DE112021002247T5 - Halbleiterbauelement - Google Patents

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    • H01L29/1095—Body region, i.e. base region, of DMOS transistors or IGBTs

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Abstract

Halbleiterbauelement, aufweisend: eine Halbleiterschicht eines ersten Leitfähigkeitstyps mit einer Hauptoberfläche; einen Wannenbereich eines zweiten Leitfähigkeitstyps, der einen aktiven Bereich und einen äußeren Bereich auf der Hauptoberfläche voneinander abgrenzt und auf einem Oberflächenschichtabschnitt der Hauptoberfläche ausgebildet ist und einen Hochkonzentrationsabschnitt mit einer hohen Verunreinigungskonzentration auf der Seite des aktiven Bereichs und einen Niedrigkonzentrationsabschnitt mit einer niedrigeren Verunreinigungskonzentration als die des Hochkonzentrationsabschnitts auf der Seite des äußeren Bereichs aufweist; und einen Verunreinigungsbereich des zweiten Leitfähigkeitstyps des aktiven Bereichs, der auf einem Oberflächenschichtabschnitt der Hauptoberfläche ausgebildet ist.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Halbleiterbauelement.
  • Hintergrund
  • Patentliteratur 1 offenbart ein Halbleiterbauelement, das eine n-artige Driftschicht mit einem aktiven Bereich und eine p-artige Wannenschicht (engl. well layer), die in einem Abschlussbereich außerhalb des aktiven Bereichs ausgebildet ist, enthält.
  • Referenzliste
  • Patentliteratur
  • - Patentliteratur 1: Veröffentlichung der japanischen Patentanmeldung Nr. 2003-158258
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Technisches Problem
  • Eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung sieht ein Halbleiterbauelement vor, das in der Lage ist, eine Verminderung der Spannungsfestigkeit zu verhindern.
  • Lösung des Problems
  • Das Halbleiterbauelement gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ist ein Halbleiterbauelement, aufweisend: eine Halbleiterschicht eines ersten Leitfähigkeitstyps mit einer Hauptoberfläche; einen Wannenbereich eines zweiten Leitfähigkeitstyps, der einen aktiven Bereich und einen äußeren Bereich auf der Hauptoberfläche voneinander abgrenzt, in einem Oberflächenschichtabschnitt der Hauptoberfläche ausgebildet ist und einen ersten Konzentrationsabschnitt mit hoher Verunreinigungskonzentration auf der Seite des aktiven Bereichs und einen zweiten Konzentrationsabschnitt mit niedrigerer Verunreinigungskonzentration als die des ersten Konzentrationsabschnitts auf der Seite des äußeren Bereichs aufweist; und einen Verunreinigungsbereich des zweiten Leitfähigkeitstyps des aktiven Bereichs, der auf dem Oberflächenschichtabschnitt der Hauptoberfläche ausgebildet ist.
  • Figurenliste
    • 1 ist eine Draufsicht, die ein Halbleiterbauelement gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt.
    • 2 ist eine Schnittansicht entlang der in 1 dargestellten Linie II - II.
    • 3 ist eine vergrößerte Ansicht eines in 2 dargestellten Bereichs III.
    • 4 ist eine vergrößerte Schnittansicht, die die Umgebung eines in 1 dargestellten Wannenbereichs zeigt.
    • 5 ist ein Diagramm, das einen Konzentrationsgradienten des in 1 dargestellten Wannenbereichs in Dickenrichtung zeigt.
    • 6 ist ein Diagramm, das einen Konzentrationsgradienten des in 1 dargestellten Wannenbereichs in Breitenrichtung zeigt.
    • 7A ist eine Schnittansicht von Abschnitten, die denen von
    • 2 entsprechen, und eine Schnittansicht zur Beschreibung eines Beispiels eines Herstellungsverfahrens des in 1 dargestellten Halbleiterbauelements.
    • 7B ist eine Schnittansicht, die einen auf 7A folgenden Schritt beschreibt.
    • 7C ist eine Schnittansicht, die einen auf 7B folgenden Schritt beschreibt.
    • 7D ist eine Schnittansicht, die einen auf 7C folgenden Schritt beschreibt.
    • 7E ist eine Schnittansicht, die einen auf 7D folgenden Schritt beschreibt.
    • 7F ist eine Schnittansicht, die einen auf 7E folgenden Schritt beschreibt.
    • 7G ist eine Schnittansicht, die einen auf 7F folgenden Schritt beschreibt.
    • 7H ist eine Schnittansicht, die einen auf 7G folgenden Schritt beschreibt.
    • 7I ist eine Schnittansicht, die einen auf 7H folgenden Schritt beschreibt.
    • 7J ist eine Schnittansicht, die einen auf 7I folgenden Schritt beschreibt.
    • 8 ist eine Schnittansicht, die 3 entspricht und ein Halbleiterbauelement gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt.
    • 9 ist eine Schnittansicht, die 3 entspricht und ein Halbleiterbauelement gemäß einer dritten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt.
    • 10 ist eine Schnittansicht eines aktiven Bereichs eines Halbleiterbauelements gemäß einer vierten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
  • Beschreibung der Ausführungsformen
  • Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung anhand der beigefügten Zeichnungen im Detail beschrieben.
  • 1 ist eine Draufsicht, die ein Halbleiterbauelement 1 gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt. 2 ist eine Schnittansicht entlang der in 1 dargestellten Linie II - II. 3 ist eine vergrößerte Ansicht eines in 2 dargestellten Bereichs III. 4 ist eine vergrößerte Schnittansicht, die die Umgebung eines Wannenbereichs 7 zeigt. Das Halbleiterbauelement 1 ist hier ein Halbleiter-Gleichrichterbauelement, das eine pn-Übergangsdiode als ein Beispiel für eine funktionale Vorrichtung enthält. In dieser bevorzugten Ausführungsform ist die pn-Übergangsdiode eine Fast-Recovery-Diode.
  • Wie in 1 bis 4 dargestellt, ist das Halbleiterbauelement 1 ein Halbleiterchip 2 in Form eines rechteckigen Parallelepipeds. Der Halbleiterchip 2 ist ein Si-(Silizium)-Chip. Der Halbleiterchip 2 hat eine erste Hauptoberfläche 21 auf einer Seite, eine zweite Hauptoberfläche 22 auf der anderen Seite und erste bis vierte Seitenflächen 23A bis 23D, die die erste Hauptoberfläche 21 und die zweite Hauptoberfläche 22 verbinden. Die erste Hauptoberfläche 21 und die zweite Hauptoberfläche 22 sind in der Draufsicht aus Normalenrichtung Z gesehen (im Folgenden einfach als „Draufsicht“ bezeichnet) viereckig.
  • Die erste Hauptoberfläche 21 ist eine Vorrichtungsoberfläche, in der eine funktionale Vorrichtung ausgebildet wird. Die zweite Hauptoberfläche 22 ist eine Nicht-Vorrichtungsfläche. Die erste Seitenfläche 23A und die zweite Seitenfläche 23B erstrecken sich in einer ersten Richtung X entlang der ersten Hauptoberfläche 21 und liegen einander in einer zweiten Richtung Y, die die erste Richtung X schneidet (genauer gesagt, orthogonal dazu ist), gegenüber. Die dritte Seitenfläche 23C und die vierte Seitenfläche 23D erstrecken sich in der zweiten Richtung Y und liegen einander in der ersten Richtung X gegenüber.
  • Der Halbleiterchip 2 enthält mindestens eine n-artige Halbleiterschicht 3 (erster Leitfähigkeitstyp), die auf einem Oberflächenschichtabschnitt der ersten Hauptoberfläche 21 ausgebildet ist. Die n-artige Verunreinigungskonzentration der Halbleiterschicht 3 kann vorzugsweise nicht weniger als 1,0×1013cm-3 und nicht mehr als 1,0×1016cm-3 betragen. Eine Halbleiterschicht 3 ist von der ersten Hauptoberfläche 21 freigelegt. Das heißt, die Halbleiterschicht 3 ist die erste Hauptoberfläche 21. In dieser bevorzugten Ausführungsform ist die Halbleiterschicht 3 über den gesamten Bereich des Oberflächenschichtabschnitts der ersten Hauptoberfläche 21 ausgebildet und liegt von der ersten Hauptoberfläche 21 und den ersten bis vierten Seitenflächen 23A bis 23D frei.
  • Insbesondere ist die Halbleiterschicht 3 über den gesamten Bereich in Breiten- und Dickenrichtung des Halbleiterchips 2 ausgebildet. Das heißt, der Halbleiterchip 2 hat eine einschichtige Struktur, die aus der Halbleiterschicht 3 besteht. Die Halbleiterschicht 3 bildet einen Kathodenbereich der pn-Übergangsdiode. Für die nachfolgende Beschreibung wird die Halbleiterschicht 3 anstelle des Halbleiterchips 2 verwendet.
  • Das Halbleiterbauelement 1 enthält einen p-artigen Wannenbereich 7 (zweiter Leitfähigkeitstyp), der auf dem Oberflächenschichtabschnitt der ersten Hauptoberfläche 21 ausgebildet ist. Der Wannenbereich 7 bildet einen pn-Übergangsabschnitt mit der Halbleiterschicht 3. Der Wannenbereich 7 ist innerhalb der Halbleiterschicht 3 beabstandet von einem peripheren Rand der ersten Hauptoberfläche 21 (d.h. beabstandet von den ersten bis vierten Seitenflächen 23A bis 23D) in einer Bandform ausgebildet, die sich in der Draufsicht entlang des peripheren Rands der ersten Hauptoberfläche 21 erstreckt.
  • Insbesondere ist der Wannenbereich 7 in einer Ringform ausgebildet und die in der Draufsicht einen inneren Abschnitt der Halbleiterschicht 3 umgibt. In dieser bevorzugten Ausführungsform ist der Wannenbereich 7 in einer vierseitigen Ringform ausgebildet, die in der Draufsicht parallel zu jeder Seite der ersten Hauptoberfläche 21 verläuft. Vier Ecken des Wannenbereichs 7 sind jeweils in einer Kreisbogenform ausgebildet, die sich von einem inneren Abschnitt der ersten Hauptoberfläche 21 zu einem peripheren Randabschnitt derselben bewegt.
  • Der Wannenbereich 7 grenzt einen aktiven Bereich 4 auf der Seite des inneren Abschnitts der ersten Hauptoberfläche 21 von einem äußeren Bereich 5 auf der Seite des peripheren Randabschnitts der ersten Hauptoberfläche 21 ab. Genauer gesagt, grenzt der Wannenbereich 7 den aktiven Bereich 4 durch einen inneren Rand und den äußeren Bereich 5 durch einen äußeren Rand ab. Der aktive Bereich 4 ist in der Draufsicht in einer viereckigen Form abgegrenzt mit vier Seiten, die parallel zu jeder Seite der ersten Hauptoberfläche 21 verlaufen (d. h. parallel zu der ersten bis vierten Seitenfläche 23A bis 23D sind). Der äußere Bereich 5 ist in der Draufsicht in eine viereckige Ringform abgegrenzt mit vier zu jeder Seite der ersten Hauptoberfläche 21 parallelen Seiten (d. h. parallel zu der ersten bis vierten Seitenfläche 23A bis 23D) .
  • Der Wannenbereich 7 umfasst einen Hochkonzentrationsabschnitt 8 und einen Niedrigkonzentrationsabschnitt 9. Der Hochkonzentrationsabschnitt 8 befindet sich auf der Seite des aktiven Bereichs 4 und weist eine relativ hohe p-artige Verunreinigungskonzentration auf. Der Niedrigkonzentrationsabschnitt 9 befindet sich auf der Seite des äußeren Bereichs 5 in Bezug auf den Hochkonzentrationsabschnitt 8 und weist eine p-artige Verunreinigungskonzentration auf, die geringer ist als eine p-artige Verunreinigungskonzentration des Hochkonzentrationsabschnitts 8. Der Hochkonzentrationsabschnitt 8 und der Niedrigkonzentrationsabschnitt 9 werden aufgrund der unterschiedlichen p-artigen Verunreinigungskonzentration als „Hochkonzentrationsabschnitt“ bzw. als „Niedrigkonzentrationsabschnitt“ bezeichnet. Der Hochkonzentrationsabschnitt kann jedoch beispielsweise auch als „erster Konzentrationsabschnitt mit einer ersten Verunreinigungskonzentration“ und der Niedrigkonzentrationsabschnitt als „zweiter Konzentrationsabschnitt mit einer zweiten Verunreinigungskonzentration, die niedriger ist als die erste Verunreinigungskonzentration“ bezeichnet werden.
  • Der Hochkonzentrationsabschnitt 8 ist in einer Ringform ausgebildet, die in der Draufsicht den inneren Abschnitt der Halbleiterschicht 3 umgibt. Der Niedrigkonzentrationsabschnitt 9 ist einstückig (zusammenhängend) mit dem Hochkonzentrationsabschnitt 8 und in einer Ringform ausgebildet, die den Hochkonzentrationsabschnitt 8 in der Draufsicht umgibt. Das heißt, der Wannenbereich 7 grenzt den aktiven Bereich 4 durch den Hochkonzentrationsabschnitt 8 und den äußeren Bereich 5 durch den Niedrigkonzentrationsabschnitt 9 ab.
  • Die p-artige Verunreinigungskonzentration des Niedrigkonzentrationsabschnitts 9 kann vorzugsweise nicht weniger als das 0, 1-fache und nicht mehr als das 0, 8-fache der p-artigen Verunreinigungskonzentration des Hochkonzentrationsabschnitts 8 betragen. Die p-artige Verunreinigungskonzentration des Niedrigkonzentrationsabschnitts 9 beträgt vorzugsweise nicht weniger als das 0, 2-fache und nicht mehr als das 0, 5-fache der p-artigen Verunreinigungskonzentration des Hochkonzentrationsabschnitts 8. Die p-artige Verunreinigungskonzentration des Hochkonzentrationsabschnitts 8 kann vorzugsweise nicht weniger als 1×1017 cm-3 und nicht mehr als 1×1017 cm-3 betragen. Die p-artige Verunreinigungskonzentration des Niedrigkonzentrationsabschnitts 9 kann vorzugsweise nicht weniger als 1×1017 cm-3 und nicht mehr als 1×1017 cm-3 betragen.
  • Ein Bodenabschnitt 7a des Wannenbereichs 7 ist mit einem Bodenabschnitt 8a des Hochkonzentrationsabschnitts 8 und einem Bodenabschnitt 9a des Niedrigkonzentrationsabschnitts 9 ausgebildet. Der Bodenabschnitt 9a des Niedrigkonzentrationsabschnitts 9 ist in Bezug auf eine Tiefenposition des Bodenabschnitts 8a des Hochkonzentrationsabschnitts 8 näher zur ersten Hauptoberfläche 21 hin ausgebildet. Daher ist der Bodenabschnitt 7a des Wannenbereichs 7 zum Bodenabschnitt 9a des Niedrigkonzentrationsabschnitts 9 hin von dem Bodenabschnitt 8a des Hochkonzentrationsabschnitts 8 aus zurückgesetzt.
  • Wie in 4 dargestellt, hat der Hochkonzentrationsabschnitt 8 eine erste Dicke T1 und eine erste Breite W1. Die erste Dicke T1 ist eine Dicke des Hochkonzentrationsabschnitts 8 entlang einer Dickenrichtung (Normalrichtung Z) der Halbleiterschicht 3. Die erste Breite W1 ist eine Breite in einer Richtung orthogonal zu Richtung, in der sich der Hochkonzentrationsabschnitt 8 erstreckt. Die erste Breite W1 kann, gemessen in der Richtung orthogonal zu der Richtung, in der sich der Hochkonzentrationsabschnitt 8 erstreckt, eine maximale Breite unter den Breiten des Hochkonzentrationsabschnitts 8 sein.
  • Die erste Dicke T1 kann vorzugsweise nicht weniger als 1 um und nicht mehr als 15 um betragen. Die erste Dicke T1 beträgt vorzugsweise nicht weniger als 5 um und nicht mehr als 12 um. Die erste Breite W1 kann vorzugsweise nicht weniger als 10 um und nicht mehr als 30 um betragen. Die erste Breite W1 beträgt vorzugsweise nicht weniger als 25 um und nicht mehr als 30 um. Der Hochkonzentrationsabschnitt 8 hat eine sich in horizontaler Länge erstreckende Struktur, bei der W1/T1, ein Verhältnis der ersten Breite W1 zur ersten Dicke T1, in der Schnittansicht größer als 1 ist. Das Verhältnis W1/T1 ist vorzugsweise größer als 1 und nicht größer als 5.
  • Der Niedrigkonzentrationsabschnitt 9 hat eine zweite Dicke T2 und eine zweite Breite W2. Die zweite Dicke T2 ist eine Dicke des Niedrigkonzentrationsabschnitts 9 der Halbleiterschicht 3 entlang einer Dickenrichtung (Normalrichtung Z), wenn die erste Hauptoberfläche 21 als Referenz dient. Die zweite Breite W2 ist eine Breite in einer Richtung orthogonal zu einer Richtung, in der sich der Niedrigkonzentrationsabschnitt 9 erstreckt. Die zweite Breite W2 kann, gemessen in der Richtung orthogonal zu der Richtung, in der sich der Niedrigkonzentrationsabschnitt 9 erstreckt, eine maximale Breite unter den Breiten des Niedrigkonzentrationsabschnitt 9 sein.
  • Die zweite Dicke T2 ist vorzugsweise geringer als die erste Dicke T1 (T2<T1). Die zweite Dicke T2 kann vorzugsweise nicht weniger als 1 um und nicht mehr als 15 um betragen. Die zweite Dicke T2 beträgt vorzugsweise nicht weniger als 4 um und nicht mehr als 10 um. Die zweite Breite W2 kann vorzugsweise nicht weniger als 10 um und nicht mehr als 30 um betragen. Die zweite Breite W2 beträgt vorzugsweise nicht weniger als 12 um und nicht mehr als 20 um. Die zweite Breite W2 ist vorzugsweise geringer als die erste Breite W1 des Hochkonzentrationsabschnitts 8 (W2<W1). Der Niedrigkonzentrationsabschnitt 9 hat vorzugsweise eine sich in horizontaler Länge erstreckende Struktur, bei der W2/T2, ein Verhältnis der zweiten Breite W2 zur zweiten Dicke T2, in der Schnittansicht größer als 1 ist. Das Verhältnis W2/T2 ist vorzugsweise größer als 1 und nicht größer als 5.
  • Nachfolgend wird ein Konzentrationsgradient in dem Wannenbereich 7 unter Bezugnahme auf 5 und 6 näher erläutert. 5 ist ein Diagramm, das einen Konzentrationsgradienten in Dickenrichtung des in 1 dargestellten Wannenbereichs 7 zeigt. In 5 gibt die Abszisse einen Abstand in Dickenrichtung an, wobei die erste Hauptoberfläche 21 als Nullpunkt dient, und die Ordinate zeigt eine p-artige Verunreinigungskonzentration in dem Wannenbereich 7 an.
  • 5 zeigt einen ersten Kurvenzug L1 und einen zweiten Kurvenzug L2. Der erste Kurvenzug L1 zeigt einen Konzentrationsgradienten einer p-artigen Verunreinigung in einem Teil des Hochkonzentrationsabschnitts 8 entlang der in 3 dargestellten Linie A-A an. Der zweite Kurvenzug L2 zeigt einen Konzentrationsgradienten einer p-artigen Verunreinigung in einem Teil des Niedrigkonzentrationsabschnitts 9 entlang der in 3 dargestellten Linie B-B an.
  • Unter Bezugnahme auf den ersten Kurvenzug L1 weist der Hochkonzentrationsabschnitt 8 einen Konzentrationsgradienten auf, bei dem die p-artige Verunreinigungskonzentration von der ersten Hauptoberfläche 21 in Dickenrichtung der Halbleiterschicht 3 allmählich abnimmt. Unter Bezugnahme auf den zweiten Kurvenzug L2 weist der Niedrigkonzentrationsabschnitt 9 einen Konzentrationsgradienten auf, bei dem die p-artige Verunreinigungskonzentration von der ersten Hauptoberfläche 21 in Dickenrichtung der Halbleiterschicht 3 allmählich abnimmt. Bezug nehmend auf den ersten Kurvenzug L1 und den zweiten Kurvenzug L2 ist die p-artige Verunreinigungskonzentration des Niedrigkonzentrationsabschnitts 9 niedriger als die p-artige Verunreinigungskonzentration des Hochkonzentrationsabschnitts 8 über einen gesamten Bereich in der Dickenrichtung des Niedrigkonzentrationsabschnitts 9, wenn die gleiche Dickenposition als Referenz angenommen wird.
  • Ferner hat der Hochkonzentrationsabschnitt 8, bezogen auf den ersten Kurvenzug L1, einen ersten Minimalwert M1. Der erste Minimalwert M1 bezeichnet eine Grenze (pn-Übergangsabschnitt) zwischen dem Hochkonzentrationsabschnitt 8 und der Halbleiterschicht 3. Mit Bezug auf den zweiten Kurvenzug L2 hat der Niedrigkonzentrationsabschnitt 9 einen zweiten Minimalwert M2. Der zweite Minimalwert M2 bezeichnet eine Grenze (pn-Übergangsabschnitt) zwischen dem Niedrigkonzentrationsabschnitt 9 und der Halbleiterschicht 3. Der Bodenabschnitt 9a des Niedrigkonzentrationsabschnitts 9 befindet sich auf der Seite der ersten Hauptoberfläche 21 in Bezug auf den Bodenabschnitt 8a des Hochkonzentrationsabschnitts, und daher befindet sich der zweite Minimalwert M2 im Diagramm auf der linken Seite vom ersten Minimalwert M1 aus gesehen. Das heißt, der pn-Übergangsabschnitt des Niedrigkonzentrationsabschnitts 9 befindet sich in einem Bereich auf der Seite der ersten Hauptoberfläche 21 relativ zu dem pn-Übergangsabschnitt des Hochkonzentrationsabschnitts 8.
  • 6 ist ein Diagramm, das einen Konzentrationsgradienten in Breitenrichtung des in 1 dargestellten Wannenbereichs 7 zeigt. In 6 zeigt die Abszisse eine Position entlang einer Richtung, die orthogonal zu einer Richtung verläuft, in der sich der Wannenbereich 7 erstreckt. Die Ordinate zeigt die Konzentration der p-artigen Verunreinigung in einem Oberflächenschichtabschnitt des Wannenbereichs 7 an. 6 zeigt einen dritten Kurvenzug L3. Der dritte Kurvenzug L3 zeigt einen Konzentrationsgradienten der p-artigen Verunreinigung im Wannenbereich 7 in Breitenrichtung bei einer bestimmten Dicke der ersten Hauptoberfläche 21. Der dritte Kurvenzug L3 zeigt ferner eine p-artige Verunreinigungskonzentration in dem Verunreinigungsbereich 6, die später noch beschrieben wird.
  • Bezug nehmend auf den dritten Kurvenzug L3 weist der Wannenbereich 7 einen Konzentrationsgradienten auf, bei dem die p-artige Verunreinigungskonzentration allmählich von dem Hochkonzentrationsabschnitt 8 zum Niedrigkonzentrationsabschnitt 9 abnimmt. Wie aus der Verschiebung des ersten Kurvenzugs L1 zum zweiten Kurvenzug L2 in 5 ersichtlich, weist der Wannenbereich 7 einen Konzentrationsgradienten auf, bei dem die p-artige Verunreinigungskonzentration allmählich von einem gesamten Bereich in Dickenrichtung des Hochkonzentrationsabschnitts 8 zu einem gesamten Bereich des Niedrigkonzentrationsabschnitts 9 hin abnimmt. Das heißt, dass die p-artige Verunreinigungskonzentration des Niedrigkonzentrationsabschnitts 9 geringer ist als die p-artige Verunreinigungskonzentration des Hochkonzentrationsabschnitts 8 an einer Position in Dickenrichtung, die den gleichen Abstand von der ersten Hauptoberfläche 21 hat.
  • Wiederum Bezug nehmend auf 2 und 3 enthält das Halbleiterbauelement 1 einen p-artigen Verunreinigungsbereich 6 des aktiven Bereichs 4, der in dem Oberflächenschichtabschnitt der ersten Hauptoberfläche 21 ausgebildet ist. Der Verunreinigungsbereich 6 bildet einen pn-Übergangsabschnitt mit der Halbleiterschicht 3. Im aktiven Bereich 4 ist eine pn-Übergangsdiode (eine Fast-Recovery-Diode) ausgebildet, die die Halbleiterschicht 3 als Kathodenbereich und den Verunreinigungsbereich 6 als Anodenbereich enthält.
  • Der Verunreinigungsbereich 6 hat eine Bereichsdicke T0. Die Bereichsdicke T0 ist die Dicke des Verunreinigungsbereichs 6 entlang der Dickenrichtung (Normalrichtung Z) der Halbleiterschicht 3. Die Bereichsdicke T0 ist geringer als die erste Dicke T1 des Hochkonzentrationsabschnitts 8 (T0<T1). Das heißt, bezogen auf eine Tiefenposition ist der Bodenabschnitt 6a des Verunreinigungsbereichs 6 auf der Seite der ersten Hauptoberfläche 21 relativ zu dem Bodenabschnitt 8a des Hochkonzentrationsabschnitts 8 ausgebildet. In dieser bevorzugten Ausführungsform ist die Bereichsdicke T0 geringer als die zweite Dicke T2 des Niedrigkonzentrationsabschnitts 9 (T0<T2). Das bedeutet auch, dass bezogen auf eine Tiefenposition der Bodenabschnitt 6a des Verunreinigungsbereichs 6 auf der Seite der ersten Hauptoberfläche 21 relativ zu dem Bodenabschnitt 9a des Niedrigkonzentrationsabschnitts 9 ausgebildet ist.
  • Der Verunreinigungsbereich 6 ist im aktiven Bereich 4 so ausgebildet, dass er mit dem Hochkonzentrationsabschnitt 8 des Wannenbereichs 7 verbunden ist und auf demselben Potenzial wie der Wannenbereich 7 liegt. Der äußere Randabschnitt 6b des Verunreinigungsbereichs 6 ist über einen gesamten Bereich (gesamte Peripherie) des inneren Rands des Wannenbereichs 7 mit dem Hochkonzentrationsabschnitt 8 verbunden. In dieser bevorzugten Ausführungsform ist der Verunreinigungsbereich 6 über den gesamten aktiven Bereich 4 ausgebildet. Der äußere Randabschnitt 6b des Verunreinigungsbereichs 6 enthält eine p-artige Verunreinigung entsprechend dem Hochkonzentrationsabschnitt 8. Das heißt, der äußere Randabschnitt 6b des Verunreinigungsbereichs 6 ist in der p-artigen Verunreinigungskonzentration um die Menge der p-artigen Verunreinigung des Hochkonzentrationsabschnitts 8 erhöht.
  • Die p-artige Verunreinigungskonzentration des Verunreinigungsbereichs 6 weist einen Konzentrationsgradienten auf, bei dem die p-artige Verunreinigungskonzentration von der ersten Hauptoberfläche 21 in Dickenrichtung der Halbleiterschicht 3 allmählich abnimmt. Wie aus dem dritten Kurvenzug L3 in 6 ersichtlich, hat der Verunreinigungsbereich 6 eine geringere p-artige Verunreinigungskonzentration als die p-artige Verunreinigungskonzentration des Wannenbereichs 7. Insbesondere ist die p-artige Verunreinigungskonzentration im Verunreinigungsbereich 6 geringer als die p-artige Verunreinigungskonzentration des Hochkonzentrationsabschnitts 8 des Wannenbereichs 7.
  • Die p-artige Verunreinigungskonzentration des Verunreinigungsbereichs 6 ist vorzugsweise geringer als die p-artige Verunreinigungskonzentration des Hochkonzentrationsabschnitts 8 über den gesamten Bereich in Dickenrichtung des Verunreinigungsbereichs 6. Die p-artige Verunreinigungskonzentration im Verunreinigungsbereich 6 ist vorzugsweise geringer als die p-artige Verunreinigungskonzentration in dem Niedrigkonzentrationsabschnitt 9. Genauer gesagt, ist die p-artige Verunreinigungskonzentration des Verunreinigungsbereichs 6 vorzugsweise geringer als die p-artige Verunreinigungskonzentration des Niedrigkonzentrationsabschnitts 9 in einer Dickenposition mit gleichem Abstand von der ersten Hauptoberfläche 21. Die p-artige Verunreinigungskonzentration des Verunreinigungsbereichs 6 kann vorzugsweise nicht weniger als 5×1015cm-3 und nicht mehr als 5×1016cm-3 betragen.
  • Bezug nehmend auf 1 bis 4 enthält das Halbleiterbauelement 1 mindestens einen p-artigen Feldbegrenzungsbereich im äußeren Bereich 5, der in dem Oberflächenschichtabschnitt der ersten Hauptoberfläche 21 ausgebildet ist. Im Folgenden wird der Feldbegrenzungsbereich als FL-(engl.: Field Limit)-Bereich abgekürzt. 2 zeigt ein Beispiel, bei dem drei p-artige FL-Bereiche 13A, 13B, 13C in dieser Reihenfolge beabstandet von dem Wannenbereich 7 zu dem peripheren Rand der ersten Hauptoberfläche 21 hin gebildet sind. Die Anzahl der FL-Bereiche wird in Abhängigkeit von einem zu entspannend elektrischen Feld eingestellt und kann vorzugsweise nicht weniger als eins und nicht mehr als 20 betragen. Die Anzahl der FL-Bereiche beträgt vorzugsweise nicht weniger als 4.
  • Die FL-Bereiche 13A bis 13C sind jeweils in einem elektrisch schwebenden Zustand ausgebildet. Die FL-Bereiche 13A bis 13C erstrecken sich in der Draufsicht jeweils bandförmig entlang des Wannenbereichs 7. Genauer gesagt, sind die FL-Bereiche 13A bis 13C jeweils in einer Ringform ausgebildet, die den Wannenbereich 7 in der Draufsicht umgibt. Dabei sind die FL-Bereiche 13A bis 13C jeweils als FLR- (engl. : Field Limiting Ring)-Bereich ausgebildet.
  • Die FL-Bereiche 13A bis 13C weisen einen Konzentrationsgradienten auf, bei dem die p-artige Verunreinigungskonzentration von der ersten Hauptoberfläche 21 in Dickenrichtung allmählich abnimmt. In den FL-Bereichen 13A bis 13C übersteigt die p-artige Verunreinigungskonzentration die p-artige Verunreinigungskonzentration des Verunreinigungsbereichs 6. Die FL-Bereiche 13A bis 13C weisen über einen gesamten Bereich in Dickenrichtung der FL-Bereiche 13A bis 13C eine höhere p-artige Verunreinigungskonzentration auf als der Niedrigkonzentrationsabschnitt 9.
  • Wenn zentrale Abschnitte der FL-Bereiche 13A bis 13C und ein zentraler Abschnitt des Niedrigkonzentrationsabschnitts 9 als Referenz betrachtet werden, sind die p-artigen Verunreinigungskonzentrationen der FL-Bereiche 13A bis 13C höher als die p-artige Verunreinigungskonzentration des Niedrigkonzentrationsabschnitt 9 an einer Dickenposition mit gleichem Abstand von der ersten Hauptoberfläche 21. Die Verunreinigungskonzentrationen der FL-Bereiche 13A bis 13C können im Wesentlichen gleich der p-artigen Verunreinigungskonzentration des Hochkonzentrationsabschnitts 8 sein. Die p-artige Verunreinigungskonzentrationen der FL-Bereiche 13A bis 13C können vorzugsweise nicht weniger als 1×1017cm-3 und nicht mehr als 1×1018cm-3 betragen.
  • Jeder der FL-Bereiche 13A bis 13C hat eine dritte Dicke T3 und eine dritte Breite W3. Die dritte Dicke T3 ist eine Dicke jedes der FL-Bereiche 13A bis 13C entlang der Dickenrichtung (Normalrichtung Z) der Halbleiterschicht 3, wenn die erste Hauptoberfläche 21 als Referenz angenommen wird. Die dritte Breite W3 ist eine Breite in einer Richtung orthogonal zu einer Richtung, in der sich die FL-Bereiche 13A bis 13C erstrecken. Die dritte Breite W3 kann, gemessen in der Richtung orthogonal zu der Richtung, in der sich die FL-Bereiche 13A bis 13C erstrecken, eine maximale Breite unter den Breiten der FL-Bereiche 13A bis 13C sein.
  • Die dritte Dicke T3 kann vorzugsweise nicht weniger als 1 um und nicht mehr als 15 um betragen. Die dritte Dicke T3 beträgt vorzugsweise nicht weniger als 5 um und nicht mehr als 12 um. Die dritte Dicke T3 übersteigt vorzugsweise die Bereichsdicke T0 des Verunreinigungsbereichs 6 (T0<T3). Insbesondere ist die dritte Dicke T3 vorzugsweise größer als die zweite Dicke T2 des Niedrigkonzentrationsabschnitts 9 (T2<T3) . Die dritte Dicke T3 ist vorzugsweise im Wesentlichen gleich der ersten Dicke T1 des Hochkonzentrationsabschnitts 8 (T1≈T3) .
  • Die FL-Bereiche 13A bis 13C werden für die dritte Dicke T3 in Abhängigkeit von einem zu entspannenden elektrischen Feld eingestellt. Jeder der FL-Bereiche 13Abis 13C kann eine dritte Dicke T3 aufweisen, die im Wesentlichen gleich ist, oder eine dritte Dicke T3, die sich unterscheidet. Die dritte Dicke T3 jedes der FL-Bereiche 13A bis 13C kann so sein, dass sie von der Seite des Wannenbereichs 7 zur Seite des peripheren Rands der ersten Hauptoberfläche 21 allmählich abnimmt.
  • Die dritte Breite W3 kann gleich oder größer sein als die erste Breite W1 des Hochkonzentrationsabschnitts 8 (W1≤W3) . Die dritte Breite W3 ist vorzugsweise größer als die erste Breite W1 (W1<W3). Die dritte Breite W3 kann gleich oder größer sein als die zweite Breite W2 des Niedrigkonzentrationsabschnitts 9 (W2≤W3). Die dritte Breite W3 ist vorzugsweise größer als die zweite Breite W2 (W2<W3). Die dritte Breite W3 ist vorzugsweise kleiner als W1+W2, also die Summe aus der ersten Breite W1 und der zweiten Breite W2 (W3<W1+W2). Die dritte Breite W3 kann vorzugsweise nicht weniger als 10 um und nicht mehr als 50 um betragen. Die dritte Breite W3 beträgt vorzugsweise nicht weniger als 25 um und nicht mehr als 45 µm.
  • Die FL-Bereiche 13A bis 13C sind hinsichtlich der dritten Breite W3 in Abhängigkeit von einem zu entspannenden elektrischen Feld eingerichtet. Die FL-Bereiche 13A bis 13C können eine dritte Breite W3 haben, die im Wesentlichen gleich ist, oder sie können eine dritte Breite W3 haben, die sich unterscheidet. Die dritte Dicke T3 jedes der FL-Bereiche 13A bis 13C kann so sein, dass sie von der Seite des Wannenbereichs 7 zur Seite des peripheren Rands der ersten Hauptoberfläche 21 allmählich abnimmt. Die FL-Bereiche 13A bis 13C können in einer solchen Reihenfolge gebildet werden, dass die dritte Breite W3 des FL-Bereichs 13A größer ist als die dritte Breite W3 des FL-Bereichs 13B, die wiederum größer ist als die dritte Breite W3 des FL-Bereichs 13C. In diesem Fall kann eine Summe der dritten Breiten W3 der FL-Bereiche 13A bis 13C verringert werden, um den Halbleiterchip 2 zu verkleinern.
  • Jeder der FL-Bereiche 13A bis 13C hat vorzugsweise eine sich in horizontaler Länge erstreckende Struktur, bei der W3/T3, ein Verhältnis der dritten Breite W3 zur dritten Dicke T3, in Schnittansicht größer als 1 ist. Das Verhältnis W3/T3 ist vorzugsweise größer als 1 und nicht größer als 5.
  • Das Halbleiterbauelement 1 enthält einen n-artigen Kanalstoppbereich 37 des äußeren Bereichs 5, der in einem Oberflächenschichtabschnitt des peripheren Randabschnitts der ersten Hauptoberfläche 21 ausgebildet ist. Der Kanalstoppbereich 37 hat eine n-artige Verunreinigungskonzentration, die die n-artige Verunreinigungskonzentration der Halbleiterschicht 3 übersteigt, und ist in einem elektrisch schwebenden Zustand ausgebildet. Der Kanalstoppbereich 37 ist beabstandet von dem äußersten FL-Bereich 13C auf der Seite des peripheren Rands der ersten Hauptoberfläche 21 (d. h. auf der Seite der ersten bis vierten Seitenfläche 23A bis 23D) gebildet.
  • Der Kanalstoppbereich 37 ist bandförmig ausgebildet und erstreckt sich in der Draufsicht entlang des peripheren Rands der ersten Hauptoberfläche 21. In dieser bevorzugten Ausführungsform erstreckt sich der Kanalstoppbereich 37 in der Draufsicht entlang des peripheren Rands der ersten Hauptoberfläche 21 und ist in einer Ringform ausgebildet, die die mehreren FL-Bereiche 13Abis 13C umgibt. Der Kanalstoppbereich 37 ist vorzugsweise von der ersten bis zur vierten Seitenfläche 23A bis 23D freiliegend.
  • Wie in 2 dargestellt, enthält das Halbleiterbauelement 1 einen Hauptoberflächenisolierfilm 12, der selektiv die erste Hauptoberfläche 21 bedeckt. Der Hauptoberflächenisolierfilm 12 kann eine Oxidschicht (SiO2-Schicht) oder eine Nitridschicht (SiN-Schicht) enthalten. Die Oxidschicht kann eine LOCOS-(engl.: Local Oxidation Of Silicon)-Schicht enthalten. Die Dicke des Hauptoberflächenisolierfilms 12 kann vorzugsweise nicht weniger als 0,5 um und nicht mehr als 5 um betragen. Die Dicke des Hauptoberflächenisolierfilms 12 beträgt vorzugsweise nicht weniger als 1 um und nicht mehr als 3 µm.
  • Der Hauptoberflächenisolierfilm 12 umfasst einen Dickfilmabschnitt 12a mit einer ersten Isolierdicke und einen Dünnfilmabschnitt 12b mit einer zweiten Isolierdicke, die geringer ist als die erste Isolierdicke. Der Dickfilmabschnitt 12a bedeckt einen Bereich zwischen dem Wannenbereich 7 und dem innersten FL-Bereich 13A, Bereiche zwischen benachbarten FL-Bereichen 13A bis 13C sowie einen Bereich zwischen dem äußersten FL-Bereich 13C und dem Kanalstoppbereich 37.
  • Der Dickfilmabschnitt 12a erstreckt sich in der Draufsicht bandförmig (genauer gesagt ringförmig) in dem Bereich zwischen dem Wannenbereich 7 und dem innersten FL-Bereich 13A. Der Dickfilmabschnitt 12a bedeckt einen äußeren Randabschnitt des Wannenbereichs 7 und einen inneren Randabschnitt des innersten FL-Bereichs 13A. Der Dickfilmabschnitt 12a bedeckt den Niedrigkonzentrationsabschnitt 9 des Wannenbereichs 7, sodass der Hochkonzentrationsabschnitt 8 des Wannenbereichs 7 frei bleibt. Genauer gesagt, bedeckt der Dickfilmabschnitt 12a den äußeren Randabschnitt des Niedrigkonzentrationsabschnitts 9, sodass ein ganzer Bereich des Hochkonzentrationsabschnitts 8 und ein Teil des Niedrigkonzentrationsabschnitt 9 frei bleiben.
  • Der Dickfilmabschnitt 12a erstreckt sich in den Bereichen zwischen den benachbarten FL-Bereichen 13A bis 13C in der Draufsicht bandförmig (insbesondere ringförmig). Der Dickfilmabschnitt 12a bedeckt jeden der äußeren Randabschnitte und die inneren Randabschnitte der benachbarten FL-Bereiche 13A bis 13C. Der Dickfilmabschnitt 12a erstreckt sich bandförmig (insbesondere ringförmig) in einem Bereich zwischen dem äußersten FL-Bereich 13C und dem Kanalstoppbereich 37, die in der Draufsicht einander benachbart sind. Der Dickfilmabschnitt 12a bedeckt den äußeren Randabschnitt des äußersten FL-Bereichs 13C und den inneren Randabschnitt des Kanalstoppbereichs 37.
  • Der Dünnfilmabschnitt 12b bedeckt selektiv die erste Hauptoberfläche 21 des äußeren Bereichs 5. Genauer gesagt, bedeckt der Dünnfilmabschnitt 12b jeweils den Wannenbereich 7, die FL-Bereiche 13A bis 13C und den Kanalstoppbereich 37. Der Dünnfilmabschnitt 12b ist einstückig (zusammenhängend) mit dem Dickfilmabschnitt 12a in einem peripheren Randabschnitt des Wannenbereichs 7 (periphere Randabschnitt des Niedrigkonzentrationsabschnitts 9), einem peripheren Randabschnitt jedes der FL-Bereiche 13A bis 13C sowie einem peripheren Randabschnitt des Kanalstoppbereichs 37 ausgebildet.
  • Der Dünnfilmabschnitt 12b bedeckt den peripheren Randabschnitt des Wannenbereichs 7 und erstreckt sich in Draufsicht bandförmig (insbesondere ringförmig) entlang des peripheren Randabschnitts des Wannenbereichs 7. Genauer gesagt, bedeckt der Dünnfilmabschnitt 12b den Niedrigkonzentrationsabschnitt 9, sodass der Hochkonzentrationsabschnitt 8 des Wannenbereichs 7 frei bleibt. Noch genauer gesagt, bedeckt der Dünnfilmabschnitt 12b teilweise den Niedrigkonzentrationsabschnitt 9, sodass ein ganzer Bereich des Hochkonzentrationsabschnitts 8 und ein Teil des Niedrigkonzentrationsabschnitts 9 frei bleibt. Der Dünnfilmabschnitt 12b ist bandförmig (insbesondere ringförmig) ausgebildet und erstreckt sich in der Draufsicht entlang des Niedrigkonzentrationsabschnitts 9. Der Dünnfilmabschnitt 12b ist mit dem Dickfilmabschnitt 12a auf dem Niedrigkonzentrationsabschnitt 9 einstückig (zusammenhängend) ausgebildet.
  • Der Hauptoberflächenisolierfilm 12 hat eine erste Öffnung 12e, die den Verunreinigungsbereich 6 freilegt. Die erste Öffnung 12e ist durch den Dünnfilmabschnitt 12b begrenzt. Ein Wandabschnitt 12c der ersten Öffnung 12e befindet sich auf dem Wannenbereich 7. Dadurch legt die erste Öffnung 12e einen Teil des Verunreinigungsbereichs 6 und einen Teil des Wannenbereichs 7 frei. Der Wandabschnitt 12c kann einen Neigungswinkel aufweisen, der einen spitzen Winkel relativ zu dem Hauptoberflächenisolierfilm 12 bildet. Genauer gesagt, ist der Neigungswinkel des Wandabschnitts 12c ein Winkel, der zwischen dem Wandabschnitt 12c und der ersten Hauptoberfläche 21 innerhalb der Hauptoberflächenisolierfilm 12 gebildet wird. Der Neigungswinkel kann vorzugsweise nicht weniger als 25° und nicht mehr als 65° betragen. Der Neigungswinkel beträgt vorzugsweise nicht weniger als 30° und nicht mehr als 55°.
  • Der Wandabschnitt 12c der ersten Öffnung 12e ist beabstandet von dem Hochkonzentrationsabschnitt 8 des Wannenbereichs 7 auf der Seite des Niedrigkonzentrationsabschnitt 9 ausgebildet und auf dem Niedrigkonzentrationsabschnitt 9 des Wannenbereichs 7 positioniert. Der Wandabschnitt 12c der ersten Öffnung 12e ist vorzugsweise auf der Seite des peripheren Randabschnitts des Niedrigkonzentrationsabschnitts 9 relativ zu einem zentralen Abschnitt des Niedrigkonzentrationsabschnitts 9 angeordnet. Der Wandabschnitt 12c der ersten Öffnung 12e erstreckt sich in der Draufsicht entlang des Niedrigkonzentrationsabschnitts 9. Das heißt, die erste Öffnung 12e hat in der Draufsicht die Form eines Vierecks.
  • Die erste Öffnung 12e legt einen gesamten Bereich des Verunreinigungsbereichs 6, einen gesamten Bereich des Hochkonzentrationsabschnitts 8 und einen Teil des Niedrigkonzentrationsabschnitts 9 frei. Eine ebene Fläche des Niedrigkonzentrationsabschnitts 9, die vom Niedrigkonzentrationsabschnitt 12 freigelegt ist, ist vorzugsweise größer als eine ebene Fläche des Niedrigkonzentrationsabschnitts 9, die von dem Hauptoberflächenisolierfilm 12 bedeckt ist. Die ebene Fläche eines Teils des Niedrigkonzentrationsabschnitts 9, der von dem Dünnfilmabschnitt 12b bedeckt ist, ist vorzugsweise größer als die ebene Fläche eines Teils des Niedrigkonzentrationsabschnitts 9, der von dem Dickfilmabschnitt 12a bedeckt ist.
  • Der Hauptoberflächenisolierfilm 12 hat eine Vielzahl von zweiten Öffnungen 39a, die jeweils die Vielzahl von FL-Bereichen 13A bis 13C freilegen. Die mehreren zweiten Öffnungen 39a sind jeweils in dem Dünnfilmabschnitt 12b ausgebildet und legen die mehreren FL-Bereiche 13A bis 13C frei, sodass sie diesen jeweils eins zu eins entsprechen. Jede der zweiten Öffnungen 39a ist bandförmig entlang jedes der FL-Bereiche 13A bis 13C ausgebildet. Jede der zweiten Öffnungen 39a ist vorzugsweise ringförmig ausgebildet und erstreckt sich entlang jedes der FL-Bereiche 13A bis 13C.
  • Ein Wandabschnitt 39b jeder der zweiten Öffnungen 39a befindet sich auf jedem der FL-Bereiche 13A bis 13C. Dadurch legt jede der zweiten Öffnungen 39a einen inneren Abschnitt jedes der FL-Bereiche 13A bis 13C frei. Eine ebene Fläche eines von dem Hauptoberflächenisolierfilm 12 bedeckten Abschnitts in jedem der FL-Bereiche 13A bis 13C ist vorzugsweise größer als eine ebene Fläche eines von dem Hauptoberflächenisolierfilm 12 freigelegten Abschnitts in jedem der FL-Bereiche 13A bis 13C.
  • Der Hauptoberflächenisolierfilm 12 hat eine dritte Öffnung 12d, die den Kanalstoppbereich 37 freilegt. Die dritte Öffnung 12d ist in dem Dünnfilmabschnitt 12b ausgebildet. Die dritte Öffnung 12d ist bandförmig ausgebildet und erstreckt sich in der Draufsicht entlang des Kanalstoppbereichs 37. Die dritte Öffnung 12d ist vorzugsweise ringförmig ausgebildet und erstreckt sich in der Draufsicht entlang des Kanalstoppbereichs 37.
  • In dieser bevorzugten Ausführungsform ist die dritte Öffnung 12d als gekerbte Öffnung ausgebildet, die die erste bis vierte Seitenfläche 23A bis 23D kommunizierend verbindet. Eine ebene Fläche eines Teils des Kanalstoppbereichs 37, der von dem Dünnfilmabschnitt 12b bedeckt ist, ist vorzugsweise größer als eine ebene Fläche eines Teils des Kanalstoppbereichs 37, der von dem Dickfilmabschnitt 12a bedeckt ist.
  • Das Halbleiterbauelement 1 enthält eine erste Hauptoberflächenelektrode 36, die mit dem Verunreinigungsbereich 6 auf der ersten Hauptoberfläche 21 verbunden ist. In dieser bevorzugten Ausführungsform ist die erste Hauptoberflächenelektrode 36 eine Anodenelektrode . Die erste Hauptoberflächenelektrode 36 bedeckt einen gesamten Bereich des Verunreinigungsbereichs 6. Die erste Hauptoberflächenelektrode 36 ist von oberhalb des Verunreinigungsbereichs 6 auf den Wannenbereich 7 geführt und ist mit dem Verunreinigungsbereich 6 und dem Wannenbereich 7 verbunden. Genauer gesagt, ist die erste Hauptoberflächenelektrode 36 mit dem Hochkonzentrationsabschnitt 8 des Wannenbereichs 7 verbunden. Noch genauer gesagt, ist die erste Hauptoberflächenelektrode 36 mit einem gesamten Bereich des Hochkonzentrationsabschnitts 8 des Wannenbereichs 7 und einem Teil des Niedrigkonzentrationsabschnitts 9 des Wannenbereichs 7 verbunden.
  • Die erste Hauptoberflächenelektrode 36 hat einen Herausführungsabschnitt 36a, der von oberhalb des Wannenbereichs 7 auf den Hauptoberflächenisolierfilm 12 geführt ist. Der Herausführungsabschnitt 36a liegt dem Niedrigkonzentrationsabschnitt 9 des Wannenbereichs 7 über den Dünnfilmabschnitt 12b des Hauptoberflächenisolierfilms 12 gegenüber. Darüber hinaus liegt der Herausführungsabschnitt 36a dem Niedrigkonzentrationsabschnitt 9 des Wannenbereichs 7 über dem Dickfilmabschnitt 12a des Hauptoberflächenisolierfilms 12 gegenüber.
  • Eine Verbindungsfläche eines Abschnitts der ersten Hauptoberflächenelektrode 36, die mit dem Wannenbereich 7 verbunden ist, ist vorzugsweise größer als eine gegenüberliegende Fläche eines Abschnitts der ersten Hauptoberflächenelektrode 36, die dem Wannenbereich 7 über den Hauptoberflächenisolierfilm 12 gegenüberliegt. Ferner übersteigt eine gegenüberliegende Fläche eines Abschnitts des Herausführungsabschnitts 36a, der dem Niedrigkonzentrationsabschnitt 9 über den Dünnfilmabschnitt 12b gegenüberliegt, vorzugsweise eine gegenüberliegende Fläche eines Abschnitts des Herausführungsabschnitts 36a, der dem Abschnitt des Niedrigkonzentrationsabschnitts 9 über den Dickfilmabschnitt 12a gegenüberliegt.
  • Das Halbleiterbauelement 1 umfasst eine Vielzahl von entsprechenden Feldelektroden 41, die jeweils mit der Vielzahl von FL-Bereichen 13A bis 13C auf der ersten Hauptoberfläche 21 verbunden sind. Jede der Feldelektroden 41 ist in einem elektrisch schwebenden Zustand ausgebildet. Die mehreren Feldelektroden 41 treten jeweils in die mehreren zweiten Öffnungen 39a von oberhalb des Hauptoberflächenisolierfilms 12 ein und sind jeweils mit den mehreren FL-Bereichen 13A bis 13C innerhalb der mehreren zweiten Öffnungen 39a verbunden, sodass sie diesen jeweils auf einer Eins-zu-Eins-Basis entsprechen. Jede der Feldelektroden 41 ist bandförmig und erstreckt sich in der Draufsicht entlang der entsprechenden FL-Bereiche 13A bis 13C. Jede der Feldelektroden 41 ist vorzugsweise ringförmig ausgebildet und erstreckt sich in der Draufsicht entlang der entsprechenden FL-Bereiche 13A bis 13C.
  • Das Halbleiterbauelement 1 enthält eine Äquipotentialelektrode 42, die mit dem Kanalstoppbereich 37 auf der ersten Hauptoberfläche 21 verbunden ist. Die Äquipotentialelektrode 42 tritt von oberhalb des Hauptoberflächenisolierfilms 12 in die dritte Öffnung 12d ein und ist mit dem Kanalstoppbereich 37 innerhalb der dritten Öffnung 12d verbunden. Die Äquipotentialelektrode 42 ist bandförmig ausgebildet und erstreckt sich in der Draufsicht entlang des Kanalstoppbereichs 37. Die Äquipotentialelektrode 42 ist vorzugsweise ringförmig ausgebildet und erstreckt sich in der Draufsicht entlang des Kanalstoppbereichs 37. Die Äquipotentialelektrode 42 ist vorzugsweise beabstandet von der ersten bis vierten Seitenfläche 23A bis 23D zur Innenseite der Halbleiterschicht 3 hin ausgebildet, um einen Teil des Kanalstoppbereichs 37 freizulegen.
  • Das Halbleiterbauelement 1 enthält einen organischen Isolierfilm 35, der den Hauptoberflächenisolierfilm 12 bedeckt. Der organische Isolierfilm 35 bedeckt die erste Hauptoberflächenelektrode 36, die mehreren Feldelektroden 41 sowie die Äquipotentialelektrode 42 über dem Hauptoberflächenisolierfilm 12. Der organische Isolierfilm 35 hat einen kleineren Elastizitätskoeffizienten als ein anorganischer Isolierfilm (z. B. der Hauptoberflächenisolierfilm 12) und wirkt als Dämpfungsmaterial (Schutzfilm) gegenüber einer äußeren Kraft. Der organische Isolierfilm 35 enthält ein lichtempfindliches Harz. Das lichtempfindliche Harz kann ein Negativtyp oder ein Positivtyp sein. Der organische Isolierfilm 35 kann mindestens eine Art von Polyimid, Polyamid und Polybenzoxazol enthalten. In dieser bevorzugten Ausführungsform enthält der organische Isolierfilm 35 Polyimid.
  • Der organische Isolierfilm 35 bedeckt den Herausführungsabschnitt 36a der ersten Hauptoberflächenelektrode 36 auf der Seite des aktiven Bereichs 4. Das heißt, der organische Isolierfilm 35 liegt dem Hochkonzentrationsabschnitt 8 und dem Niedrigkonzentrationsabschnitt 9 des Wannenbereichs 7 über den Herausführungsabschnitt 36a der ersten Hauptoberflächenelektrode 36 gegenüber. Der organische Isolierfilm 35 hat eine Pad-Öffnung 35a, die einen inneren Teil der ersten Hauptoberflächenelektrode 36 als Pad-Abschnitt freilegt. Die Pad-Öffnung 35a kann in einer viereckigen Form ausgebildet sein, deren vier Seiten in der Draufsicht parallel zu jeder Seite der ersten Hauptoberflächenelektrode 36 verlaufen. Eine Wandfläche der Pad-Öffnung 35a ist vorzugsweise beabstandet von einem inneren Rand des Wannenbereichs 7 innerhalb der ersten Hauptoberflächenelektrode 36 in der Schnittansicht ausgebildet.
  • Ein peripherer Randabschnitt des organischen Isolierfilms 35 ist beabstandet von der ersten bis vierten Seitenfläche 23A bis 23D auf der Seite des äußeren Bereichs 5 ausgebildet, um einen Teil des Kanalstoppbereichs 37 freizulegen. Der periphere Randabschnitt des organischen Isolierfilms 35 bedeckt vorzugsweise einen gesamten Bereich der Äquipotentialelektrode 42 und einen Teil des Kanalstoppbereichs 37 (erste Hauptoberfläche 21 der Halbleiterschicht 3).
  • Das Halbleiterbauelement 1 enthält eine zweite Hauptoberflächenelektrode 33, die die zweite Hauptoberfläche 22 bedeckt. In dieser bevorzugten Ausführungsform ist die zweite Hauptoberflächenelektrode 33 eine Kathodenelektrode. Die zweite Hauptoberflächenelektrode 33 bildet einen ohmschen Kontakt mit der zweiten Hauptoberfläche 22 (Halbleiterschicht 3) .
  • Wie bisher beschrieben, umfasst das Halbleiterbauelement 1 die n-artige Halbleiterschicht 3, den p-artigen Wannenbereich 7 und den p-artigen Verunreinigungsbereich 6. Die Halbleiterschicht 3 weist die erste Hauptoberfläche 21 auf. Der Wannenbereich 7 wird in einem Oberflächenschichtabschnitt der ersten Hauptoberfläche 21 gebildet und grenzt den aktiven Bereich 4 und den äußeren Bereich 5 auf der ersten Hauptoberfläche 21 voneinander ab. Der Wannenbereich 7 umfasst den Hochkonzentrationsabschnitt 8 mit einer relativ hohen p-artigen Verunreinigungskonzentration auf der Seite des aktiven Bereichs 4 und den Niedrigkonzentrationsabschnitt 9 mit einer p-artigen Verunreinigungskonzentration, die geringer ist als die p-artige Verunreinigungskonzentration des Hochkonzentrationsabschnitts 8, auf der Seite des äußeren Bereichs 5. Der Verunreinigungsbereich 6 wird an einem Oberflächenschichtabschnitt der ersten Hauptoberfläche 21 im aktiven Bereich 4 gebildet.
  • Wenn sich die pn-Übergangsdiode im Erholungsvorgang (engl. recovery operation) befindet, fließt ein Erholungsstrom (engl. reverse current) von der Kathodenseite zur Anodenseite. Der Erholungsvorgang bezieht sich auf einen Vorgang, bei dem die pn-Übergangsdiode von einem EIN-Zustand in einen stabilen Zustand zurückkehrt, nachdem sie sich in einem AUS-Zustand befunden hat. Der Wannenbereich 7 dehnt während des Erholungsvorgangs eine Verarmungsschicht in die Halbleiterschicht 3 aus. Genauer gesagt, dehnt der Wannenbereich 7 die Verarmungsschicht in Richtung des aktiven Bereichs 4 und des äußeren Bereichs 5 aus, wenn während des Erholungsvorgangs ein stabiler Zustand eingenommen wird.
  • Andererseits dehnt auch der Verunreinigungsbereich 6 während des Erholungsvorgangs die Verarmungsschicht in die Halbleiterschicht 3 aus. Genauer gesagt, dehnt der Verunreinigungsbereich 6 die Verarmungsschicht in Richtung des aktiven Bereichs 4 und des äußeren Bereichs 5 aus, wenn während des Erholungsvorgangs ein stabiler Zustand eingenommen wird. Die Verarmungsschicht, die sich von dem Verunreinigungsbereich 6 ausdehnt, ist mit der Verarmungsschicht, die sich von der Wannenbereich 7 ausdehnt, einstückig (zusammenhängend) ausgebildet und erstreckt sich daher von der Seite des aktiven Bereichs 4 bis zur Seite des äußeren Bereichs 5.
  • Dadurch wird die Stromdichte des Oberflächenschichtabschnitts der ersten Hauptoberfläche 21 reduziert, um eine elektrische Feldkonzentration auf dem Oberflächenschichtabschnitt der ersten Hauptoberfläche 21 aufzulösen. Der Hochkonzentrationsabschnitt 8 ist mit dem Niedrigkonzentrationsabschnitt 9 im Wannenbereich 7 verbunden, wodurch zwischen dem Hochkonzentrationsabschnitt 8 und dem Niedrigkonzentrationsabschnitt 9 ein Konzentrationsgradient gebildet wird, bei dem die p-artige Verunreinigungskonzentration allmählich vom Hochkonzentrationsabschnitt 8 zum Niedrigkonzentrationsabschnitt 9 abnimmt. Ein elektrisches Feld wird durch den Konzentrationsgradienten im Vergleich zu einem Wannenbereich 7 mit einer bestimmten, festen p-artigen Verunreinigungskonzentration entspannt, wodurch eine Stromkonzentration aufgelöst wird.
  • Ferner ist die p-artige Verunreinigungskonzentration des Niedrigkonzentrationsabschnitt 9 geringer als die p-artige Verunreinigungskonzentration des Hochkonzentrationsabschnitts 8 und daher ist ein Widerstandswert des Niedrigkonzentrationsabschnitts 9 höher als ein Widerstandswert des Hochkonzentrationsabschnitts 8. Infolgedessen fließt der Erholungsstrom sowohl durch den Hochkonzentrationsabschnitt 8 als auch durch den Niedrigkonzentrationsabschnitt 9. Im Vergleich zu einem Fall, in dem der Wannenbereich 7 mit einer bestimmten, festen p-artigen Verunreinigungskonzentration gebildet wird, ist die Stromdichte des Niedrigkonzentrationsabschnitts 9 mit relativ hohem Widerstandswert jedoch geringer. Auch unter diesem Gesichtspunkt wird die Stromkonzentration unterdrückt.
  • Wie oben beschrieben, ist es mit dem Halbleiterbauelement 1 möglich, eine Konzentration des elektrischen Feldes auf den Wannenbereich 7 zu unterdrücken und auch eine Verringerung der Spannungsfestigkeit zu meiden, die von dem Wannenbereich 7 ausgeht. Mit dem Halbleiterbauelement 1 ist es möglich, insbesondere eine Konzentration des elektrischen Feldes auf den Niedrigkonzentrationsabschnitt 9 zu unterdrücken, der einen äußeren Randabschnitt des Wannenbereichs 7 bildet. Genauer gesagt, kann die hier beschriebene „Spannungsfestigkeit“ ein „RRSOA-(Reverse Recovery Safe Operation Area)-Widerstand“ sein. RRSOA steht für „Reverse Recovery Safe Operation Area“, und der RRSOA-Widerstand zeigt einen zerstörungsfreien Betriebsbereich an, wenn ein Erholungsstrom angelegt ist. Durch eine Erhöhung des RRSOA-Widerstands wird der zerstörungsfreie Betriebsbereich bei Anlegen eines Erholungsstroms erweitert, wodurch eine hervorragende Vorrichtung entsteht.
  • Der Niedrigkonzentrationsabschnitt 9 weist vorzugsweise einen Konzentrationsgradienten auf, bei dem die p-artige Verunreinigungskonzentration ausgehend von der ersten Hauptoberfläche 21 in Dickenrichtung allmählich abnimmt. Der Hochkonzentrationsabschnitt 8 weist vorzugsweise einen Konzentrationsgradienten auf, bei dem die Verunreinigungskonzentration ausgehend von der ersten Hauptoberfläche 21 in Dickenrichtung allmählich abnimmt. Der Niedrigkonzentrationsabschnitt 9 hat vorzugsweise eine geringere Dicke als der Hochkonzentrationsabschnitt 8. Das heißt, der Bodenabschnitt 7a des Wannenbereichs 7 ist vorzugsweise zum Bodenabschnitt 9a des Niedrigkonzentrationsabschnitt 9 hin von dem Bodenabschnitt 8a des Hochkonzentrationsabschnitts 8 zurückgesetzt.
  • Die p-artige Verunreinigungskonzentration des Verunreinigungsbereichs 6 ist vorzugsweise niedriger als die p-artige Verunreinigungskonzentration des Hochkonzentrationsabschnitts 8. Der Verunreinigungsbereich 6 ist vorzugsweise mit dem Hochkonzentrationsabschnitt 8 verbunden. In diesem Fall kann ein Abschnitt des Verunreinigungsbereichs 6, der mit dem Hochkonzentrationsabschnitt 8 verbunden ist, ausgehend von einer p-artigen Verunreinigungskonzentration des inneren Abschnitts des Verunreinigungsbereichs 6 um die Menge der p-artigen Verunreinigung des Hochkonzentrationsabschnitts 8 aufgrund der p-artigen Verunreinigung des Hochkonzentrationsabschnitts 8 erhöht werden.
  • Der Wannenbereich 7 ist vorzugsweise ringförmig ausgebildet und umgibt einen inneren Abschnitt der Halbleiterschicht 3, sodass der aktive Bereich 4 auf einen inneren Abschnitt der Halbleiterschicht 3 und der äußere Bereich 5 auf einen peripheren Randabschnitt der Halbleiterschicht 3 in der Draufsicht begrenzt sind. Bei dieser Struktur kann eine elektrische Feldkonzentration durch den Wannenbereich 7 über einen gesamten Umfang des aktiven Bereichs 4 ausgeglichen (entspannt) werden. In diesem Fall ist es vorteilhaft, dass der Hochkonzentrationsabschnitt 8 in einer Ringform ausgebildet ist, die den inneren Abschnitt der Halbleiterschicht 3 in der Draufsicht umgibt, und der Niedrigkonzentrationsabschnitt 9 in einer Ringform ausgebildet ist, die den Hochkonzentrationsabschnitt 8 in der Draufsicht umgibt.
  • Das Halbleiterbauelement 1 umfasst vorzugsweise auch die erste Hauptoberflächenelektrode 36, die mit dem Verunreinigungsbereich 6 auf der ersten Hauptoberfläche 21 verbunden ist. In diesem Fall ist die erste Hauptoberflächenelektrode 36 vorzugsweise mit dem Hochkonzentrationsabschnitt 8 verbunden. Genauer gesagt, ist die erste Hauptoberflächenelektrode 36 mit dem Hochkonzentrationsabschnitt 8 des Wannenbereichs 6 verbunden. Bei diesem Aufbau kann ein Erholungsstrom aus dem Hochkonzentrationsabschnitt 8 zusätzlich zum Verunreinigungsbereich 6 an die erste Hauptoberflächenelektrode 36 abgeleitet werden. Dadurch ist es möglich, eine Stromkonzentration (d.h. die Konzentration des elektrischen Feldes) auf dem Wannenbereich 7 aufzulösen.
  • Bei diesem Aufbau ist die erste Hauptoberflächenelektrode 36 vorzugsweise mit dem Niedrigkonzentrationsabschnitt 9 verbunden. Gemäß dieser Struktur kann ein Erholungsstrom durch den Verunreinigungsbereich 6, den Hochkonzentrationsabschnitt 8 und den Niedrigkonzentrationsabschnitt 9 an die erste Hauptoberflächenelektrode 36 abgeleitet werden. Dadurch ist es möglich, eine Stromkonzentration (d.h. die Konzentration des elektrischen Feldes) im Bereich des Wannenbereich 7 aufzulösen. Diese Struktur ist besonders effektiv zur Unterdrückung einer Stromkonzentration (d.h. der Konzentration des elektrischen Feldes) auf dem Niedrigkonzentrationsabschnitt 9.
  • Der Hochkonzentrationsabschnitt 8 hat vorzugsweise die erste Dicke T1 und die erste Breite W1 und weist eine sich in horizontaler Länge erstreckende Struktur auf, bei der W1/T1, das Verhältnis der ersten Breite W1 zur ersten Dicke T1, in der Schnittansicht größer als 1 ist. Der Niedrigkonzentrationsabschnitt 9 hat vorzugsweise die zweite Dicke T2 und die zweite Breite W2 und weist eine sich in horizontaler Länge erstreckende Struktur auf, bei der W2/T2, das Verhältnis der zweiten Breite W2 zur zweiten Dicke T2, in der Schnittansicht größer als 1 ist.
  • Das Halbleiterbauelement 1 enthält vorzugsweise ferner die p-artigen FL-Bereiche 13A bis 13D, die in dem Oberflächenschichtabschnitt der ersten Hauptoberfläche 21 beabstandet von dem Wannenbereich 7 im äußeren Bereich 5 ausgebildet sind. Gemäß dieser Struktur dehnen die FL-Bereiche 13A bis 13D während des Erholungsvorgangs eine Verarmungsschicht innerhalb der Halbleiterschicht 3 aus. Genauer gesagt, dehnen die FL-Bereiche 13A bis 13D eine Verarmungsschicht auf den aktiven Bereich 4 und den äußeren Bereich 5 aus, wenn sich während des Erholungsvorgangs einem stabilen Zustand genährt wird.
  • Die Verarmungsschicht, die sich von den FL-Bereichen 13A bis 13D ausdehnt, ist einstückig (zusammenhängend) mit der Verarmungsschicht, die sich von dem Wannenbereich 7 ausdehnt, wodurch die Verarmungsschicht, die sich von dem Wannenbereich 7 ausdehnt, von der Seite des aktiven Bereichs 4 bis zur Seite des äußeren Bereichs 5 erweitert wird. Die Stromdichte des Oberflächenschichtabschnitts der ersten Hauptoberfläche 21 wird dadurch weiter gelöst. Die FL-Bereiche 13A bis 13D (insbesondere der innerste FL-Bereich 13A) verlängern die Verarmungsschicht, die sich von dem Niedrigkonzentrationsabschnitt 9 ausdehnt, bis zum äußeren Bereich 5, und lösen somit in angemessener Weise eine Stromkonzentration (d. h. die Konzentration des elektrischen Feldes) auf dem Niedrigkonzentrationsabschnitt 9.
  • Die FL-Bereiche 13A bis 13D haben vorzugsweise eine p-artige Verunreinigungskonzentration, die die p-artige Verunreinigungskonzentration des Verunreinigungsbereichs 6 übersteigt. Die FL-Bereiche 13A bis 13D weisen vorzugsweise eine p-artige Verunreinigungskonzentration auf, die über der p-artigen Verunreinigungskonzentration des Niedrigkonzentrationsabschnitts 9 liegt. Die p-artige Verunreinigungskonzentration der FL-Bereiche 13A bis 13D ist vorzugsweise höher als die p-artige Verunreinigungskonzentration des Niedrigkonzentrationsabschnitt 9 über einen gesamten Bereich in Dickenrichtung der FL-Bereiche 13A bis 13D. Die FL-Bereiche 13A bis 13D haben vorzugsweise eine Dicke, die größer ist als die Dicke des Verunreinigungsbereichs 6. Die FL-Bereiche 13A bis 13D haben vorzugsweise eine Dicke, die größer ist als die Dicke des Niedrigkonzentrationsabschnitts 9.
  • 7A bis 7J sind jeweils Schnittansichten des Abschnitts, der 2 entspricht, und dienen der Beschreibung eines Beispiels eines Verfahrens zur Herstellung des in 1 dargestellten Halbleiterbauelements 1.
  • In 7A ist ein Halbleiterwafer 24 dargestellt. Der Halbleiterwafer 24 ist ein Si-Wafer. Der Halbleiterwafer 24 hat auf einer Seite eine erste Wafer-Hauptoberfläche 25 und auf der anderen Seite eine zweite Wafer-Hauptoberfläche 26. Der Halbleiterwafer 24 ist ein Grundelement des Halbleiterchips 2 und weist eine sich über den gesamten Bereich erstreckende n-artige Halbleiterschicht 3 im Inneren auf. Die erste Wafer-Hauptoberfläche 25 und die zweite 26 des Wafer-Hauptoberfläche 24 entsprechen der ersten Hauptoberfläche 21 bzw. der zweiten Hauptoberfläche 22 des Halbleiterchips 2 (Halbleiterschicht 3).
  • Als Nächstes werden eine Vielzahl von Vorrichtungsbereichen 27 und vorbestimmte Schnittlinien 28 zur Abgrenzung der Vielzahl von Vorrichtungsbereichen 27 in den Halbleiterwafer 24 eingebracht. Die mehreren Vorrichtungsbereiche 27 sind Bereiche, in denen das Halbleiterbauelement 1 jeweils ausgebildet ist, und können in der Draufsicht in der ersten Richtung X und in der zweiten Richtung Y in einer Matrixform angeordnet sein. Die vorbestimmten Schnittlinien 28 können entsprechend der Anordnung der Vielzahl von Vorrichtungsbereichen 27 in der Draufsicht gitterförmig sein. 7A bis 7J zeigen jeweils einen Teil eines Vorrichtungsbereichs 27 (Teil auf der Seite des äußeren Bereichs 5) und lassen die Darstellung anderer Bereiche weg.
  • Als Nächstes wird auf der ersten Wafer-Hauptoberfläche 25 ein erster Basisisolierfilm 11a gebildet, der als Basis für den Dickfilmabschnitt 12a des Hauptoberflächenisolierfilms 12 dient. Der erste Basisisolierfilm 11a kann durch ein CVD- (engl. : Chemical Vapor Deposition)-Verfahren und/oder ein Verfahren zur thermischen Oxidation hergestellt werden. In dieser bevorzugten Ausführungsform ist der erste Basisisolierfilm 11a eine thermische Oxidschicht, die durch thermische Oxidationsbehandlung gebildet wird. Anschließend wird ein nicht benötigter Teil des ersten Basisisolierfilms 11a durch ein Ätzverfahren mittels einer Resistmaske (nicht dargestellt) mit einem vorgegebenen Muster entfernt. Dabei wird der Dickfilmabschnitt 12a des Hauptoberflächenisolierfilms 12 auf der ersten Wafer-Hauptoberfläche 25 gebildet.
  • Als Nächstes wird auf der ersten Wafer-Hauptoberfläche 25 ein zweiter Basisisolierfilm 11b gebildet, der als Basis des Dünnfilmabschnitts 12b des Hauptoberflächenisolierfilms 12 dient (siehe 7B). Die Dicke des zweiten Basisisolierfilms 11b ist geringer als die Dicke des ersten Basisisolierfilms 11a (Dickschichtteil 12a) . Der zweite Basisisolierfilm 11b kann durch ein CVD-Verfahren und/oder ein Verfahren zur thermischen Oxidation hergestellt werden. In dieser bevorzugten Ausführungsform ist der zweite Basisisolierfilm 11b eine thermische Oxidschicht, die durch thermische Oxidationsbehandlung gebildet wird. Auf diese Weise wird der Hauptoberflächenisolierfilm 12 mit dem Dickfilmabschnitt 12a und dem Dünnfilmabschnitt 12b gebildet.
  • Als Nächstes werden unter Bezugnahme auf 7C Bereiche, die den aktiven Bereich 4 und den äußeren Bereich 5 bilden sollen, auf die erste Wafer-Hauptoberfläche 25 aufgebracht, und der Wannenbereich 7 wird in dem Oberflächenschichtabschnitt der ersten Wafer-Hauptoberfläche 25 gebildet, um den aktiven Bereich 4 und den äußeren Bereich 5 voneinander abzugrenzen. Zusammen mit dem Wannenbereich 7 werden in diesem Schritt die FL-Bereiche 13A bis 13C in dem Oberflächenschichtabschnitt der ersten Wafer-Hauptoberfläche 25 gebildet. Bei diesem Schritt wird zunächst eine Resistmaske 15 mit einem vorbestimmten Muster auf dem Hauptoberflächenisolierfilm 12 gebildet. Die Resistmaske 15 weist eine erste Öffnung 15a auf, um einen Bereich der ersten Wafer-Hauptoberfläche 25 freizulegen, der den Hochkonzentrationsabschnitt 8 des Wannenbereichs 7 bilden soll. Die erste Öffnung 15a legt einen ganzen Bereich des Bereichs frei, der den Hochkonzentrationsabschnitt 8 bilden soll.
  • Darüber hinaus weist die Resistmaske 15 eine Vielzahl zweiter Öffnungen 15b auf, um einen Bereich der ersten Wafer-Hauptoberfläche 25 freizulegen, der den Niedrigkonzentrationsabschnitt 9 des Wannenbereichs 7 bilden soll. Das heißt, die Resistmaske 15 legt den Bereich, der den Niedrigkonzentrationsabschnitt 9 bilden soll, durch die Vielzahl der zweiten Öffnungen 15b teilweise frei und bedeckt zudem teilweise den Bereich, der den Niedrigkonzentrationsabschnitt 9 außerhalb der Vielzahl der zweiten Öffnungen 15b bilden soll.
  • Jede der mehreren zweiten Öffnungen 15b hat eine Öffnungsfläche, die kleiner ist als die Öffnungsfläche der ersten Öffnung 15a für den Hochkonzentrationsabschnitt 8. Die gesamte Öffnungsfläche der mehreren zweiten Öffnungen 15b für den Niedrigkonzentrationsabschnitt 9 ist vorzugsweise kleiner als die Öffnungsfläche der ersten Öffnung 15a für den Hochkonzentrationsabschnitt 8. Die Vielzahl der zweiten Öffnungen 15b kann ringförmig oder punktförmig (z. B. matrixförmig oder zickzackförmig) ausgebildet sein, so dass der Bereich, der den Niedrigkonzentrationsabschnitt 9 bilden soll, nur teilweise freigelegt wird. Die Vielzahl der zweiten Öffnungen 15b muss nicht unbedingt die gleiche Öffnungsbreite haben. Die Vielzahl der zweiten Öffnungen 15b kann so geformt sein, dass die Öffnungsbreite sequentiell, z. B. von der Seite des aktiven Bereichs 4 hin zur Seite des äußeren Bereichs 5, schmaler wird.
  • Darüber hinaus weist die Resistmaske 15 eine Vielzahl von dritten Öffnungen 15c auf, um jeweils Bereiche der ersten Wafer-Hauptoberfläche 25 freizulegen, die die Vielzahl von FL-Bereichen 13A bis 13C bilden sollen. Die mehreren dritten Öffnungen 15c legen jeweils ganze Bereiche der Bereiche frei, die die mehreren FL-Bereiche 13A bis 13C bilden sollen. Das heißt, die mehreren dritten Öffnungen 15c sind auf dieselbe Weise ausgebildet wie die erste Öffnung 15a für den Hochkonzentrationsabschnitt 8.
  • Als Nächstes wird, wie in 7D dargestellt, eine p-artige Verunreinigung (z. B. Bor) durch die Resistmaske 15 in einen Oberflächenschichtabschnitt der ersten Wafer-Hauptoberfläche 25 eingebracht. Genauer gesagt, wird die p-artige Verunreinigung in den Oberflächenschichtteil der ersten Wafer-Hauptoberfläche 25 durch den Dünnfilmabschnitt 12b des Hauptoberflächenisolierfilms 12 eingeführt, der von der ersten Öffnung 15a, der Vielzahl der zweiten Öffnungen 15b und der Vielzahl der dritten Öffnungen 15c freigelegt ist. Der Dünnfilmabschnitt 12b des Hauptoberflächenisolierfilms 12 schützt die erste Wafer-Hauptoberfläche 25 vor Beschädigungen durch das Einbringen der p-artige Verunreinigung. So werden der Wannenbereich 7, welcher den Hochkonzentrationsabschnitt 8 und den Niedrigkonzentrationsabschnitt 9 umfasst, sowie die mehreren FL-Bereiche 13A bis 13C auf dem entsprechenden Oberflächenschichtabschnitt der ersten Wafer-Hauptoberfläche 25 gebildet. Der Wannenbereich 7 grenzt den aktiven Bereich 4 und den äußeren Bereich 5 in jedem Vorrichtungsbereich 27 voneinander ab.
  • Bei diesem Schritt wird das Einführen der p-artigen Verunreinigung durch die Resistmaske 15 in einem Bereich, der den Niedrigkonzentrationsabschnitt 9 bilden soll, teilweise blockiert. Dadurch ist die Menge der p-artigen Verunreinigung, die durch die Vielzahl der zweiten Öffnungen 15b in den Oberflächenschichtabschnitt der ersten Wafer-Hauptoberfläche 25 eingebracht wird, geringer als die Menge der p-artigen Verunreinigung, die durch die erste Öffnung 15a in den Oberflächenschichtabschnitt der ersten Wafer-Hauptoberfläche 25 eingebracht wird. Außerdem ist die Menge der p-artigen Verunreinigung, die auf der Seite des Niedrigkonzentrationsabschnitts 9 eingebracht wird, geringer als die Menge der p-artigen Verunreinigung, die auf der Seite des Hochkonzentrationsabschnitts 8 eingebracht wird, und daher ist die Dicke des Niedrigkonzentrationsabschnitts 9 geringer als die Dicke des Hochkonzentrationsabschnitts 8. Somit wird das Einführen der p-artigen Verunreinigungen nur einmal mittels einer Resistmaske 15 durchgeführt, wodurch es möglich ist, gleichzeitig den Hochkonzentrationsabschnitt 8 und den Niedrigkonzentrationsabschnitt 9 zu bilden, die jeweils eine unterschiedliche p-artige Verunreinigungskonzentration aufweisen.
  • Andererseits wird bei den FL-Bereichen 13A bis 13C die p-artige Verunreinigung durch die dritte Öffnung 15c eingeführt, die der ersten Öffnung 15a ähnlich ist. Dadurch sind die p-artigen Verunreinigungskonzentration und die Dicke der FL-Bereiche 13A bis 13C im Wesentlichen gelich wie die p-artig Verunreinigungskonzentration und die Dicke des Hochkonzentrationsabschnitts 8. Die Resistmaske 15 wird nach der Bildung des Wannenbereichs 7 und der mehreren FL-Bereiche 13A bis 13C wieder entfernt.
  • Bei diesem Schritt wurde ein Beispiel beschrieben, bei dem die FL-Bereiche 13A bis 13C gleichzeitig mit dem Wannenbereich 7 gebildet werden. Ein Schritt zur Bildung der FL-Bereichen 13A bis 13C kann jedoch zu jedem anderen beliebigen Zeitpunkt ausgeführt werden, und der Schritt muss nicht unbedingt zu diesem Zeitpunkt ausgeführt werden. Der Schritt zur Bildung der FL-Bereiche 13A bis 13C kann auch vor der Bildung des Wannenbereichs 7 oder nach der Bildung des Wannenbereichs 7 ausgeführt werden.
  • Anschließend wird der Kanalstoppbereich 37 außerhalb der FL-Bereiche 13A bis 13C auf dem Oberflächenschichtabschnitt der ersten Wafer-Hauptoberfläche 25 gebildet. Der Kanalstoppbereich 37 wird entlang der vorbestimmten Schnittlinien 28 gebildet. Der Kanalstoppbereich 37 wird durch Einbringen der n-artigen Verunreinigung in den Oberflächenschichtabschnitt der ersten Wafer-Hauptoberfläche 25 mittels einer Resistmaske (nicht dargestellt) gebildet. Danach wird die Resistmaske (nicht dargestellt) für den Kanalstoppbereich 37 wieder entfernt. Die Bildung des Kanalstoppbereichs 37 kann zu jedem beliebigen Zeitpunkt erfolgen und muss nicht unbedingt zu diesem Zeitpunkt erfolgen. Die Bildung des Kanalstoppbereichs 37 kann auch vor dem Bilden des Wannenbereichs 7 erfolgen.
  • Als Nächstes wird, wie in 7E dargestellt, eine Resistmaske 17 mit einem vorgegebenen Muster auf dem Hauptoberflächenisolierfilm 12 gebildet. Die Resistmaske 17 weist eine Öffnung 17a auf, um einen Bereich der ersten Wafer-Hauptoberfläche 25 freizulegen, der den Verunreinigungsbereich 6 bilden soll.
  • Als Nächstes wird, wie in 7F dargestellt, die p-artige Verunreinigung durch die Resistmaske 17 in den Oberflächenschichtabschnitt der ersten Wafer-Hauptoberfläche 25 eingebracht. Dadurch entsteht der Verunreinigungsbereich 6. Die Resistmaske 17 wird anschließend entfernt. Die Bildung des Verunreinigungsbereichs 6 kann zu jedem beliebigen Zeitpunkt erfolgen und muss nicht unbedingt zu diesem Zeitpunkt erfolgen. Die Bildung des Verunreinigungsbereichs 6 kann auch vor dem Bilden des Kanalstoppbereichs 37 oder vor dem Bilden des Wannenbereichs 7 erfolgen.
  • Als Nächstes wird, wie in 7G dargestellt, eine Resistmaske 18 mit einem vorgegebenen Muster auf dem Hauptoberflächenisolierfilm 12 gebildet. Die Resistmaske 18 weist eine Vielzahl von Öffnungen 18a auf, um einen Bereich des Hauptoberflächenisolierfilms 12 freizulegen, der die erste Öffnung 12e, die Vielzahl der zweiten Öffnungen 39a und die dritte Öffnung 12d bilden soll. In dieser bevorzugten Ausführungsform legen die mehreren Öffnungen 18a jeweils den Dünnfilmabschnitt 12b des Hauptoberflächenisolierfilms 12 frei.
  • Als Nächstes wird, wie in 7H gezeigt, ein unnötiger Teil des Hauptoberflächenisolierfilms 12 durch ein Ätzverfahren durch die Resistmaske 18 entfernt. Bei dem Ätzverfahren kann es sich um ein Nass- oder Trockenätzverfahren handeln. Dabei werden die erste Öffnung 12e, die mehreren zweiten Öffnungen 39a und die dritte Öffnung 12d auf dem Hauptoberflächenisolierfilm 12 gebildet. Die Resistmaske 18 wird anschließend entfernt.
  • Als Nächstes wird Bezug nehmend auf 7I eine Basiselektrodenschicht 29, die als Basis für die erste Hauptoberflächenelektrode 36, die mehreren Feldelektroden 41 und die Äquipotentialelektrode 42 dient, auf der ersten Wafer-Hauptoberfläche 25 gebildet. Die Basiselektrodenschicht 29 kann eine geschichtete Struktur aufweisen, die einen Tibasierten Metallfilm einen Al-basierten Metallfilm umfasst, die in dieser Reihenfolge von der ersten Wafer-Hauptoberfläche 25 aus geschichtet sind. Der Ti-basierte Metallfilm kann mindestens einen Ti-Film und/oder einen TiN-Film enthalten. Der Al-basierte Metallfilm kann einen reinen Al-Film (Al-Film mit einem Reinheitsgrad von mindestens 99 %), einen Film aus einer AlCu-Legierung, einen Film aus einer AlSi-Legierung und/oder einen Film aus einer AlSiCu-Legierung umfassen. Die Basiselektrodenschicht 29 (Ti-basierter Metallfilm und Albasierter Metallfilm) kann durch ein Sputterverfahren und/oder ein Aufdampfverfahren hergestellt werden.
  • Als Nächstes wird unter Bezugnahme auf 7J eine Resistmaske 30 mit einem vorgegebenen Muster auf der Basiselektrodenschicht 29 gebildet. Die Resistmaske 30 bedeckt einen Bereich der Basiselektrodenschicht 29, der die erste Hauptoberflächenelektrode 36, die mehreren Feldelektroden 41 und die Äquipotentialelektrode 42 bilden soll, und legt die anderen Bereiche frei.
  • Anschließend wird ein nicht benötigter Teil der Basiselektrodenschicht 29 durch ein Ätzverfahren durch die Resistmaske 30 entfernt. Bei dem Ätzverfahren kann es sich um ein Nass- oder Trockenätzverfahren handeln. Dadurch werden die erste Hauptoberflächenelektrode 36, die Vielzahl von Feldelektroden 41 und die Äquipotentialelektrode 42 gebildet. Die Resistmaske 30 wird anschließend entfernt.
  • Danach wird ein organischer Isolierfilm 35 auf die erste Wafer-Hauptoberfläche 25 aufgebracht, um die erste Hauptoberflächenelektrode 36, die mehreren Feldelektroden 41 und die Äquipotentialelektrode 42 zu bedecken. Anschließend wird der organische Isolierfilm 35 selektiv belichtet und entwickelt. Dabei wird in dem organischen Isolierfilm 35 eine Kontaktöffnung 35a zum Freilegen einer Position der ersten Hauptoberflächenelektrode 36 gebildet. Anschließend wird die zweite Hauptoberflächenelektrode 33 auf der zweiten Wafer-Hauptoberfläche 26 ausgebildet. Die zweite Hauptoberflächenelektrode 33 kann einen Ti-Film enthalten. Die zweite Hauptoberflächenelektrode 33 kann durch ein Sputtering-Verfahren und/oder ein Aufdampfverfahren hergestellt werden.
  • Danach wird der Halbleiterwafer 24 entlang der vorgegebenen Schnittlinie 28 geschnitten. Dabei wird die Vielzahl der Vorrichtungsbereiche 27 jeweils als Halbleiterbauelement 1 ausgeschnitten. Das Halbleiterbauelement 1 wird mit den oben beschriebenen Schritten hergestellt.
  • 8 ist eine Schnittdarstellung entsprechend 3 und zeigt ein Halbleiterbauelement 51 gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. Im Folgenden werden Strukturen, die mit den Strukturen des Halbleiterbauelements 1 übereinstimmen, mit denselben Bezugszeichen versehen, und eine Beschreibung dieser Strukturen wird weggelassen.
  • Bei dem Halbleiterbauelement 1 ist die erste Öffnung 12e durch den Dünnfilmabschnitt 12b der Hauptoberflächenisolierfilm 12 abgegrenzt. Im Gegensatz dazu ist bei dem Halbleiterbauelement 51 eine erste Öffnung 12e durch den Dickfilmabschnitt 12a des Hauptoberflächenisolierfilms 12 abgegrenzt. Ein Wandabschnitt 12c der ersten Öffnung 12e befindet sich auf dem Wannenbereich 7. Dadurch legt die erste Öffnung 12e einen Teil des Verunreinigungsbereichs 6 und einen Teil des Wannenbereichs 7 frei. Der Wandabschnitt 12c der ersten Öffnung 12e befindet sich auf dem Niedrigkonzentrationsabschnitt 9 des Wannenbereichs 7 und hat eine viereckige Form, die sich in der Draufsicht entlang des Niedrigkonzentrationsabschnitts 9 erstreckt.
  • Die erste Öffnung 12e legt einen gesamten Bereich des Verunreinigungsbereichs 6, einen gesamten Bereich des Hochkonzentrationsabschnitts 8 und einen Teil des Niedrigkonzentrationsabschnitts 9 frei. Eine ebene Fläche des Niedrigkonzentrationsabschnitts 9, die vom Niedrigkonzentrationsabschnitt 12 freigelegt ist, ist vorzugsweise größer als eine ebene Fläche des Niedrigkonzentrationsabschnitts 9, die von dem Hauptoberflächenisolierfilm 12 bedeckt ist. In dieser bevorzugten Ausführungsform liegt ein Herausführungsabschnitt 36a einer ersten Hauptoberflächenelektrode 36 dem Niedrigkonzentrationsabschnitt 9 des Wannenbereichs 7 über den Dickfilmabschnitt 12a des Hauptoberflächenisolierfilms 12 gegenüber.
  • Obwohl nicht dargestellt, kann eine Vielzahl von zweiten Öffnungen 39a für die FL-Bereiche 13A bis 13C im Dickschichtteil 12a des Hauptoberflächenisolierfilms 12 wie bei der ersten Öffnung 12e gebildet sein. Ferner kann eine dritte Öffnung 12d für den Kanalstoppbereich 37, wie bei der ersten Öffnung 12e, in dem Dickfilmabschnitt 12a des Hauptoberflächenisolierfilms 12 gebildet werden. Das heißt, der Hauptoberflächenisolierfilm 12 des Halbleiterbauelements 51 kann ohne einen Dünnfilmabschnitt 12b und nur mit einem Dickfilmabschnitt 12a ausgebildet sein. Der oben beschriebene Hauptoberflächenisolierfilm 12 wird durch Entfernen des gesamten Dünnfilmabschnitts 12b im Schritt gemäß 7H gebildet.
  • Wie soweit beschrieben, können mit dem Halbleiterbauelement 51 die gleichen Effekte erzielt werden wie bei dem Halbleiterbauelement 1.
  • 9 ist eine Schnittansicht entsprechend 3 und zeigt ein Halbleiterbauelement 61 gemäß einer dritten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. Im Folgenden werden Strukturen, die mit den Strukturen des Halbleiterbauelements 1 übereinstimmen, mit denselben Bezugszeichen versehen, und eine Beschreibung dieser Strukturen wird weggelassen.
  • Bei dem Halbleiterbauelement 1 ist der Wandabschnitt 12c der ersten Öffnung 12e auf dem Niedrigkonzentrationsabschnitt 9 ausgebildet. Im Gegensatz dazu ist bei dem Halbleiterbauelement 61 (9) ein Wandabschnitt 12c einer ersten Öffnung 12e auf einem Hochkonzentrationsabschnitt 8 ausgebildet. Das heißt, der Hauptoberflächenisolierfilm 12 bedeckt einen gesamten Bereich des Niedrigkonzentrationsabschnitts 9 und legt einen gesamten Bereich des Verunreinigungsbereichs 6 und einen Teil des Hochkonzentrationsabschnitts 8 frei. In dieser bevorzugten Ausführungsform ist die erste Öffnung 12e in dem Dünnfilmabschnitt 12b des Hauptoberflächenisolierfilms 12 ausgebildet.
  • Die erste Hauptoberflächenelektrode 36 wird von oberhalb des Verunreinigungsbereichs 6 auf den Hochkonzentrationsabschnitt 8 des Wannenbereichs 7 geführt und mit dem Verunreinigungsbereich 6 und dem Hochkonzentrationsabschnitt 8 verbunden. Der Herausführungsabschnitt 36a der ersten Hauptoberflächenelektrode 36 wird von oberhalb des Hochkonzentrationsabschnitts 8 auf den Hauptoberflächenisolierfilm 12 geführt. In dieser bevorzugten Ausführungsform liegt der Herausführungsabschnitt 36a einem Teil des Hochkonzentrationsabschnitts 8 und einem gesamten Bereich des Niedrigkonzentrationsabschnitts 9 über den Hauptoberflächenisolierfilm 12 gegenüber. Das Halbleiterbauelement 61 wird durch Änderung des Layouts einer Resistmaske in dem Verfahren zur Herstellung des Halbleiterbauelements 1 hergestellt.
  • Wie soweit beschrieben, ist der Niedrigkonzentrationsabschnitt 9 nicht mit der ersten Hauptoberflächenelektrode 36 verbunden, sodass das Halbleiterbauelement 61 nicht die Entladungseffekte des Erholungsstroms durch beide Abschnitte, den Hochkonzentrationsabschnitt 8 und den Niedrigkonzentrationsabschnitt 9, erzielen kann. Abgesehen davon, können jedoch die gleichen Effekte wie bei dem Halbleiterbauelement 1 erzielt werden. Bei dem Halbleiterbauelement 61 wurde ein Beispiel beschrieben, bei dem die erste Öffnung 12e in dem Dünnfilmabschnitt 12b des Hauptoberflächenisolierfilms 12 ausgebildet ist. Wie bei dem Halbleiterbauelement 51 gemäß der zweiten bevorzugten Ausführungsform kann die erste Öffnung 12e jedoch auch in dem Dickfilmabschnitt 12a des Hauptoberflächenisolierfilms 12 ausgebildet sein.
  • 10 ist eine vergrößerte Schnittansicht, die einen aktiven Bereich 4 eines Halbleiterbauelements 71 gemäß einer vierten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt. Im Folgenden werden Strukturen, die mit den Strukturen des Halbleiterbauelements 1 übereinstimmen, mit denselben Bezugszeichen versehen, und eine Beschreibung dieser Strukturen wird weggelassen.
  • In jeder der zuvor beschriebenen bevorzugten Ausführungen wurde ein Beispiel gezeigt, bei dem die pn-Übergangsdiode als Beispiel für eine funktionale Vorrichtung im aktiven Bereich 4 ausgebildet ist. In dem aktiven Bereich 4 kann jedoch jede beliebige funktionale Vorrichtung gebildet werden und der Bereich ist nicht auf die gezeigte pn-Übergangsdiode beschränkt. Das Halbleiterbauelement 71 ist eine Halbleiter-Schaltvorrichtung und enthält im aktiven Bereich 4 einen IGBT (engl. : Insulated Gate Bipolar Transistor) anstelle der pn-Übergangsdiode.
  • Wie in 10 dargestellt, enthält das Halbleiterbauelement 71 die zuvor beschriebene Halbleiterschicht 3, die in einem Halbleiterchip 2 ausgebildet ist. Die Halbleiterschicht 3 wird auf die gleiche Weise wie bei der ersten bevorzugten Ausführungsform gebildet. In dieser bevorzugten Ausführungsform ist die Halbleiterschicht 3 als Driftschicht des IGBTs ausgebildet. Ferner enthält das Halbleiterbauelement 71 im aktiven Bereich 4 den zuvor beschriebenen Verunreinigungsbereich 6, der auf einem Oberflächenschichtabschnitt der ersten Hauptoberfläche 21 ausgebildet ist. Der Verunreinigungsbereich 6 wird auf die gleiche Weise wie bei der ersten bevorzugten Ausführungsform gebildet. In dieser bevorzugten Ausführungsform dient der Verunreinigungsbereich 6 als Basisbereich des IGBTs.
  • Das Halbleiterbauelement 71 enthält einen p-artigen Kollektorbereich 32, der in einem Oberflächenschichtabschnitt der zweiten Hauptoberfläche 22 der Halbleiterschicht 3 ausgebildet ist. Der Kollektorbereich 32 bildet einen Kollektor des IGBT. Der Kollektorbereich 32 ist über den gesamten Bereich des Oberflächenschichtabschnitts der zweiten Hauptoberfläche 22 ausgebildet und liegt von der zweiten Hauptoberfläche 22 aus frei.
  • Das Halbleiterbauelement 71 enthält im aktiven Bereich 4 eine Vielzahl von Gate-Graben-Strukturen 43, die in der ersten Hauptoberfläche 21 ausgebildet sind. Die mehreren Gate-Graben-Strukturen 43 bilden ein Gate des IGBT. Die mehreren Gate-Graben-Strukturen 43 können sich jeweils in der ersten Richtung X erstrecken und in der zweiten Richtung Y in der Draufsicht beabstandet voneinander sein. Das heißt, die Vielzahl der Gate-Graben-Strukturen 43 kann insgesamt in einer Streifenform ausgebildet sein, die sich in der Draufsicht in der ersten Richtung X erstreckt.
  • Die mehreren Gate-Graben-Strukturen 43 sind jeweils so in der ersten Hauptoberfläche 21 ausgebildet, dass sie durch den Verunreinigungsbereich 6 hindurchdringen und die Halbleiterschicht 3 erreichen. Die mehreren Gate-Graben-Strukturen 43 umfassen jeweils einen Graben 44, einen Gate-Isolierfilm 45 und eine Gate-Elektrode 46. Der Gate-Isolierfilm 45 ist entlang einer Wandfläche des Grabens 44 in Form eines Films ausgebildet. Die Gate-Elektrode 46 ist in den Graben 44 mittels des Gate-Isolierfilms 45 eingebettet. Die Gate-Elektrode 46 liegt der Halbleiterschicht 3 und dem Verunreinigungsbereich 6 über den Gate-Isolierfilm 45 gegenüber.
  • Das Halbleiterbauelement 71 enthält auf der Seite der mehreren Gate-Graben-Strukturen 43 mehrere Emitterbereiche 47, von denen jeder auf dem Oberflächenschichtabschnitt der ersten Hauptoberfläche 21 ausgebildet ist. Die Vielzahl der Emitterbereiche 47 bilden einen Emitter des IGBT. Jeder der Emitterbereiche 47 hat eine n-artige Verunreinigungskonzentration, die die n-artige Verunreinigungskonzentration der Halbleiterschicht 3 übersteigt. Jeder der Emitterbereiche 47 ist beabstandet von einem unteren Abschnitt 6a des Verunreinigungsbereichs 6 auf der ersten Hauptoberfläche 21 ausgebildet, wodurch ein Kanal des IGBT auf der Halbleiterschicht 3 gebildet wird.
  • Das Halbleiterbauelement 71 umfasst eine Vielzahl von p-artigen Kontaktbereichen 48, von denen jeder in einem Bereich zwischen zwei benachbarten Gate-Graben-Strukturen 43 auf dem Oberflächenschichtabschnitt der ersten Hauptoberfläche 21 ausgebildet ist. Jeder der Kontaktbereiche 48 hat eine p-artige Verunreinigungskonzentration, die die p-artige Verunreinigungskonzentration des Verunreinigungsbereichs 6 übersteigt. Jeder der Kontaktbereiche ist in einem zentralen Abschnitt von zwei benachbarten Gate-Graben-Strukturen 43 ausgebildet und elektrisch mit dem Verunreinigungsbereich 6 und jedem der Emitterbereiche 47 verbunden.
  • Das Halbleiterbauelement 71 enthält im aktiven Bereich 4 einen isolierenden Zwischenfilm 40, der auf der ersten Hauptoberfläche 21 ausgebildet ist. Der isolierende Zwischenfilm 40 kann eine SiO2-Schicht enthalten. Der isolierende Zwischenfilm 40 bedeckt die Vielzahl der Gate-Graben-Strukturen 43. Der isolierende Zwischenfilm 40 weist eine Vielzahl von Emitteröffnungen 49 auf. Jede der Emitteröffnungen 49 ist in der Draufsicht in einem Bereich zwischen zwei benachbarten Gate-Graben-Strukturen 43 ausgebildet, um den Emitterbereich 47 bzw. den Kontaktbereich 48 freizulegen.
  • Das Halbleiterbauelement 71 enthält im aktiven Bereich 4 die zuvor beschriebene erste Hauptoberflächenelektrode 36, die auf der ersten Hauptoberfläche 21 ausgebildet ist. In dieser bevorzugten Ausführungsform ist die erste Hauptoberflächenelektrode 36 eine Emitterelektrode des IGBT. Die erste Hauptoberflächenelektrode 36 tritt von oberhalb des isolierenden Zwischenfilms 40 in die Vielzahl der Emitteröffnungen 49 ein. Die erste Hauptoberflächenelektrode 36 ist mit dem Emitterbereich 47 und dem Kontaktbereich 48 innerhalb der Vielzahl von Emitteröffnungen 49 verbunden.
  • Das Halbleiterbauelement 71 enthält die zuvor beschriebene zweite Hauptoberflächenelektrode 33, die die zweite Hauptoberfläche 22 der Halbleiterschicht 3 bedeckt. In dieser bevorzugten Ausführungsform ist die zweite Hauptoberflächenelektrode 33 eine Kollektorelektrode des IGBT. Die zweite Hauptelektrode 33 bildet einen ohmschen Kontakt mit der zweiten Hauptoberfläche 22 (Kollektorbereich 32) .
  • Wie soweit beschrieben, können bei dem Halbleiterbauelement 71 in einem Fall, in dem ein IGBT im aktiven Bereich 4 anstelle der pn-Übergangsdiode ausgebildet ist, die gleichen Effekte wie bei dem Halbleiterbauelement 1 erzielt werden. Eine Struktur, bei der der IGBT im aktiven Bereich 4 gebildet wird, kann nicht nur bei der ersten bevorzugten Ausführungsform, sondern auch bei der zweiten bis dritten bevorzugten Ausführungsform angewendet werden.
  • Die vorliegende Offenbarung kann auch in anderen Ausführungsformen realisiert werden.
  • In jeder der zuvor beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen wurde ein Beispiel beschrieben, in dem der erste Leitfähigkeitstyp ein n-artiger Typ und der zweite Leitfähigkeitstyp ein p-artiger Typ ist. Der erste Leitfähigkeitstyp kann jedoch auch ein p-artige Typ und der zweite Leitfähigkeitstyp ein n-artiger Typ sein. Eine konkrete Ausgestaltung solcher Art erhält man durch Ersetzen der n-artigen Bereiche durch entsprechende p-artige Bereiche und durch Ersetzen der p-artigen Bereiche durch entsprechend n-artige Bereiche in der vorstehenden Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen.
  • In der zuvor beschriebenen vierten bevorzugten Ausführungsform kann anstelle des p-artigen Kollektorbereichs 32 auch ein n-artiger Drain-Bereich gebildet werden. Auf diese Weise kann anstelle des IGBT ein MISFET (engl.: Metal Insulator Semiconductor Field Effect Transistor) vorgesehen werden. Eine konkrete Ausgestaltung dieses Falles erhält man, indem man den „Verunreinigungsbereich 6 (Basisbereich)“ des IGBT durch einen „Verunreinigungsbereich 6 (Körperbereich)“ eines MISFET ersetzt, den „Emitter“ des IGBT durch „Source“ eines MISFET und den „Kollektor“ des IGBT durch „Drain“ eines MISFET in der vorstehenden Beschreibung ersetzt. In diesem Fall kann bei dem Halbleiterchip 2 der Drain-Bereich mit einem Halbleitersubstrat (Si-Substrat) und die Halbleiterschicht 3 mit einer Epitaxialschicht (Si-Epitaxialschicht) gebildet werden.
  • Nachfolgend werden Beispiele von Merkmalen aus der vorliegenden Beschreibung und den Zeichnungen aufgeführt. Im Folgenden wird in [Anhang 1] bis [Anhang 20] ein Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauelements beschrieben.
    • [Anhang 1] Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauelements (1, 51, 61, 71) mit den Schritten: Bereitstellen eines Halbleiterwafers (3, 24) eines ersten Leitfähigkeitstyps mit einer Hauptoberfläche (25); Einrichten eines Bereichs, der einen aktiven Bereich (4) und einen äußeren Bereich (5) bilden soll, auf der Hauptoberfläche (25), wobei eine Verunreinigung eines zweiten Leitfähigkeitstyps selektiv in einen Oberflächenschichtabschnitt der Hauptoberfläche (25) eingebracht wird, wodurch der aktive Bereich (4) und der äußere Bereich (5) voneinander abgegrenzt werden und ein Wannenbereich des zweiten Leitfähigkeitstyps (7) gebildet wird, der einen ersten Konzentrationsabschnitt (8) mit hoher Verunreinigungskonzentration auf der Seite des aktiven Bereichs (4) und einen zweiten Konzentrationsabschnitt (9) mit niedrigerer Verunreinigungskonzentration als die des ersten Konzentrationsabschnitt (8) auf der Seite des äußeren Bereichs (5) enthält; Einfügen einer Verunreinigung des zweiten Leitfähigkeitstyps in einen Oberflächenschichtabschnitt der Hauptoberfläche (25) im aktiven Bereich (4), wodurch ein Verunreinigungsbereich des zweiten Leitfähigkeitstyps (6) gebildet wird.
    • [Anhang 2] Verfahren zur Herstellung des Halbleiterbauelements (1, 51, 61, 71) gemäß Anhang 1, wobei eine Menge der Verunreinigung des zweiten Leitfähigkeitstyps, die in einen Bereich eingebracht wird, der den zweiten Konzentrationsabschnitt (9) bilden soll, geringer ist als eine Menge der Verunreinigung des zweiten Leitfähigkeitstyps, die in einen Bereich eingebracht wird, der den ersten Konzentrationsabschnitt (8) bilden soll.
    • [Anhang 3] Verfahren zur Herstellung des Halbleiterbauelements (1, 51, 61, 71) gemäß Anhang 1 oder 2, wobei das Bilden des Wannenbereichs (7) einen Schritt enthält, bei dem eine Verunreinigung des zweiten Leitfähigkeitstyps in einen Oberflächenschichtabschnitt der Hauptoberfläche (25) durch eine Maske eingeführt wird, wobei die Maske eine erste Öffnung (15a) zum Freilegen eines gesamten Bereichs eines Bereichs des Halbleiterwafers (3, 24), der den ersten Konzentrationsabschnitt (8) bilden soll, und eine zweite Öffnung (15b) zum teilweisen Freilegen eines Bereichs des Halbleiterwafers (3, 24), der den zweiten Konzentrationsabschnitt (9) bilden soll, aufweist.
    • [Anhang 4] Verfahren zur Herstellung des Halbleiterbauelements (1, 51, 61, 71) gemäß einem der Anhänge 1 bis 3, wobei der zweite Konzentrationsabschnitt (9) einen Konzentrationsgradienten aufweist, bei dem eine Verunreinigungskonzentration von der Hauptoberfläche (25) in Dickenrichtung allmählich abnimmt.
    • [Anhang 5] Verfahren zur Herstellung des Halbleiterbauelements (1, 51, 61, 71) gemäß einem der Anhänge 1 bis 4, wobei der erste Konzentrationsabschnitt (8) einen Konzentrationsgradienten aufweist, bei dem die Verunreinigungskonzentration von der Hauptoberfläche (25) in Dickenrichtung allmählich abnimmt.
    • [Anhang 6] Verfahren zur Herstellung des Halbleiterbauelements (1, 51, 61, 71) gemäß einem der Anhänge 1 bis 5, wobei der zweite Konzentrationsabschnitt (9) eine geringere Dicke als der erste Konzentrationsabschnitt (8) aufweist.
    • [Anhang 7] Verfahren zur Herstellung des Halbleiterbauelements (1, 51, 61, 71) gemäß einem der Anhänge 1 bis 6, wobei der Wannenbereich (7) einen Bodenabschnitt (7a) aufweist, der von einem Bodenabschnitt (8a) des ersten Konzentrationsabschnitts (8) zu einem Bodenabschnitt (9a) des zweiten Konzentrationsabschnitts (9) zurückgesetzt ist.
    • [Anhang 8] Verfahren zur Herstellung des Halbleiterbauelements (1, 51, 61, 71) gemäß einem der Anhänge 1 bis 7, wobei der Verunreinigungsbereich (6) eine Verunreinigungskonzentration aufweist, die geringer ist als die Verunreinigungskonzentration des ersten Konzentrationsabschnitts (8).
    • [Anhang 9] Verfahren zur Herstellung des Halbleiterbauelements (1, 51, 61, 71) gemäß einem der Anhänge 1 bis 8, wobei der Verunreinigungsbereich (6) mit dem ersten Konzentrationsabschnitt (8) verbunden ist.
    • [Anhang 10] Verfahren zur Herstellung des Halbleiterbauelements (1, 51, 61, 71) nach einem der Anhänge 1 bis 9, wobei der Wannenbereich (7) in einer Ringform ausgebildet wird, die den aktiven Bereich (4) in der Draufsicht umgibt.
    • [Anhang 11] Verfahren zur Herstellung des Halbleiterbauelements (1, 51, 61, 71) gemäß Anhang 10, wobei der erste Konzentrationsabschnitt (8) in einer Ringform ausgebildet wird, die einen inneren Abschnitt des Halbleiterwafers (3, 24) in der Draufsicht umgibt, und wobei der zweite Konzentrationsabschnitt (9) in einer Ringform ausgebildet wird, die den ersten Konzentrationsabschnitt (8) in der Draufsicht umgibt.
    • [Anhang 12] Das Verfahren zur Herstellung des Halbleiterbauelements (1, 51, 61, 71) gemäß einem der Anhänge 1 bis 11, ferner aufweisend: Bilden eines Hauptoberflächenisolierfilms (12) zur Abdeckung der Hauptoberfläche (25); Entfernen unnötiger Teil des Hauptoberflächenisolierfilms (12), um den Verunreinigungsbereich (6) und den ersten Konzentrationsabschnitt (8) von dem Hauptoberflächenisolierfilm (12) freizulegen; und Bilden einer Hauptoberflächenelektrode (36), die mit dem Verunreinigungsbereich (6) und dem ersten Konzentrationsabschnitt (8) auf der Hauptoberfläche (25) elektrisch verbunden ist.
    • [Anhang 13] Verfahren zur Herstellung des Halbleiterbauelements (1, 51, 61, 71) gemäß einem der Anhänge 1 bis 12, wobei das Entfernen des Hauptoberflächenisolierfilms (12) einen Schritt des Freilegens des zweiten Konzentrationsabschnitts (9) von dem Hauptoberflächenisolierfilm (12) umfasst, und wobei der Schritt des Ausbildens der Hauptoberflächenelektrode (36) einen Schritt des elektrischen Verbindens der Hauptoberflächenelektrode (36) mit dem zweiten Konzentrationsabschnitt (9) umfasst.
    • [Anhang 14] Das Verfahren zur Herstellung des Halbleiterbauelements (1, 51, 61, 71) gemäß einem der Anhänge 1 bis 13, ferner aufweisend: Einbringen einer Verunreinigung des zweiten Leitfähigkeitstyps in einen Oberflächenschichtabschnitt der Hauptoberfläche (25) in dem äußeren Bereich (5) beabstandet zu dem Wannenbereich (7), wodurch Feldbegrenzungsbereiche (13A bis 13C) des zweiten Leitfähigkeitstyps gebildet werden.
    • [Anhang 15] Das Verfahren zur Herstellung des Halbleiterbauelements (1, 51, 61, 71) gemäß Anhang 14, wobei das Bilden der Feldbegrenzungsbereiche (13A bis 13C) gleichzeitig mit Bilden des Wannenbereichs (7) ausgeführt wird.
    • [Anhang 16] Verfahren zur Herstellung des Halbleiterbauelements (1, 51, 61, 71) gemäß Anhang 14 oder 15, wobei die Verunreinigungskonzentration der Feldbegrenzungsbereiche (13A bis 13C) höher ist als die Verunreinigungskonzentration des Verunreinigungsbereichs (6).
    • [Anhang 17] Verfahren zur Herstellung des Halbleiterbauelements (1, 51, 61, 71) gemäß einem der Anhänge 14 bis 16, wobei die Verunreinigungskonzentration der Feldbegrenzungsbereiche (13A bis 13C) höher ist als eine Verunreinigungskonzentration des zweiten Konzentrationsabschnitts (9).
    • [Anhang 18] Verfahren zur Herstellung des Halbleiterbauelements (1, 51, 61, 71) gemäß einem der Anhänge 14 bis 17, wobei die Verunreinigungskonzentration der Feldbegrenzungsbereiche (13A bis 13C) über einen gesamten Bereich in einer Dickenrichtung der Feldbegrenzungsbereiche (13A bis 13C) höher ist als die Verunreinigungskonzentration des zweiten Konzentrationsabschnitts (9).
    • [Anhang 19] Verfahren zur Herstellung des Halbleiterbauelements (1, 51, 61, 71) gemäß einem der Anhänge 14 bis 18, wobei die Feldbegrenzungsbereiche (13A bis 13C) eine Dicke aufweisen, die die Dicke des Verunreinigungsbereichs (6) übersteigt.
    • [Anhang 20] Verfahren zur Herstellung des Halbleiterbauelements (1, 51, 61, 71) gemäß einem der Anhänge 14 bis 19, wobei die Feldbegrenzungsbereiche (13Abis 13C) eine Dicke aufweisen, die die Dicke des zweiten Konzentrationsabschnitts (9) übersteigt.
  • Darüber hinaus können verschiedene Modifikationen im Rahmen der in den Ansprüchen der vorliegenden Erfindung beschriebenen Sachverhalte vorgenommen werden.
  • Die vorliegende Anmeldung entspricht der japanischen Patentanmeldung Nr. 2020-110721 , die am 26. Juni 2020 beim japanischen Patentamt eingereicht wurde, und die gesamte Offenbarung dieser Anmeldung wird hier durch Bezugnahme aufgenommen.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Halbleiterbauelement
    3
    Halbleiterschicht
    4
    aktiver Bereich
    5
    äußerer Bereich
    6
    Verunreinigungsbereich
    7
    Wannenbereich (engl. well region)
    7a
    Bodenabschnitt des Wannenbereichs
    8
    Hochkonzentrationsabschnitt
    8a
    Bodenabschnitt des Hochkonzentrationsabschnitts
    9
    Niedrigkonzentrationsabschnitt
    9a
    Bodenabschnitt des Niedrigkonzentrationsabschnitts
    12
    Hauptoberflächenisolierfilm
    13A
    FL-Bereich (Feldbegrenzungsbereich)
    13B
    FL-Bereich (Feldbegrenzungsbereich)
    13C
    FL-Bereich (Feldbegrenzungsbereich)
    21
    erste Hauptoberfläche
    36
    Hauptoberflächenelektrode
    36a
    Herausführungsabschnitt
    51
    Halbleiterbauelement
    61
    Halbleiterbauelement
    71
    Halbleiterbauelement
    T1
    erste Dicke des Hochkonzentrationsabschnitts
    T2
    zweite Dicke des Niedrigkonzentrationsabschnitts
    T3
    dritte Dicke des FL-Bereichs
    W1
    erste Breite
    W2
    zweite Breite
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • JP 2003158258 [0003]
    • JP 2020110721 [0132]

Claims (19)

  1. Halbleiterbauelement, aufweisend: eine Halbleiterschicht eines ersten Leitfähigkeitstyps mit einer Hauptoberfläche; einen Wannenbereich eines zweiten Leitfähigkeitstyps, der einen aktiven Bereich und einen äußeren Bereich auf der Hauptoberfläche voneinander abgrenzt, in einem Oberflächenschichtabschnitt der Hauptoberfläche ausgebildet ist und einen ersten Konzentrationsabschnitt mit hoher Verunreinigungskonzentration auf der Seite des aktiven Bereichs und einen zweiten Konzentrationsabschnitt mit niedrigerer Verunreinigungskonzentration als die des ersten Konzentrationsabschnitts auf der Seite des äußeren Bereichs aufweist; und einen Verunreinigungsbereich des zweiten Leitfähigkeitstyps des aktiven Bereichs, der auf einem Oberflächenschichtabschnitt der Hauptoberfläche ausgebildet ist.
  2. Halbleiterbauelement nach Anspruch 1, wobei der zweite Konzentrationsabschnitt einen Konzentrationsgradienten aufweist, bei dem eine Verunreinigungskonzentration von der Hauptoberfläche in Dickenrichtung allmählich abnimmt.
  3. Halbleiterbauelement nach Anspruch 1 oder 2, wobei der erste Konzentrationsabschnitt einen Konzentrationsgradienten aufweist, bei dem die Verunreinigungskonzentration von der Hauptoberfläche in Dickenrichtung allmählich abnimmt.
  4. Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der zweite Konzentrationsabschnitt eine geringere Dicke aufweist als der erste Konzentrationsabschnitt.
  5. Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei ein Bodenabschnitt des Wannenbereichs von einem Bodenabschnitt des ersten Konzentrationsabschnitts zu einem Bodenabschnitt des zweiten Konzentrationsabschnitts hin zurückgesetzt ist.
  6. Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Verunreinigungskonzentration des Verunreinigungsbereichs niedriger ist als die Verunreinigungskonzentration des ersten Konzentrationsabschnitts.
  7. Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der Verunreinigungsbereich mit dem ersten Konzentrationsabschnitt verbunden ist.
  8. Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der Wannenbereich den aktiven Bereich auf einen inneren Abschnitt der Halbleiterschicht begrenzt und den äußeren Bereich auf einen peripheren Randabschnitt der Halbleiterschicht in Draufsicht begrenzt und zudem in einer Ringform ausgebildet ist, die den inneren Abschnitt der Halbleiterschicht umgibt.
  9. Halbleiterbauelement nach Anspruch 8, wobei der erste Konzentrationsabschnitt in einer Ringform ausgebildet ist, die den inneren Abschnitt der Halbleiterschicht in der Draufsicht umgibt, und wobei der zweite Konzentrationsabschnitt in einer Ringform ausgebildet ist, die den ersten Konzentrationsabschnitt in der Draufsicht umgibt.
  10. Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 9, ferner umfassend: eine Hauptoberflächenelektrode, die mit dem Verunreinigungsbereich auf der Hauptoberfläche verbunden ist.
  11. Halbleiterbauelement nach Anspruch 10, wobei die Hauptoberflächenelektrode mit dem ersten Konzentrationsabschnitt verbunden ist.
  12. Halbleiterbauelement nach Anspruch 10 oder 11, wobei die Hauptoberflächenelektrode mit dem zweiten Konzentrationsabschnitt verbunden ist.
  13. Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei der erste Konzentrationsabschnitt eine erste Dicke T1 und eine erste Breite W1 aufweist und eine sich in horizontaler Länge erstreckende Struktur hat, bei der W1/T1, ein Verhältnis der ersten Breite W1 zur ersten Dicke T1, in der Schnittansicht größer als 1 ist, und wobei der zweite Konzentrationsabschnitt eine zweite Dicke T2 und eine zweite Breite W2 aufweist und eine sich in horizontaler Länge erstreckende Struktur hat, bei der W2/T2, ein Verhältnis der zweiten Breite W2 zur zweiten Dicke T2, in der Schnittansicht größer als 1 ist.
  14. Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 13, ferner umfassend: einen Feldbegrenzungsbereich des zweiten Leitfähigkeitstyps, der auf einem Oberflächenschichtabschnitt der Hauptoberfläche beabstandet von dem Wannenbereich in dem äußeren Bereich ausgebildet ist.
  15. Halbleiterbauelement nach Anspruch 14, wobei eine Verunreinigungskonzentration des Feldbegrenzungsbereichs höher ist als eine Verunreinigungskonzentration des Verunreinigungsbereichs.
  16. Halbleiterbauelement nach Anspruch 14 oder 15, wobei die Verunreinigungskonzentration des Feldbegrenzungsbereichs höher ist als die Verunreinigungskonzentration des zweiten Konzentrationsabschnitts.
  17. Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 14 bis 16, wobei eine Verunreinigungskonzentration des Feldbegrenzungsbereichs über einen gesamten Bereich des Feldbegrenzungsbereichs in einer Dickenrichtung höher ist als eine Verunreinigungskonzentration des zweiten Konzentrationsabschnitts.
  18. Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 14 bis 17, wobei der Feldbegrenzungsbereich eine Dicke aufweist, die größer ist als die Dicke des Verunreinigungsbereichs.
  19. Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 14 bis 18, wobei der Feldbegrenzungsbereich eine Dicke aufweist, die größer ist als die Dicke des zweiten Konzentrationsabschnitts .
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