wird, und eine Tiefenposition, an die der zweite Dotierstoff implantiert wird, identisch sind.
  18. Herstellungsverfahren der Halbleitervorrichtung nach Anspruch 16 oder 17, wobei der erste Dotierstoff Wasserstoff ist.
  19. Herstellungsverfahren der Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 18, wobei der zweite Dotierstoff Wasserstoff, Phosphor oder Arsen ist.
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