DE112021004603T5 - Halbleitervorrichtung - Google Patents

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Yoshihiro Ikura
Seiji Noguchi
Yosuke Sakurai
Ryutaro Hamasaki
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Fuji Electric Co Ltd
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Abstract

Bereitgestellt wird eine Halbleitervorrichtung mit einem Transistorabschnitt, wobei die Halbleitervorrichtung umfasst: einen Driftbereich eines ersten Leitfähigkeitstyps, der in einem Halbleitersubstrat angeordnet ist, eine Vielzahl von Grabenabschnitten, die sich von einer Frontfläche des Halbleitersubstrats bis zum Driftbereich erstrecken, einen Emitterbereich des ersten Leitfähigkeitstyps, der eine höhere Dotierungskonzentration als der Driftbereich aufweist, und der sich von einem Grabenabschnitt bis zu einem angrenzenden Grabenabschnitt unter der Vielzahl von Grabenabschnitten auf der Frontfläche des Halbleitersubstrats erstreckt, und einen Grabenbodenabschnitt eines zweiten Leitfähigkeitstyps, der bis zu einem unteren Ende des Grabenabschnitts angeordnet ist, in dem der Transistorabschnitt einen Elektronendurchgangsbereich aufweist, in dem der Grabenbodenabschnitt in Draufsicht nicht angeordnet ist.

Description

  • TECHNISCHER HINTERGRUND
  • 1. TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Halbleitervorrichtung.
  • 2. STAND DER TECHNIK
  • Patentdokument 1 beschreibt, dass mindestens ein Teil einer IGBT-Zelle einen elektrisch schwebenden Barrierebereich eines zweiten Leitfähigkeitstyps umfasst.
  • ZITIERTE SCHRIFTEN
  • PATENTDOKUMENT
  • Patentdokument 1: Japanische Patentanmeldung Nr. 2019-91892
  • ZU LÖSENDE AUFGABEN
  • Durch Vorsehen eines solchen Barrierebereichs am Boden eines Grabenabschnitts wird die Lawinenfähigkeit verbessert, aber andererseits tritt das Problem auf, dass ein vorübergehender Widerstand beim Einschalten ansteigt und sich der Einschaltwiderstand verschlechtert.
  • ALLGEMEINE OFFENBARUNG
  • Gemäß einem ersten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird eine Halbleitervorrichtung bereitgestellt. Die Halbleitervorrichtung weist eine Transistorabschnitt auf und umfasst einen Driftbereich eines ersten Leitfähigkeitstyps, der in einem Halbleitersubstrat angeordnet ist, eine Vielzahl von Grabenabschnitten, die sich von einer Frontfläche des Halbleitersubstrats bis zum Driftbereich erstrecken, einen Emitterbereich des ersten Leitfähigkeitstyps, der eine höhere Dotierungskonzentration als der Driftbereich aufweist, und der sich von einem Grabenabschnitt bis zu einem angrenzenden Grabenabschnitt unter der Vielzahl von Grabenabschnitten auf der Frontfläche des Halbleitersubstrats erstreckt, und einen Grabenbodenabschnitt eines zweiten Leitfähigkeitstyps, der bis zu einem unteren Ende des Grabenabschnitts angeordnet ist, in dem der Transistorabschnitt einen Elektronendurchgangsbereich aufweist, in dem der Grabenbodenabschnitt in Draufsicht nicht angeordnet ist.
  • Der Elektronendurchgangsbereich kann sich von einem Grabenabschnitt bis zu einem angrenzenden Grabenabschnitt unter der Vielzahl von Grabenabschnitten in einer Grabenanordnungsrichtung erstrecken.
  • Der Elektronendurchgangsbereich kann sich in Grabenanordnungsrichtung über eine Vielzahl von Grabenabschnitten hinaus erstrecken.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist der Emitterbereich nicht in einem Mesaabschnitt des Elektronendurchgangsbereichs angeordnet.
  • Der Grabenbodenabschnitt kann unter dem Emitterbereich angeordnet sein.
  • Die Halbleitervorrichtung umfasst vorzugsweise einen Kontaktbereich des zweiten Leitfähigkeitstyps, der auf einer Frontfläche des Halbleitersubstrats angeordnet ist, in dem der Elektronendurchgangsbereich so angeordnet sein kann, dass ein Ende in Grabenausdehnungsrichtung in Draufsicht im Kontaktbereich angeordnet ist.
  • Mindestens der Emitterbereich kann im Elektronendurchgangsbereich angeordnet sein.
  • Der Transistorabschnitt kann einen Grabenbodenbereich aufweisen, in dem der Grabenbodenabschnitt in Draufsicht ausgebildet ist, und der Grabenbodenbereich und der Elektronendurchgangsbereich können abwechselnd in Grabenanordnungsrichtung angeordnet sein.
  • Mindestens ein Gatter-Grabenabschnitt, an den eine Gatterspannung angelegt wird, kann im Elektronendurchgangsbereich angeordnet sein.
  • Der Grabenbodenabschnitt kann elektrisch schwebend sein.
  • Eine Dotierungskonzentration des Grabenbodenabschnitts kann 1×1012 cm-3 oder mehr und 1×1013 cm-3 oder weniger betragen.
  • Die Halbleitervorrichtung umfasst vorzugsweise einen Sammelbereich des ersten Leitfähigkeitstyp, der über dem Driftbereich angeordnet ist.
  • Der Driftbereich kann zwischen den Sammelbereich und den Grabenbodenabschnitt eingreifen.
  • Man beachte, dass die Zusammenfassung der oben beschriebenen Erfindung nicht notwendigerweise alle notwendigen Merkmale der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschreibt. Die vorliegende Erfindung kann auch eine Unterkombination der oben beschriebenen Merkmale sein.
  • Figurenliste
    • 1 illustriert ein Beispiel einer oberen Oberfläche einer Halbleitervorrichtung 100 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel.
    • 2A ist eine vergrößerte Ansicht, die ein Beispiel der oberen Oberfläche der Halbleitervorrichtung 100 darstellt.
    • 2B illustriert einen Querschnitt a-a' in 2A.
    • 2C illustriert einen Querschnitt b-b' in 2A.
    • 2D illustriert einen Querschnitt c-c' in 2A.
    • 2E illustriert ein weiteres Beispiel des Querschnitts a-a' in 2A.
    • 2F illustriert ein weiteres Beispiel des Querschnitts a-a' in 2A.
    • 3A illustriert ein Beispiel einer Anordnung eines Grabenbodenbereichs Rp und eines Elektronendurchgangsbereichs Rn.
    • 3B illustriert einen Querschnitt d-d' in 3A.
    • 4A illustriert ein Beispiel der Anordnung des Grabenbodenbereichs Rp und des Elektronendurchgangsbereichs Rn.
    • 4B illustriert einen Querschnitt e-e' in 4A.
    • 5A illustriert ein Beispiel der Anordnung des Grabenbodenbereichs Rp und des Elektronendurchgangsbereichs Rn.
    • 5B illustriert einen Querschnitt f-f' in 5A.
  • BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung beschrieben, wobei die folgenden Ausführungsbeispiel die in den Ansprüchen offenbarte Erfindung nicht einschränken. Außerdem sind nicht alle Kombinationen von Merkmalen, die in den Ausführungsbeispielen beschrieben werden, essenziell für die erfindungsgemäße Lösung.
  • In der vorliegenden Beschreibung wird eine Seite in Richtung parallel zu einer Tiefenrichtung eines Halbleitersubstrats als „obere“ oder „Vorne“ und die andere Seite als „untere“ oder „Hinten“ bezeichnet. Eine Oberfläche von zwei Hauptflächen eines Substrats, eine Schicht oder ein anderes Element wird als eine Frontfläche und die andere Oberfläche als eine untere Rückfläche bezeichnet. Die „untere“ Richtung und „obere“ Richtung sind nicht auf eine Richtung der Schwerkraft oder auf eine Richtung, in der eine Halbleitervorrichtung montiert ist, beschränkt.
  • Wie hierin verwendet, können technische Sachverhalte mit orthogonalen Koordinatenachsen, die aus einer X-Achse, Y-Achse und Z-Achse bestehen, beschrieben werden. Die orthogonalen Koordinatenachsen bezeichnen lediglich relative Positionen von Komponenten und schränken nicht auf eine bestimmte Richtung ein. Beispielsweise ist die Z-Achse nicht ausschließlich auf eine Höhenrichtung relativ zum Boden beschränkt. Eine +Z-Richtung und eine -Z-Richtung sind einander entgegengesetzte Richtungen. Wenn eine Richtung als „Z-Achsenrichtung“ bezeichnet wird, ohne dass diese „+“ und „-“ Zeichen verwendet werden, bedeutet dies, dass die Z-Achsenrichtung parallel zu den +Z- und Z-Achsen ist.
  • In der vorliegenden Beschreibung werden orthogonalen Achsen parallel zur Frontfläche und zur Rückenfläche des Halbleitersubstrats als die X-Achse und die Y-Achse bezeichnet. Außerdem wird eine Achse senkrecht zur Frontfläche und zur Rückenfläche des Halbleitersubstrats als die Z-Achse bezeichnet. Eine Richtung der hier verwendeten Z-Achse kann als eine Tiefenrichtung bezeichnet werden. Außerdem kann in der vorliegenden Beschreibung eine Richtung parallel zur Frontfläche und zur Rückenfläche des Halbleitersubstrats als eine horizontale Richtung, einschließlich einer X-Achse und einer Y-Achse, bezeichnet werden.
  • Bezeichnungen wie z.B. „identisch“ oder „gleich“ können hier selbst dann verwendet werden, wenn es eine Abweichung aufgrund einer Schwankung in einem Herstellungsschritt oder dergleichen gibt. Dieser Fehler liegt beispielsweise in einem Bereich von 10% oder weniger.
  • In der vorliegenden Beschreibung wird ein Leitfähigkeitstyp eines Dotierungsbereichs, wo eine Dotierung mit einer Verunreinigung durchgeführt wurde, als p-artig oder n-artig bezeichnet. In der vorliegenden Beschreibung kann sich die Verunreinigung insbesondere auf einen beliebigen N-artigen Donator oder einen P-artigen Akzeptor beziehen und kann als Dotierstoff beschrieben werden. In der vorliegenden Beschreibung ist mit Dotierung das Einbringen des Donators oder des Akzeptors in ein Halbleitersubstrat zum Bilden eines Halbleiters mit einem N-artigen Leitfähigkeitstyp oder einem P-artigen Leitfähigkeitstyp gemeint.
  • In der vorliegenden Beschreibung bezeichnet eine Dotierungskonzentration eine Konzentration des Donators oder eine Konzentration des Akzeptors in einem thermisch Gleichgewichtszustand. In der vorliegenden Beschreibung bezeichnet eine Netto-Dotierungskonzentration eine Netto-Konzentration, die durch Hinzufügen der Donatorenkonzentration als Konzentration positiver Ionen zur Akzeptorenkonzentration als Konzentration negativer Ionen erhalten wird, wobei die Polaritäten der Ladungen beachtet werden. Wenn beispielsweise die Donatorenkonzentration mit ND bezeichnet wird und die Akzeptorenkonzentration mit NA bezeichnet wird, wird die Netto-Dotierungskonzentration an einer beliebigen Position durch ND - NA angegeben.
  • Der Donator hat die Funktion, Elektronen an einen Halbleiter bereitzustellen. Der Akzeptor hat die Funktion, Elektronen vom Halbleiter zu empfangen. Der Donator und der Akzeptor sind nicht auf die Verunreinigungen selbst beschränkt. Beispielsweise dient ein VOH-Defekt, der eine Kombination aus einer Leerstelle (V), Sauerstoff (O) und Wasserstoff (H) ist, die im Halbleiter vorliegen, als der Donator, der Elektronen bereitstellt.
  • P+-artig oder N+-artig bedeutet in der vorliegenden Beschreibung, dass eine Dotierungskonzentration höher ist als die von P-artig oder N-artig, und P-artig oder N-artig bedeuten hier, dass eine Dotierungskonzentration niedriger ist als die von P-artig oder N-artig. Außerdem bezeichnen P++-artig oder N++-artig in der vorliegenden Beschreibung eine höhere Dotierungskonzentration als P+-artig oder N+-artig.
  • Eine chemische Konzentration in der vorliegenden Beschreibung bezeichnet eine Konzentration von Verunreinigungen, die unabhängig vom Zustand elektrischer Aktivierung gemessen wird. Die chemische Konzentration kann beispielsweise durch Sekundärionen-Massenspektrometrie (SIMS) gemessen werden. Die oben beschriebene Netto-Dotierungskonzentration kann durch ein Kapazitäts-Spannungs-Profilierungsverfahren (CV-Verfahren) gemessen werden. Außerdem kann eine durch ein Ausbreitungswiderstands-Verfahren („A Spreading Resistance“, SR-Verfahren) gemessene Ladungsträgerkonzentration als die Dotierungskonzentration verwendet werden. Die durch das CV-Verfahren oder das SR-Verfahren gemessene Ladungsträgerkonzentration kann als ein Wert im thermischen Gleichgewichtszustand festgelegt werden. Ferner ist die Donatorenkonzentration in einem N-artigen Bereich ausreichend höher als die Akzeptorenkonzentration, so dass die Ladungsträgerdichte im Bereich als die Donatorenkonzentration festgelegt werden kann. In ähnlicher Weise kann die Ladungsträgerkonzentration in einem P-artigen Bereich als die Akzeptorenkonzentration festgelegt sein.
  • Wenn zudem eine Konzentrationsverteilung des Donators, des Akzeptors oder der Nettodotierung einen Peak aufweist, kann ein Wert des Peaks als die Konzentration des Donators, des Akzeptors oder der Nettodotierung in dem Bereich verwendet werden. Wenn die Konzentration des Donators, Akzeptors oder Nettodotierung in einem Bereich ungefähr gleichförmig oder dergleichen ist, kann ein Mittelwert der Konzentration des Donators, Akzeptors oder Nettodotierung im Bereich als die Konzentration des Donators, Akzeptors oder Nettodotierung verwendet werden.
  • Die durch das SR-Verfahren gemessene Ladungsträgerkonzentration kann kleiner als die Konzentration des Donators oder des Akzeptors sein. In einem Bereich, wo ein Strom beim Messen eines Ausbreitungswiderstands fließt, kann die Ladungsträgermobilität des Halbleitersubstrats niedriger sein als ein Wert in einem Kristallzustand. Der Abfall der Ladungsträgermobilität tritt auf, wenn Ladungsträger aufgrund von Unordnung (Unordnung) einer Kristallstruktur aufgrund von Gitterdefekten oder dergleichen gestreut werden.
  • Die aus der mittels CV-Verfahren oder SR-Verfahren gemessenen Ladungsträgerkonzentration berechnete Konzentration des Donators oder des Akzeptors kann niedriger als eine chemische Konzentration eines Elements sein, welches den Donator oder den Akzeptor bildet. Beispielsweise beträgt eine Donatorenkonzentration von Phosphor oder Arsen, die als Donator dienen, oder eine Akzeptorenkonzentration von Bor (Bor), der als Akzeptor dient, in einem Silizium-Halbleiter im Wesentlichen 99% von deren chemischen Konzentration. Andererseits beträgt eine Donatorenkonzentration von Wasserstoff, der als Donator dient, im Silizium-Halbleiter ungefähr 0,1% bis 10% der chemischen Konzentration von Wasserstoff.
  • 1 illustriert ein Beispiel einer oberen Oberfläche einer Halbleitervorrichtung 100 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel. 1 illustriert eine Position jedes Elements projiziert auf eine Frontfläche eines Halbleitersubstrats 10. In 1 sind nur einige Elemente der Halbleitervorrichtung 100 dargestellt und auf die Darstellung anderer Elemente wurden verzichtet.
  • Die Halbleitervorrichtung 100 umfasst das Halbleitersubstrat 10. Das Halbleitersubstrat 10 weist in Draufsicht eine Endseite 102 auf. Sofern nicht anders angegeben bezeichnet eine Draufsicht hier einfach eine Ansicht von der Seite der Frontfläche des Halbleitersubstrats 10. Das Halbleitersubstrat 10 des vorliegenden Beispiels umfasst zwei Sätze von Endseiten 102, die einander in Draufsicht gegenüberliegen. In 1 sind die X-Achse und die Y-Achse parallel zu einer von Endseiten 102 angeordnet. Ferner ist die Z-Achse senkrecht zur Frontfläche des Halbleitersubstrats 10.
  • Das Halbleitersubstrat 10 weist einen aktiven Abschnitt 160 auf. Der aktive Abschnitt 160 ist ein Bereich, in dem ein Hauptstrom in Tiefenrichtung zwischen der Frontfläche und der Rückfläche des Halbleitersubstrats 10 fließt, wenn die Halbleitervorrichtung 100 betrieben wird. Eine Emitterelektrode ist über dem aktiven Abschnitt 160 angeordnet, wurde aber in 1 weggelassen.
  • Der aktive Abschnitt 160 weist zumindest einen Transistorabschnitt 70, mit einem Transistorelement, wie z.B. einem IGBT, auf, und/oder einen Diodenabschnitt 80 mit einem Diodenelement, wie z.B. einer Freilaufdiode (FWD). Im Beispiel der 1 sind der Transistorabschnitt 70 und der Diodenabschnitt 80 abwechselnd entlang einer vorgegebenen Anordnungsrichtung (im vorliegenden Beispiel die X-Achsenrichtung) in der Frontfläche des Halbleitersubstrats 10 angeordnet. In einem weiteren Beispiel kann nur der Transistorabschnitt 70 im aktiven Abschnitt 160 angeordnet sein.
  • In 1 wird ein Bereich, in dem jeder der Transistorabschnitte 70 angeordnet ist, durch ein Symbol „I“ bezeichnet und ein Bereich, wo jeder der Diodenabschnitte 80 angeordnet ist, wird durch ein Symbol „F“ bezeichnet. In der vorliegenden Beschreibung kann eine Richtung senkrecht zur Anordnungsrichtung in Draufsicht als eine Ausbreitungsrichtung (Y-Achsenrichtung in 1) bezeichnet werden. Der Transistorabschnitt 70 und der Diodenabschnitt 80 können jeweils eine Längslänge in Ausdehnungsrichtung aufweisen. In anderen Worten, die Länge jedes der Transistorabschnitte 70 in Y-Achsenrichtung ist größer als die Breite in X-Achsenrichtung. In ähnlicher Weise ist die Länge jeder der Diodenabschnitte 80 in Y-Achsenrichtung größer als die Breite in X-Achsenrichtung. Die Ausbreitungsrichtung des Transistorabschnitts 70 und des Diodenabschnitts 80 und die Längsrichtung jedes unten beschriebenen Grabenabschnitts können dieselben sein.
  • Der Transistorabschnitt 70 umfasst A einen P+-artigen Kollektorbereich 82 in einem Bereich, der mit der Rückfläche des Halbleitersubstrats 10 verbunden ist. Der Diodenabschnitt 80 hat einen N+-artigen Kathodenbereich 82 in einem Bereich, der mit der Rückfläche des Halbleitersubstrats 10 verbunden ist. In der vorliegenden Beschreibung wird ein Bereich, in dem der Kollektorbereich angeordnet ist, als der Transistorabschnitt 70 bezeichnet. Das heißt, der Transistorabschnitt 70 ist ein Bereich, der in Draufsicht den Kollektorbereich überlappt.
  • Ein N+-artiger Kathodenbereich kann in einem anderen Bereich als dem Kollektorbereich auf der Rückenfläche des Halbleitersubstrats 10 angeordnet sein. In der vorliegenden Beschreibung ist ein Kathodenbereich auf einer unteren Oberfläche eines Verlängerungsbereichs Verlängerungsbereich angeordnet, wo sich der Transistorabschnitt 70 in Y-Achsenrichtung bis zu einem unten beschriebenen Gatterläufer erstreckt. In der vorliegenden Beschreibung ist der Verlängerungsbereich im Diodenabschnitt 80 enthalten. Außerdem sind im Transistorabschnitt 70 ein N-artiger Emitterbereich, ein P-artiger Basisbereich und eine Gatterstruktur mit einem Gatter-Leitungsabschnitt und einem dielektrischen Gatterfilm periodisch auf der Frontflächenseite des Halbleitersubstrats 10 angeordnet.
  • Die Halbleitervorrichtung 100 kann ein oder mehr Felder über dem Halbleitersubstrat 10 aufweisen. Die in 1 dargestellte Halbleitervorrichtung 100 weist beispielsweise ein Gatterfeld G auf, das jedoch nur ein Beispiel ist. Die Halbleitervorrichtung 100 kann ein Feld, wie z.B. ein Anodenfeld, ein Kathodenfeld und ein Strommessfeld aufweisen. Jede Anschlussfläche ist in der Nähe der Endseite 102 angeordnet. Die Umgebung der Endseite 102 bezieht sich auf einen Bereich, der sich in Draufsicht zwischen der Endseite 102 und der Emitterelektrode befindet. Wenn die Halbleitervorrichtung 100 montiert ist, kann jedes Feld über eine Verdrahtung wie zum Beispiel einen Draht mit einem externen Schaltkreis verbunden sein.
  • Ein Gatterpotenzial wird an die Gatter-Anschlussfläche G angelegt. Das Gatterfeld G ist elektrisch mit einem Leitungsabschnitt eines Gatter-Grabenabschnitts des aktiven Abschnitts 160 verbunden. Die Halbleitervorrichtung 100 umfasst einen Gatterläufer 48, der das Gatterfeld G und den Gatter-Grabenabschnitt elektrisch verbindet.
  • Der Gatterläufer 48 ist in Draufsicht zwischen der dem aktiven Abschnitt 160 und der Endseite 102 des Halbleitersubstrats 10 angeordnet. Der Gatterläufer 48 des vorliegenden Beispiels umgibt den aktiven Abschnitt 160 in Draufsicht. Ein vom Gatterläufer 48 in Draufsicht umgebener Bereich kann als der aktive Bereich 160 festgelegt werden.
  • Der Gatterläufer 48 ist über dem Halbleitersubstrat 10 angeordnet. Der Gatterläufer 48 des vorliegenden Beispiels kann aus Polysilizium, das mit Verunreinigungen dotiert ist, oder dergleichen ausgebildet sein. Der Gatterläufer 48 ist über einen dielektrischen Gatterfilm elektrisch mit einem im Gatter-Grabenabschnitt angeordneten Gatter-Leitungsabschnitt verbunden.
  • Die Halbleitervorrichtung 100 im vorliegenden Beispiel umfasst einen Randabschlussstrukturabschnitt 190, der an einem Außenumfang des aktiven Abschnitts 160 angeordnet ist. Der Randabschlussstrukturabschnitt 190 des vorliegenden Beispiels ist zwischen dem Gatterläufer 48 und der Endseite 102 angeordnet. Der Randabschlussstrukturabschnitt mildert die elektrische Feldstärke auf der Frontflächenseite des Halbleitersubstrats 10 ab.
  • Der Randabschlussstrukturabschnitt 190 kann einen Schutzring 92 aufweisen. Der Schutzring ist ein P-artiger Bereich, der die Frontfläche des Halbleitersubstrats 10 berührt. Man beachte, dass der Randabschlussstrukturabschnitt 190 des vorliegenden Beispiels eine Vielzahl von Schutzringen 92 aufweist, wobei in 1 nur ein einzelner Schutzring 92 dargestellt ist. Durch Vorsehen der Vielzahl von Schutzringen 92 kann die Verarmungsschicht auf der oberen Oberflächenseite des aktiven Abschnitts 160 nach außen erweitert werden und eine Durchbruchspannung der Halbleitervorrichtung 100 kann verbessert werden. Der Randabschlussstrukturabschnitt 190 kann ferner eine den aktiven Abschnitt 160 kreisförmig umgebend angeordnete Feldplatte und/oder ein RESURF aufweisen.
  • Ferner kann die Halbleitervorrichtung 100 eine Temperaturmesseinheit (nicht dargestellt) aufweisen, die eine aus Polysilizium oder dergleichen ausgebildete PN-Übergangsdiode ist, und einen Strommesseinheit (nicht dargestellt) aufweisen, der konfiguriert ist, einen Betrieb des im aktiven Abschnitt 160 angeordneten Transistorabschnitts zu simulieren.
  • 2A ist eine vergrößerte Ansicht, die ein Beispiel der oberen Oberfläche der Halbleitervorrichtung 100 darstellt. 2A illustriert einen in 1 dargestellten Bereich A, d.h. eine Umgebung der Grenze zwischen dem aktiven Abschnitt 160 und dem Randabschlussstrukturabschnitt 160. Die Halbleitervorrichtung 100 umfasst das Halbleitersubstrat, das den Transistorabschnitt 70 mit einem Transistorelement, wie z.B. einem IGBT und den Diodenabschnitt 80 mit einem Diodenelement, wie z.B. einer Freilaufdiode (FWD) aufweist.
  • Der Transistorabschnitt 70 und der Diodenabschnitt 80 des vorliegenden Beispiels sind abwechselnd entlang der Anordnungsrichtung (X-Achsenrichtung im vorliegenden Beispiel) angeordnet. Der Diodenabschnitt 80 ist in Draufsicht zwischen dem Transistorabschnitt 70 in der Nähe des Randabschlussstrukturabschnitts 190 und dem Randabschlussstrukturabschnitt 190 angeordnet. Das heißt, der Diodenabschnitt 80 ist an einer äußersten Seite des aktiven Abschnitts 160 angeordnet. Wenn in der vorliegenden Beschreibung die Begriffe „innen“ und „außen“ verwendet werden, bezieht sich eine Richtung zur Mitte der Halbleitervorrichtung 100 auf innen und eine Richtung weg von der Mitte bezieht sich auf außen.
  • Die Halbleitervorrichtung 100 des vorliegenden Beispiels umfasst einen Gatter-Grabenabschnitt 40, einen Dummy-Grabenabschnitt 30, einen Senkenbereich 11, einen Emitterbereich 12, einen Basisbereich 14 und einen Kontaktbereich 15, die auf der Frontflächenseite des Halbleitersubstrats 10 angeordnet sind. Der Gatter-Grabenabschnitt 40 und der Dummy-Grabenabschnitt 30 sind jeweils Beispiele des Grabenabschnitts.
  • Außerdem umfasst die Halbleitervorrichtung 100 im vorliegenden Beispiel eine Gatter-Metallschicht 50 und eine Emitterelektrode 52, die über der Frontfläche des Halbleitersubstrats angeordnet sind. Die Gatter-Metallschicht 50 und die Emitterelektrode 52 sind getrennt voneinander angeordnet. Die Gatter-Metallschicht 50 und die Emitterelektrode 52 sind elektrisch isoliert.
  • Ein dielektrischer Zwischenschichtfilm ist zwischen der Emitterelektrode 52 und der Gatter-Metallschicht 50 und der Frontfläche des Halbleitersubstrats angeordnet aber auf dessen Darstellung wurde in 2A verzichtet. Im dielektrischen Zwischenschichtfilm des vorliegenden Beispiels sind Kontaktlöcher 49, 54 und 56 den dielektrischen Zwischenschichtfilm durchdringend angeordnet. In 2A ist jedes Kontaktloch mit schrägen Linien schraffiert.
  • Die Emitterelektrode 52 ist über dem Gatter-Grabenabschnitt 40, dem Dummy-Grabenabschnitt 30, dem Senkenbereich 11, dem Emitterbereich 12, dem Basisbereich 14 und dem Kontaktbereich 15 angeordnet. Die Emitterelektrode 52 ist durch das Kontaktloch 54 elektrisch mit dem Emitterbereich 12, dem Basisbereich 14 und dem Kontaktbereich 15 für die Frontfläche des Halbleitersubstrats verbunden.
  • Außerdem ist die Emitterelektrode 52 durch das Kontaktloch 56 mit einem Dummy-Leitungsabschnitt im Dummy-Grabenabschnitt 30 verbunden. Ein Verbindungsabschnitt 25 aus einem leitfähigen Material wie z.B. Polysilizium, das mit Verunreinigungen dotiert ist, kann zwischen der Emitterelektrode 52 und dem Dummy-Leitungsabschnitt angeordnet sein. Der Verbindungsabschnitt 25 ist über einen dielektrischen Film wie z.B. einen dielektrischen Zwischenschichtfilm und einen dielektrischen Dummyfilm des Dummy-Grabenabschnitts 30 auf der Frontfläche des Halbleitersubstrats 10 angeordnet.
  • Die Gatter-Metallschicht 50 ist durch das Kontaktloch 49 mit dem Gatterläufer 48 elektrisch verbunden. Der Gatterläufer 48 kann aus Polysilizium, das mit einer Verunreinigung dotiert ist, oder ähnlichem ausgebildet sein. Der Gatterläufer 48 ist mit einem Gatter-Leitungsabschnitt im Gatter-Gatter-Grabenabschnitt 40 in der Frontfläche des Halbleitersubstrats verbunden. Der Gatterläufer 48 ist nicht mit dem Dummy-Leitungsabschnitt im Dummy-Grabenabschnitt 30 und der Emitterelektrode 52 elektrisch verbunden.
  • Das Gatterläufer 48 und die Emitterelektrode 52 sind durch ein Isoliermaterial, wie z.B. einem dielektrischen Zwischenschichtfilm und einer Oxidschicht elektrisch voneinander getrennt sein. Der Gatterläufer 48 des vorliegenden Beispiels ist von einer Position unter dem Kontaktloch 49 bis zu Randabschnitten der Gatter-Grabenabschnitte 40 angeordnet. Am Randabschnitt des Gatter-Grabenabschnitts 40 liegt der Gatter-Leitungsabschnitt an der Frontfläche des Halbleitersubstrats frei und wird mit dem Gatterläufer 48 verbunden.
  • Die Emitterelektrode 52 und die Gatter-Metallschicht 50 sind aus einem leitfähigen Material ausgebildet, das Metall enthält. Beispielsweise sind die Emitterelektrode und die Gatter-Metallschicht aus einer Legierung, die Aluminium oder Aluminium als Hauptbestandteil (z.B. eine Aluminium-Silizium-Legierung oder dergleichen) enthält, ausgebildet. Jede Emitterelektrode kann eine Metallbarriere aus Titan, einem Titanverbundstoff oder dergleichen als darunter liegende Schicht eines aus Aluminium oder dergleichen ausgebildeten Bereichs aufweisen.
  • Jede Elektrode kann einen Pfropfen aus Wolfram oder dergleichen im Kontaktloch aufweisen. Der Pfropfen kann auf einer Seite, die das Halbleitersubstrat berührt, eine Metallbarriere und eingebettetes Wolfram aufweisen, das die Metallbarriere berührt, und kann aus Aluminium oder ähnlichem auf Wolfram ausgebildet sein.
  • Man beachte, dass der Pfropfen in einem Kontaktloch in Berührung mit dem Kontaktbereich 15 oder dem Basisbereich 14 angeordnet ist. Außerdem ist ein P++-artiger Pfropfenbereich unter dem Kontaktloch des Pfropfens ausgebildet und hat eine höhere Dotierungskonzentration als die des Kontaktbereichs 15. Dies kann einen Kontaktwiderstand zwischen der Metallbarriere und dem Kontaktbereich 15 verbessern. Ferner beträgt eine Tiefe des Pfropfenbereichs ungefähr 0,1 µm oder weniger und hat einen kleinen Bereich mit einer Tiefe, die 10% oder weniger des Kontaktbereichs 15 beträgt.
  • Ein Pfropfenbereich hat die folgenden Eigenschaften. Im Betrieb des Transistorabschnitts 70 wird eine Einrastfestigkeit durch Verbessern des Kontaktwiderstands verbessert. Andererseits ist ein Kontaktwiderstand zwischen der Metallbarriere und dem Basisbereich 14 im Betrieb des Diodenabschnitts 80 hoch, wenn der Pfropfenbereich nicht existiert, und ein Leitungsverlust und ein Schaltverlust nehmen zu. Mit dem Anordnen des Pfropfenbereichs können der Leitungsverlust und der Schaltverlust jedoch unterdrückt werden.
  • Der Senkenbereich 11 überlappt mit dem Gatterläufer 48 und erstreckt sich im Außenumfang des aktiven Abschnitts 160 und ist in Draufsicht ringförmig angeordnet. Der Senkenbereich 11 erstreckt sich in einer vorgegebenen Breite sogar in einem Beriech ohne Überlapp mit dem Gatterläufer 48 und ist in Draufsicht ringförmig angeordnet. Der Senkenbereich 11 des vorliegenden Beispiels ist beabstandet vom Ende des Kontaktlochs 54 in Y-Achsenrichtung zum Gatterläufer 48 angeordnet. Der Senkenbereich 11 ist ein Bereich eines zweiten Leitfähigkeitstyps, dessen Dotierungskonzentration höher als der Basisbereich 14 ist. Der Gatterläufer 48 ist elektrisch vom Senkenbereich 11 isoliert.
  • Der Basisbereich 14 des vorliegenden Beispiels ist P-artig und der Senkenbereich 11 ist P+-artig. Außerdem ist der Senkenbereich 11 von der Frontfläche des Halbleitersubstrats bis zu einer Position tiefer als ein unteres Ende des Basisbereichs 14 ausgebildet. Das Basisbereich 14 berührt den Senkenbereich 11 im Transistorabschnitt 70 und im Diodenabschnitt 80. Daher ist der Senkenbereich 11 elektrisch mit der Emitterelektrode 52 verbunden.
  • Der Transistorabschnitt 70 und der Diodenabschnitt 80 enthalten jeweils eine Vielzahl von Grabenabschnitten, die in der Anordnungsrichtung angeordnet sind. Im Diodenabschnitt 70 des vorliegenden Beispiels sind ein oder mehr Gatter-Grabenabschnitte 40 entlang der Anordnungsrichtung angeordnet. Im Diodenabschnitt 80 des vorliegenden Beispiels ist die Vielzahl der Dummy-Grabenabschnitte 30 entlang der Anordnungsrichtung angeordnet. Im Diodenabschnitt 80 des vorliegenden Beispiels ist kein Gatter-Grabenabschnitt 40 angeordnet.
  • Der Gatter-Grabenabschnitt 40 des vorliegenden Beispiels kann zwei gerade Abschnitte 39, die sich entlang der Ausdehnungsrichtung senkrecht zur Anordnungsrichtung (Abschnitte eines Grabens die in Ausdehnungsrichtung gerade sind) erstrecken, und den Randabschnitt 41, der die zwei geraden Abschnitte 30 verbindet, aufweisen.
  • Mindestens ein Teil des Randabschnitts 41 kann in gekrümmter Form in Draufsicht angeordnet sein. Der Randabschnitt 41 verbindet die Endabschnitte der beiden geraden Abschnitte 39 in Y-Achsenrichtung zum Gatterläufer 48, der als eine Gatterelektrode zum Gatter-Grabenabschnitt 40 dient. Andererseits kann die elektrische Feldstärke an den Endabschnitten durch Ausbilden des Randabschnitts 41 in einer gebogenen Form im Vergleich mit einem Fall, in dem der Gatter-Grabenabschnitt mit den geraden Abschnitten 39 vervollständigt ist, weiter reduziert werden.
  • In einem weiteren Beispiel können einer oder mehrere Dummy-Grabenabschnitte 30 abwechselnd entlang der Anordnungsrichtung im Transistorabschnitt 70 angeordnet sein. Im Transistorabschnitt 70 ist der Dummy-Grabenabschnitt 30 zwischen den jeweiligen geraden Abschnitten 39 des Gatter-Grabenabschnitts 40 angeordnet. Zwischen den jeweiligen geraden Abschnitten 39 kann ein Dummy-Grabenabschnitt 30 oder eine Vielzahl von Dummy-Grabenabschnitten 30 angeordnet sein.
  • Es kann kein Dummy-Grabenabschnitt 30 zwischen den jeweiligen geraden Abschnitten 39 angeordnet sein und der Gatter-Grabenabschnitt 40 kann dazwischen angeordnet sein. Mit solch einer Struktur kann der Elektronenstrom vom Emitterbereich 12 erhöht werden, so dass eine EIN-Spannung reduziert wird.
  • Der Dummy-Grabenabschnitt 30 kann eine gerade Form haben, die sich in Ausdehnungsrichtung erstreckt, und kann gerade Abschnitte 29 und einen Randabschnitt 31 ähnlich wie der Gatter-Grabenabschnitt 40 aufweisen. In der in 2A dargestellten Halbleitervorrichtung 100 sind nur die Dummy-Grabenabschnitte 30 mit den Randabschnitten 31 angeordnet. In einem anderen Beispiel kann die Halbleitervorrichtung 100 jedoch den geraden Dummy-Grabenabschnitt 30 ohne den Randabschnitt 31 aufweisen.
  • Eine Diffusionstiefe des Senkenbereichs 11 kann tiefer sein als die Tiefe des Gatter-Grabenabschnitts 40 und des Dummy-Grabenabschnitts 30. Die Endabschnitte des Gatter-Grabenabschnitts 40 und des Dummy-Grabenabschnitts 40 in Y-Achsenrichtung sind in Draufsicht im Senkenbereich 11 angeordnet. Mit anderen Worten, der Boden in Tiefenrichtung jedes Grabenabschnitts ist in Y-Achsenrichtung am Endabschnitt jedes Grabenabschnitts mit dem Senkenbereich 11 bedeckt. Außerdem kann der am Endabschnitt in X-Achsenrichtung angeordnete Grabenabschnitt mit dem Senkenbereich 11 bedeckt sein. Mit diesem Aufbau kann die elektrische Feldstärke am Boden jedes Grabenabschnitts reduziert werden.
  • Ein Mesaabschnitt ist in Anordnungsrichtung zwischen den jeweiligen Grabenabschnitten angeordnet. Der Mesaabschnitt bezieht sich auf einen Bereich, der zwischen den Grabenabschnitten im Halbleitersubstrat eingeschlossen ist. Beispielsweise wird eine Tiefenposition des Mesaabschnitts von der Frontfläche des Halbleitersubstrats bis zu einem unteren Ende des Grabenabschnitts gemessen.
  • Der Mesaabschnitt des vorliegenden Beispiels wird zwischen den benachbarten Grabenabschnitten in X-Achsenrichtung eingefasst und ist so angeordnet, dass er sich in Ausdehnungsrichtung (Y-Achsenrichtung) entlang des Grabens in der Frontfläche des Halbleitersubstrats ausdehnt. Wie später unter Bezugnahme auf 2B beschrieben, weist der Transistorabschnitt 70 im vorliegenden Beispiel einen Mesaabschnitt 60 auf und der Diodenabschnitt 80 weist einen Mesaabschnitt 61 auf. Falls in der vorliegenden Beschreibung einfach ein „Mesaabschnitt“ erwähnt wird, bezeichnet der Abschnitt jeweils den Mesaabschnitt 60 und den Mesaabschnitt 61.
  • Jeder Mesaabschnitt umfasst den Basisbereich 14. In jedem Mesaabschnitt kann zumindest einer des Emitterbereichs 12 des ersten Leitfähigkeitstyps oder dem Kontaktbereich 15 des zweiten Leitfähigkeitstyps in einem Bereich, der in Draufsicht zwischen den Basisbereichen 14 eingefasst ist, angeordnet sein. Der Emitterbereich 12 des vorliegenden Beispiels ist N+-artig und der Kontaktbereich 15 ist P+-artig. Der Emitterbereich 12 und der Kontaktbereich 15 können zwischen dem Basisbereich 14 und der Frontfläche des Halbleitersubstrats 10 in Tiefenrichtung angeordnet sein.
  • Der Mesaabschnitt des Transistorabschnitts 70 umfasst einen Emitterbereich 12, der zur Frontfläche des Halbleitersubstrats hin freiliegt. Der Emitterbereich 12 ist in Berührung mit dem Gatter-Grabenabschnitt 40 angeordnet. Der mit dem Gatter-Grabenabschnitt 40 verbundene Mesaabschnitt umfasst den Entnahmebereich 15, der an der Frontfläche des Halbleitersubstrats freiliegt.
  • Der Kontaktbereich 15 und der Emitterbereich 12 im Mesaabschnitt sind jeweils von einem Grabenabschnitt in X-Achsenrichtung bis zum anderen Grabenabschnitt angeordnet. Zum Beispiel sind der Kontaktbereich 15 und der Emitterbereich 12 des Mesaabschnitts abwechselnd entlang der Ausdehnungsrichtung (Y-Achsenrichtung) des Grabenabschnitts angeordnet.
  • In einem anderen Beispiel können der Kontaktbereich 15 und der Emitterbereich 12 des Mesaabschnitts in einer Streifenform entlang der Ausdehnungsrichtung (Y-Achsenrichtung) des Grabenabschnitts angeordnet sein. Beispielsweise ist der Emitterbereich 12 in einem Bereich angeordnet, der mit dem Grabenabschnitt verbunden ist, und der Kontaktbereich 15 ist in einem Bereich angeordnet, der zwischen den Emitterbereichen 12 eingeschlossen ist.
  • Der Emitterbereich 12 ist nicht im Mesaabschnitt des Diodenabschnitts 80 angeordnet. Eine obere Oberfläche des Mesaabschnitts des Diodenabschnitts 80 kann mit dem Basisbereich 14 angeordnet werden. Der Basisbereich 14 kann im gesamten Mesaabschnitt des Diodenabschnitts 80 angeordnet sein.
  • Das Kontaktloch 54 ist über jedem Mesaabschnitt angeordnet. Das Kontaktloch 54 ist in einem Bereich angeordnet, der zwischen den Basisbereichen 14 in Ausdehnungsrichtung (Y-Achsenrichtung) eingefasst ist. Das Kontaktloch 54 des vorliegenden Beispiels ist jeweils über jedem Bereich des Kontaktbereichs 15, des Basisbereichs 14 und des Emitterbereichs 12 vorgesehen. Das Kontaktloch 54 kann in Anordnungsrichtung (X-Achsenrichtung) mittig im Mesaabschnitt angeordnet sein.
  • Im Diodenabschnitt 80 weist ein Bereich neben der Rückenfläche des Halbleitersubstrats einen N+-artigen Kathodenbereich 82 auf In der Rückenfläche des Halbleitersubstrats kann ein Bereich, in dem der Kathodenbereich 82 nicht angeordnet ist, einen P+-artigen Kollektorbereich 22 aufweisen. In 2A ist eine Grenze zwischen dem Kathodenbereich 82 und dem Kollektorbereich 22 mit einer gepunkteten Linie dargestellt. Auch im Randabschlussstrukturabschnitt 190 kann der N+-artige Kathodenbereich 82 auf der Rückenflächenseite des Halbleitersubstrats angeordnet sein.
  • 2B illustriert einen Querschnitt a-a' in 2A. Der Querschnitt a-a' ist eine XZ-Ebene, die durch den Kontaktbereich 15 und den Basisbereich 14 und auch durch den Gatter-Grabenabschnitt 40 und den Dummy-Grabenabschnitt 30 geht. Die Halbleitervorrichtung 100 im vorliegenden Beispiel umfasst im Querschnitt a-a' das Halbleitersubstrat 10, einen dielektrischen Zwischenschichtfilm 38, die Emitterelektrode 52 und die Kollektorelektrode 24.
  • Der dielektrische Zwischenschichtfilm 38 ist auf einer Frontfläche 21 des Halbleitersubstrats 10 angeordnet. Der dielektrische Zwischenschichtfilm 38 ist ein dielektrischer Film wie z.B. Silikatglas, dem eine Verunreinigung wie z.B. Bor, Phosphor oder dergleichen zugefügt wurde. Der dielektrische Zwischenschichtfilm 38 kann mit der Frontfläche 21 verbunden sein und eine andere Schicht, wie z.B. eine Oxidschicht kann zwischen dem dielektrischen Zwischenschichtfilm 38 und der Frontfläche 21 angeordnet sein. Der dielektrische Zwischenschichtfilm 38 ist in Berührung mit dem in Bezug auf 2A beschriebenen Kontaktloch 54 angeordnet.
  • Die Emitterelektrode 52 ist auf der Frontfläche 21 des Halbleitersubstrats 10 und einer oberen Oberfläche des dielektrischen Zwischenschichtfilms 38 angeordnet. Die Emitterelektrode 52 ist durch das Kontaktloch 54 des dielektrischen Zwischenschichtfilms 38 elektrisch mit der Frontfläche 21 verbunden. Der Pfropfenbereich 17 aus Wolfram (W) oder dergleichen kann im Kontaktloch 54 angeordnet sein. Die Kollektorelektrode 24 ist auf einer Rückenfläche 23 des Halbleitersubstrats 10 angeordnet. Die Emitterelektrode 52 und die Kollektorelektrode 24 sind aus einem Material, das Metall enthält, oder einem laminierten Film daraus ausgebildet.
  • Das Halbleitersubstrat 10 kann ein Siliziumsubstrat sein, kann ein Siliziumkarbidsubstrat sein oder kann ein Nitrid-Halbleitersubstrat, wie z.B. Galliumnitrid oder dergleichen sein. Im vorliegenden Beispiel ist das Halbleitersubstrat 10 ein Siliziumsubstrat.
  • Das Halbleitersubstrat 10 umfasst einen Driftbereich 18 eines ersten Leitfähigkeitstyps. Der Driftbereich 18 des vorliegenden Beispiels ist N-artig. Der Driftbereich 18 kann ein verbleibender Bereich des Halbleitersubstrats 10 sein, wo keine anderen dotierten Bereiche ausgebildet sind.
  • Im Transistorabschnitt 70 können ein oder mehr Sammelbereiche 16 in Z-Achsenrichtung über dem Driftbereich 18 angeordnet sein. Der Sammelbereich 16 ist ein Bereich, wo derselbe Dotierstoff wie der des Driftbereichs 18 mit höherer Konzentration als im Driftbereich 18 angesammelt ist. Die Dotierungskonzentration des Sammelbereichs 16 ist höher als die Dotierungskonzentration des Driftbereichs 18.
  • Der Sammelbereich 16 des vorliegenden Beispiels ist N-artig. Der Sammelbereich 16 kann zwischen dem Basisbereich 14 und einem Grabenbodenabschnitt 75 angeordnet sein, der unten im Transistorabschnitt 70 beschrieben wird. Der Sammelbereich16 kann nur im Transistorabschnitt 70 oder sowohl im Transistorabschnitt 70 als auch im Diodenabschnitt 80 angeordnet sein. Durch das Vorsehen des Sammelbereichs 16 ist es möglich, den Injektionsverstärkungseffekt (IE-Effekt) des Ladungsträgers zu erhöhen, um die EIN-Spannung zu senken.
  • Im Transistorabschnitt 70 ist der Emitterbereich 12 in Berührung mit der Frontfläche über dem Basisbereich 14 angeordnet. Der Emitterbereich 12 ist in Berührung mit dem Gatter-Grabenabschnitt 40 angeordnet. Die Dotierungskonzentration des Emitterbereichs 12 ist höher als die Dotierungskonzentration des Driftbereichs 18. Beispiele des Dotierstoffs des Emitterbereichs 12 umfassen Arsen (As), Phosphor (P), Antimon (Sb) und dergleichen.
  • Der Diodenabschnitt 80 ist mit dem Basisbereich 14 an der Frontfläche 21 freiliegend angeordnet. Der Basisbereich 14 des Diodenabschnitts 80 dient als Anode.
  • Ein Pufferbereich 20 eines ersten Leitfähigkeitstyps kann unter dem Driftbereich 18 angeordnet sein. Der Pufferbereich 20 des vorliegenden Beispiels ist N-artig. Die Dotierungskonzentration des Pufferbereichs 20 ist höher als die Dotierungskonzentration des Driftbereichs 18. Der Pufferbereich 20 kann als eine Feldstoppschicht dienen, die verhindert, dass eine sich von einer unteren Oberflächenseite des Basisbereichs 14 erstreckende Verarmungsschicht den Kollektorbereich 22 und den Kathodenbereich 82 erreicht.
  • Im Transistorabschnitt 70 ist der Kollektorbereich 22 unter dem Pufferbereich 20 angeordnet. Der Kollektorbereich 22 kann verbunden mit dem Kathodenbereich 82 in der Rückenfläche 23 angeordnet sein.
  • Im Diodenabschnitt 80 ist der Kathodenbereich 82 unter dem Pufferbereich 20 angeordnet. Der Kathodenbereich 82 kann an derselben Tiefe wie der Kollektorbereich 22 des Transistorabschnitts 70 angeordnet sein. Der Diodenabschnitt 80 kann als Freilaufdiode (FWD) dienen, die es dem Freilaufstrom erlaubt, in der Sperrrichtung zu fließen, wenn der Transistorabschnitt 70 abgeschaltet wird.
  • Das Halbleitersubstrat 10 weist den Gatter-Grabenabschnitt 40 und den Dummy-Grabenabschnitt 30 auf. Der Gatter-Grabenabschnitt 40 und der Dummy-Grabenabschnitt 30 sind so angeordnet, um den Basisbereich 14 und den Sammelbereich 16 von der Frontfläche 21 zu durchdringen und den Driftbereich 18 zu erreichen. Die Ausgestaltung des in den Dotierungsbereich eindringenden Grabenabschnitts ist nicht darauf beschränkt, dass die Herstellung in der Reihenfolge des Bildens des Dotierungsbereichs und dann Bilden des Grabenabschnitts erfolgt. Der Aufbau des in den Dotierungsbereich eindringenden Grabenabschnitts umfasst auch einen Aufbau des Dotierungsbereichs, der nach dem Ausbilden des Grabenabschnitts zwischen den Grabenabschnitten ausgebildet wird.
  • Der Gatter-Grabenabschnitt 40 umfasst einen auf der Frontfläche 21 angeordneten Gattergraben, einen dielektrischen Gatterfilm 42 und einen Gatter-Leitungsabschnitt 44. Der dielektrische Gatterfilm 42 ist die innere Wand des Gattergrabens bedeckend angeordnet. Der dielektrische Gatterfilm 42 kann aus einer Oxidschicht oder eine Nitridschicht ausgebildet sein. Der Gatter-Leitungsabschnitt 44 ist vorgesehen eine Innenseite relativ zum dielektrischen Gatterfilm 42 im Gattergraben einzubetten. Eine obere Oberfläche des Gatter-Leitungsabschnitts 44 kann in derselben XY-Ebene liegen wie die Frontfläche 21. Der dielektrische Gatterfilm 42 isoliert den Gatter-Leitungsabschnitt 44 vom Halbleitersubstrat 10. Der Gatter-Leitungsabschnitt 44 ist aus Polysilizium, das mit einer Verunreinigung dotiert ist, oder ähnlichem ausgebildet.
  • Der Gatter-Leitungsabschnitt 44 kann in Tiefenrichtung länger vorgesehen sein als der Basisbereich 14. Der Gatter-Grabenabschnitt 40 wird auf der Frontfläche 21 vom dielektrischen Zwischenschichtfilm 38 bedeckt. Wenn eine vorgegebene Spannung an den Gatter-Leitungsabschnitt 44 angelegt wird, bildet sich ein Kanal in einer Oberflächenschicht an einer Grenze im Basisbereich 14, der aufgrund einer Elektroneninversionsschicht direkt mit dem Gattergraben verbunden ist.
  • Der Dummy-Grabenabschnitt 30 kann im XZ-Querschnitt denselben Aufbau wie der Gatter-Grabenabschnitt 40 haben. Der Dummy-Grabenabschnitt 30 umfasst einen Dummygraben, der auf der Frontfläche 21 ausgebildet ist, einen dielektrischen Dummyfilm 32 und einen Dummy-Leitungsabschnitt 34. Der dielektrische Dummy-Film 32 ist eine innere Wand des Dummygrabens bedeckend angeordnet. Der dielektrische Dummyfilm 32 kann aus einer Oxidschicht oder eine Nitridschicht ausgebildet sein. Der Dummy-Leitungsabschnitt 34 ist vorgesehen eine Innenseite relativ zum dielektrischen Dummyfilm 32 im Dummygraben einzubetten. Die obere Oberfläche des Dummy-Leitungsabschnitts 34 kann in derselben XY-Ebene liegen wie die Frontfläche 21. Der dielektrische Dummyfilm 32 isoliert den Dummy-Leitungsabschnitt 34 vom Halbleitersubstrat 10. Der Dummy-Leitungsabschnitt 34 kann aus demselben Material wie der Gatter-Leitungsabschnitt 44 ausgebildet sein.
  • Im vorliegenden Beispiel sind der Gatter-Grabenabschnitt 40 und der Dummy-Grabenabschnitt 30 durch den dielektrischen Zwischenschichtfilm 38 für die Frontfläche 21 bedeckt. Man beachte, dass die Böden des Dummy-Grabenabschnitts 30 und des Gatter-Grabenabschnitts 40 mit einer Form mit gekrümmter Oberfläche (eine Form mit gekrümmter Linie im Querschnitt) konvex nach unten ausgebildet sein können.
  • Der Transistorabschnitt 70 umfasst den P-artigen Grabenbodenabschnitt 75, der am unteren Ende des Grabenabschnitts angeordnet ist. Der Grabenbodenabschnitt 75 des vorliegenden Beispiels ist unter dem Sammelbereich 16 angeordnet. In Tiefenrichtung des Halbleitersubstrats 10 kann das untere Ende des Grabenbodenabschnitts 75 unter dem Boden des Gatter-Grabenabschnitts 40 angeordnet sein. Mit anderen Worten, der Grabenbodenabschnitt 75 kann den Boden des Gatter-Grabenabschnitts 40 bedecken.
  • Eine Dotierungskonzentration des Grabenbodenabschnitts 75 ist höher als eine Dotierungskonzentration des Driftbereichs 18 und niedriger als eine Dotierungskonzentration des Basisbereichs 14. Die Dotierungskonzentration des Grabenbodenabschnitts 75 beträgt 1×1012 cm-3 oder mehr und 1×1013 cm-3 oder weniger.
  • In 2B entspricht ein Ende der positiven Seite in X-Achsenrichtung (Seite des Diodenabschnitts 80) des Grabenbodenabschnitts 75 der Grenze zwischen dem Kathodenbereich 82 und dem Kollektorbereich 22, kann sich aber auf der Seite des Diodenabschnitts 80 relativ dazu erstrecken oder kann zurück im Transistorabschnitt 70 angeordnet sein.
  • Der Grabenbodenabschnitt 75 eine schwebende Schicht sein, die elektrisch schwebt. In der vorliegenden Beschreibung bezieht sich die schwebende Schicht auf eine Schicht, die mit keiner Elektrode wie z.B. der Emitterelektrode 52 elektrisch verbunden ist. Durch das Vorsehen des Grabenbodenabschnitts 75 wird die Einschaltkennlinie des Transistorabschnitts 70 verbessert. Zusätzlich wird durch das Vorsehen des Grabenbodenabschnitts 75 die elektrische Feldstärke im Boden des Gatter-Grabenabschnitts 40 entspannt und die Lawinenfähigkeit wird verbessert.
  • 2C ist eine Schnittansicht, die einen Querschnitt b-b' in 2A illustriert. Der Querschnitt b-b' ist eine YZ-Ebene, die durch den Basisbereich 14 und den Kontaktbereich 15 geht, die am Diodenabschnitt 80 in der Umgebung des Endes auf der negativen Seite in Y-Achsenrichtung des aktiven Abschnitts 160 angeordnet sind.
  • Im vorliegenden Beispiel ist der Diodenabschnitt 80 an der äußersten Seite des aktiven Abschnitts 160 angeordnet. Im Diodenabschnitt 80 ist der Kontaktbereich 15 auf der Frontfläche 21 des Halbleitersubstrats 10 angeordnet. Außerdem liegt der Basisbereich 14 im Diodenabschnitt 80 an der Frontfläche 21 des Halbleitersubstrats 10 an der Außenseite in Y-Achsenrichtung des Kontaktbereichs 15 frei. Das heißt, in Draufsicht wird der Kontaktbereich 15 im Diodenabschnitt 80 durch die Basisbereiche 14 in Y-Achsenrichtung eingefasst.
  • Der Senkenbereich 11 ist in der Umgebung des Endes auf der negativen Seite in Y-Achsenrichtung des aktiven Abschnitts 160 angeordnet. Die Diffusionstiefe des Senkenbereichs 11 ist tiefer als die des Basisbereichs 14. Der Senkenbereich 11 kann sich in Y-Achsenrichtung erstrecken, um den Boden des Basisbereichs 14 teilweise zu bedecken.
  • 2D illustriert einen Querschnitt c-c' in 2A. Der Querschnitt c-c' ist eine YZ-Ebene, die durch den Emitterbereich 12, den Basisbereich 14 und den Kontaktbereich 15 geht, die am Transistorabschnitt 70 in der Umgebung des Endes auf der negativen Seite in Y-Achsenrichtung des aktiven Abschnitts 160 angeordnet sind. Außerdem geht der Querschnitt d-d' durch einen Verlängerungsbereich, der sich durch Verlängern des Transistorabschnitts 70 in Y-Achsenrichtung ergibt. Ein Kathodenbereich ist auf einer unteren Oberfläche des Verlängerungsbereichs angeordnet. Das heißt, in Draufsicht wird der Transistorabschnitt 70 durch den Diodenabschnitt 80 in Y-Achsenrichtung eingefasst.
  • Im Transistorabschnitt 70 sind der Emitterbereich 12 und der Kontaktbereich 15 auf der Frontfläche 21 des Halbleitersubstrats 10 angeordnet. Außerdem liegt der Basisbereich 14 im Transistorabschnitt 70 an der Frontfläche 21 des Halbleitersubstrats 10 an der Außenseite in Y-Achsenrichtung des Kontaktbereichs 15 frei. Das heißt, in Draufsicht werden der Emitterbereich 12 und der Kontaktbereich 15 im Transistorabschnitt 70 durch die Basisbereiche 14 in Y-Achsenrichtung eingefasst.
  • Im Transistorabschnitt 70 sind der Sammelbereich 16 und der Grabenbodenabschnitt 75 über dem Driftbereichs 18 angeordnet. Der Grabenbodenabschnitt 75 ist unter dem Sammelbereich 16 angeordnet. Der Grabenbodenabschnitt 75 kann in Berührung mit einer unteren Oberfläche des Sammelbereichs 16 angeordnet sein. Ersatzweise kann, wie unten beschrieben wird, der Grabenbodenabschnitt 75 so angeordnet werden, dass er vom Sammelbereich 16 beabstandet ist, d.h., er kann mit dem Zwischenschalten des Driftbereichs 18 zwischen dem Sammelbereich 16 und dem Grabenbodenabschnitt 75 angeordnet werden.
  • 2E illustriert ein weiteres Beispiel des Querschnitts a-a' in 2A. Ähnlich wie in 2B ist der Querschnitt a-a' eine XZ-Ebene, die durch den Kontaktbereich 15 und den Basisbereich 14 und auch durch den Gatter-Grabenabschnitt 40 und den Dummy-Grabenabschnitt 30 geht. Die Halbleitervorrichtung 100 im vorliegenden Beispiel umfasst im Querschnitt a-a' das Halbleitersubstrat 10, den dielektrischen Zwischenschichtfilm 38, die Emitterelektrode 52 und die Kollektorelektrode 24.
  • Der am unteren Ende des Grabenabschnitts des Transistorabschnitts 70 angeordnete Grabenbodenabschnitt 75 unterscheidet sich von 2B dadurch, dass er in Tiefenrichtung des Halbleitersubstrats 10 dünner als der Sammelbereich 16 ist.
  • Das untere Ende des Grabenbodenabschnitts 75 des vorliegenden Beispiels ist unter dem Boden des Gatter-Grabenabschnitts 40 angeordnet, um den Boden des Gatter-Grabenabschnitts 40 zu bedecken. Der Grabenbodenabschnitt 75 eine schwebende Schicht sein, die elektrisch schwebt.
  • In 2E entspricht das Ende der positiven Seite in X-Achsenrichtung (Seite des Diodenabschnitts 80) des Grabenbodenabschnitts 75 der Grenze zwischen dem Kathodenbereich 82 und dem Kollektorbereich 22, kann sich aber auf der Seite des Diodenabschnitts 80 relativ dazu erstrecken oder kann zurück im Transistorabschnitt 70 angeordnet sein. Im vorliegenden Beispiel kann ein ähnlicher Effekt wie der von 2B erzielt werden.
  • 2F illustriert ein weiteres Beispiel des Querschnitts a-a' in 2A. Der Querschnitt a-a' ist eine XZ-Ebene, die durch den Kontaktbereich 15 und den Basisbereich 14 und auch durch den Gatter-Grabenabschnitt 40 und den Dummy-Grabenabschnitt 30 geht, ähnlich wie in 2B. Die Halbleitervorrichtung 100 im vorliegenden Beispiel umfasst im Querschnitt a-a' das Halbleitersubstrat 10, den dielektrischen Zwischenschichtfilm 38, die Emitterelektrode 52 und die Kollektorelektrode 24.
  • Der Grabenbodenabschnitt 75 unterscheidet sich von 2B und 2F dadurch, dass der Grabenbodenabschnitt vom Sammelbereich 16 beabstandet ist, d.h., er ist angeordnet, um den Driftbereich 18 zwischen dem Sammelbereich 16 und dem Grabenbodenabschnitt 75 zu vermitteln.
  • In Tiefenrichtung des Halbleitersubstrats 10 kann der Grabenbodenabschnitt 75 dünner sein als der Sammelbereich 16 oder der Driftbereich 18 zwischen dem Sammelbereich 16 und dem Grabenbodenabschnitt 75.
  • In 2F entspricht das Ende der positiven Seite in X-Achsenrichtung (Seite des Diodenabschnitts 80) des Grabenbodenabschnitts 75 der Grenze zwischen dem Kathodenbereich 82 und dem Kollektorbereich 22, kann sich aber auf der Seite des Diodenabschnitts 80 relativ dazu erstrecken oder kann zurück im Transistorabschnitt 70 angeordnet sein. Im vorliegenden Beispiel kann ein ähnlicher Effekt wie der von 2B erzielt werden.
  • 3A illustriert ein Beispiel einer Anordnung eines Grabenbodenbereichs Rp und eines Elektronendurchgangsbereichs Rn. 3B illustriert einen Querschnitt d-d' in 3A. Der Grabenbodenabschnitt 75 des vorliegenden Beispiels ist unterbrechend im Transistorabschnitt 70 angeordnet. Der Transistorabschnitt 70 umfasst einen Elektronendurchgangsabschnitt 77, der zwischen den Grabenbodenabschnitten 75 in derselben Position in Z-Achsenrichtung angeordnet ist, wie jene der Grabenbodenabschnitte 75. In 3B ist ein Bereich des Elektronendurchgangsabschnitts 77 schraffiert dargestellt, aber der Elektronendurchgangsabschnitt 77 kann ein N-artiger Bereich eines sein, der mit dem Driftbereich 18 identisch ist und ein Teil des Driftbereichs 18 sein kann.
  • In der vorliegenden Beschreibung werden in einer Draufsicht die Bereiche, die dem Grabenbodenabschnitt 75 und dem Elektronendurchgangsabschnitt 77 entsprechen, als Grabenbodenbereich Rp bzw. als Elektronendurchgangsbereich Rn bezeichnet. Der Transistorabschnitt 70 des vorliegenden Beispiels umfasst den Elektronendurchgangsbereich Rn, in dem der Grabenbodenabschnitt 75 in Draufsicht nicht angeordnet ist.
  • Der Elektronendurchgangsbereich Rn erstreckt sich in X-Achsenrichtung vom Grabenabschnitt zum benachbarten Grabenabschnitt. Das heißt, wie in 3A dargestellt, erstreckt sich der Elektronendurchgangsbereich Rn in X-Achsenrichtung über dem Mesaabschnitt. Man beachte, dass in 3A nur der Gatter-Grabenabschnitt 40 als Grabenabschnitt dargestellt ist, aber die Ausgestaltung nicht darauf beschränkt ist. Der Elektronendurchgangsbereich Rn erstreckt sich über den Mesaabschnitt zwischen zwei benachbarten Abschnitten der Vielzahl von Dummy-Grabenabschnitten 30 und Gatter-Grabenabschnitten 40 in X-Achsenrichtung.
  • Der Elektronendurchgangsbereich Rn kann sich in X-Achsenrichtung über eine Vielzahl von Grabenabschnitten hinaus erstrecken. Das heißt, der Elektronendurchgangsbereich Rn kann sich in Draufsicht parallel zum Emitterbereich 12 erstrecken.
  • Im vorliegenden Beispiel ist der Emitterbereich 12 nicht im Mesaabschnitt des Elektronendurchgangsbereichs Rn angeordnet. Das heißt, wie in 3B dargestellt, ist der Emitterbereich 12 nicht über dem Elektronendurchgangsabschnitt 77 angeordnet und der Grabenbodenabschnitt 75 ist unter dem Emitterbereich 12 angeordnet. Wie in 3A dargestellt, ist der Elektronendurchgangsbereich Rn so angeordnet, dass das Ende in Y-Achsenrichtung in Draufsicht im Kontaktbereich 15 angeordnet ist.
  • In einem Zustand, in dem der Grabenbodenbereich Rp im gesamten Transistorabschnitt 70 angeordnet ist, erhöht sich ein vorübergehender Widerstand, bis ein Potenzial des Grabenbodenabschnitts 75 ansteigt, wenn der Transistorabschnitt 70 eingeschaltet wird, so dass die Gefahr besteht, dass sich ein Einschaltwiderstand verschlechtert.
  • Wenn der Transistorabschnitt 70 im vorliegenden Beispiel eingeschaltet wird, gehen Elektronen vom Emitterbereich 12 zuerst durch den Elektronendurchgangsabschnitt 77 und bewegen sich zum Kollektorbereich 22. Wenn sich anschließend Löcher vom Kollektorbereich 22 im Grabenbodenabschnitt 75 ansammeln, gehen Elektronen auch durch den Grabenbodenabschnitt 75, um Kontinuität zu erreichen. Da der Transistorabschnitt 70 den Elektronendurchgangsbereich Rn aufweist, wird auf diese Weise der Anstieg des vorübergehenden Widerstands beim Einschalten des Transistorabschnitts 70 unterdrückt und der Einschaltwiderstand verbessert.
  • Im Elektronendurchgangsabschnitt 77 tritt wahrscheinlich eine Lawine aufgrund von Stromverdichtung auf. Da jedoch im vorliegenden Beispiel der Emitterbereich 12 nicht im Mesaabschnitt des Elektronendurchgangsbereichs Rn angeordnet ist, kann die Wahrscheinlichkeit, dass im Elektronendurchgangsbereich 77 ein Einrasten auftritt, verringert werden. Auf diese Weise kann im vorliegenden Beispiel der Einschaltwiderstand verbessert werden, da der Grabenbodenabschnitt 75 unterhalb des Emitterbereichs 12 angeordnet ist, während die Einschaltkennlinie verbessert wird.
  • 4A illustriert ein Beispiel der Anordnung des Grabenbodenbereichs Rp und des Elektronendurchgangsbereichs Rn. 4B illustriert einen Querschnitt e-e' in 4A. Ähnlich wie in 3A und 3B ist der Grabenbodenabschnitt 75 des vorliegenden Beispiels unterbrechend im Transistorabschnitt 70 angeordnet, und der Transistorabschnitt 70 hat den Elektronendurchgangsabschnitt 77, der zwischen den Grabenbodenabschnitten 75 in derselben Position in Z-Achsenrichtung wie die der Grabenbodenabschnitte 75 angeordnet ist.
  • Ähnlich wie in 3A und 3B erstreckt sich der Elektronendurchgangsbereich Rn des vorliegenden Beispiels in X-Achsenrichtung vom Grabenabschnitt bis zum benachbarten Grabenabschnitt. Das heißt, der Elektronendurchgangsbereich Rn erstreckt sich in X-Achsenrichtung über dem Mesaabschnitt. Außerdem kann sich der Elektronendurchgangsbereich Rn in X-Achsenrichtung über eine Vielzahl von Grabenabschnitten hinaus erstrecken. Das heißt, der Elektronendurchgangsbereich Rn kann sich in Draufsicht senkrecht zum Grabenabschnitt erstrecken.
  • Im Unterschied zu 3A und 3B ist mindestens der Emitterbereich 12 im Elektronendurchgangsbereich Rn des vorliegenden Beispiels angeordnet. Das heißt, der Elektronendurchgangsabschnitt 77 ist unter einem beliebigen der Emitterbereiche 12 angeordnet. Wenn der Transistorabschnitt 70 eingeschaltet wird, können in dieser Ausgestaltung Elektronen vom Emitterbereich 12 zuverlässig durch den Elektronendurchgangsabschnitt 77 gehen. Da der Transistorabschnitt 70 den Elektronendurchgangsbereich Rn aufweist, wird auf diese Weise der Anstieg des vorübergehenden Widerstands beim Einschalten des Transistorabschnitts 70 unterdrückt und der Einschaltwiderstand verbessert.
  • 5A illustriert ein Beispiel der Anordnung des Grabenbodenbereichs Rp und des Elektronendurchgangsbereichs Rn. 5B illustriert einen Querschnitt f-f' in 5A. Ähnlich wie in 3A bis 4B ist der Grabenbodenabschnitt 75 des vorliegenden Beispiels unterbrechend im Transistorabschnitt 70 angeordnet, und der Transistorabschnitt 70 hat den Elektronendurchgangsabschnitt 77, der zwischen den Grabenbodenabschnitten 75 in derselben Position in Z-Achsenrichtung wie die der Grabenbodenabschnitte 75 angeordnet ist.
  • Im Unterschied zu 3A bis 4B sind im vorliegenden Beispiel der Grabenbodenbereich Rp und der Elektronendurchgangsbereich Rn abwechselnd in X-Achsenrichtung angeordnet. Das heißt, wie in 5A dargestellt, sind der Grabenbodenbereich Rp und der Elektronendurchgangsbereich Rn abwechselnd so angeordnet, dass sie sich in Draufsicht parallel zum Gatter-Grabenabschnitt 40 erstrecken.
  • Mindestens der Gatter-Grabenabschnitt 40 kann im Elektronendurchgangsbereich Rn angeordnet sein. Das heißt, der Elektronendurchgangsabschnitt 77 ist unter einem beliebigen der Gatter-Grabenabschnitte 40 angeordnet. Wenn im Gatter-Grabenabschnitt 40, der im Elektronendurchgangsbereich Rn angeordnet ist, ein Kanal gebildet wird, können Elektronen aus dem Kanal zuverlässig durch den Elektronendurchgangsabschnitt 77 unterhalb des Gatter-Grabenabschnitts 40 gelangen. Da der Transistorabschnitt 70 den Elektronendurchgangsbereich Rn aufweist, wird auf diese Weise der Anstieg des vorübergehenden Widerstands beim Einschalten des Transistorabschnitts 70 unterdrückt und der Einschaltwiderstand verbessert.
  • Während die vorliegende Erfindung anhand der obigen Ausführungsformen beschrieben wurde, ist der technische Rahmen der vorliegenden Erfindung nicht auf die oben genannten Ausführungsformen beschränkt. Für den Fachmann ist es offensichtlich, dass zu den oben beschriebenen Ausführungsformen verschiedene Änderungen oder Verbesserungen durchgeführt werden können. Aus der Beschreibung der Ansprüche ergibt sich auch, dass die mit solchen Änderungen oder Verbesserungen hinzugefügten Ausführungsformen in den technischen Umfang der vorliegenden Erfindung einbezogen werden können.
  • Die Vorgänge, Prozeduren, Schritte und Stufen jedes Prozesses, die von einer Vorrichtung, einem System, einem Programm und einem Verfahren durchgeführt werden, die in den Ansprüchen, Ausführungsbeispielen oder Zeichnungen dargestellt sind, können in beliebiger Reihenfolge ausgeführt werden, solange die Reihenfolge nicht durch „vorher“, „vor“ oder ähnlichen Begriffen angegeben ist und solange die Ausgabe eines vorhergehenden Prozesses nicht in einem späteren Prozess verwendet wird. Selbst wenn der Prozessablauf in den Ansprüchen, Ausführungsbeispielen oder Figuren durch Begriffe wie „erste“ oder „nächste“ beschrieben wird, bedeutet dies nicht unbedingt, dass der Prozess in dieser Reihenfolge durchgeführt werden muss.
  • Bezugszeichenliste
    • 10
    Halbleitersubstrat
    11
    Senkenbereich
    12
    Emitterbereich
    14
    Basisbereich
    15
    Kontaktbereich
    16
    Sammelbereich
    17
    Pfropfenbereich
    18
    Driftbereich
    20
    Pufferbereich
    21
    Frontfläche
    22
    Kollektorbereich
    23
    Rückenfläche
    24
    Kollektorelektrode
    25
    Verbindungsabschnitt
    29
    gerader Abschnitt
    30
    Dummy-Grabenabschnitt
    31
    Randabschnitt
    32
    dielektrischer Dummy-Film
    34
    Dummy-Leitungsabschnitt
    38
    dielektrischer Zwischenschichtfilm
    39
    gerader Abschnitt
    40
    Gatter-Grabenabschnitt
    41
    Randabschnitt
    42
    Gatter-Isolierfilm
    44
    Gatter-Leitungsabschnitt
    48
    Gatterläufer
    49
    Kontaktloch
    50
    Gatter-Metallschicht
    52
    Emitterelektrode
    54
    Kontaktloch
    56
    Kontaktloch
    60
    Mesaabschnitt
    61
    Mesaabschnitt
    70
    Transistorabschnitt
    75
    Grabenbodenabschnitt
    77
    Elektronendurchgangsabschnitt
    80
    Diodenabschnitt
    82
    Kathodenbereich
    92
    Schutzring
    100
    Halbleitervorrichtung
    102
    Endseite
    160
    aktiver Abschnitt
    190
    Randabschlussstrukturabschnitt.
  • 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 2019091892 [0003]

Claims (13)

  1. Halbleitervorrichtung mit einem Transistorabschnitt, wobei die Halbleitervorrichtung umfasst: einen Driftbereich eines ersten Leitfähigkeitstyps, der in einem Halbleitersubstrat angeordnet ist; eine Vielzahl von Grabenabschnitten, die sich von einer Frontfläche des Halbleitersubstrats bis zum Driftbereich erstrecken; einen Emitterbereich des ersten Leitfähigkeitstyps, der eine höhere Dotierungskonzentration als der Driftbereich aufweist, und der sich von einem Grabenabschnitt bis zu einem angrenzenden Grabenabschnitt unter der Vielzahl von Grabenabschnitten auf der Frontfläche des Halbleitersubstrats erstreckt; und einen Grabenbodenabschnitt eines zweiten Leitfähigkeitstyps, der bis zu einem unteren Ende des Grabenabschnitts angeordnet ist, wobei der Transistorabschnitt einen Elektronendurchgangsbereich aufweist, in dem der Grabenbodenabschnitt in Draufsicht nicht angeordnet ist.
  2. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, wobei sich der Elektronendurchgangsbereich von einem Grabenabschnitt bis zu einem angrenzenden Grabenabschnitt unter der Vielzahl von Grabenabschnitten in einer Grabenanordnungsrichtung erstreckt.
  3. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 2, wobei sich der Elektronendurchgangsbereich in Grabenanordnungsrichtung über eine Vielzahl von Grabenabschnitten hinaus erstreckt.
  4. Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Emitterbereich nicht in einem Mesaabschnitt des Elektronendurchgangsbereichs angeordnet ist.
  5. Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Grabenbodenabschnitt unter dem Emitterbereich angeordnet ist.
  6. Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, ferner umfassend: einen Kontaktbereich des zweiten Leitfähigkeitstyps, der auf einer Frontfläche des Halbleitersubstrats angeordnet ist, wobei der Elektronendurchgangsbereich so angeordnet ist, dass ein Ende in Grabenausdehnungsrichtung in Draufsicht im Kontaktbereich angeordnet ist.
  7. Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei mindestens der Emitterbereich im Elektronendurchgangsbereich angeordnet ist.
  8. Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Transistorabschnitt einen Grabenbodenbereich aufweist, in dem der Grabenbodenabschnitt in Draufsicht ausgebildet ist, und der Grabenbodenbereich und der Elektronendurchgangsbereich abwechselnd in Grabenanordnungsrichtung angeordnet sind.
  9. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 8, wobei mindestens ein Gatter-Grabenabschnitt, an den eine Gatterspannung angelegt wird, im Elektronendurchgangsbereich angeordnet ist.
  10. Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei der Grabenbodenabschnitt elektrisch schwebt.
  11. Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei eine Dotierungskonzentration des Grabenbodenabschnitts 1×1012 cm-3 oder mehr und 1×1013 cm-3 oder weniger beträgt.
  12. Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, ferner umfassend: einen Sammelbereich des ersten Leitfähigkeitstyp, der über dem Driftbereich angeordnet ist,
  13. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 12, wobei der Driftbereich zwischen den Sammelbereich und den Grabenbodenabschnitt eingreift.
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