DE112022001137T5 - Halbleiterbauteil - Google Patents

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Abstract

Dieses Halbleiterbauteil ist versehen mit: einer Zellregion, in der eine Mehrzahl von Zellen ausgebildet ist; und einer äußeren peripheren Region, die die Zellregion umgibt. Die Zellregion ist versehen mit: einem Isolierfilm, der die Mehrzahl der Zellen bedeckt; und einem Elektrodenteil, das ein den Isolierfilm überlagerndes Überlagerungsteil aufweist. Die äußere periphere Region ist mit einer ersten Halbleiterschicht, einer zweiten Halbleiterregion, einem äußeren peripheren Isolierfilm, einem äußeren peripheren Elektrodenteil, einer Barriereschicht und einem Passivierungsfilm versehen. Der äußere periphere Isolierfilm bedeckt die Oberfläche der ersten Halbleiterschicht und die Oberfläche der zweiten Halbleiterregion, während er einen offenen Teil aufweist, von dem ein Teil der Oberfläche der zweiten Halbleiterregion freigelegt ist. Das äußere periphere Elektrodenteil weist ein Vorsprungsteil auf, das den äußeren peripheren Isolierfilm überlagert, wobei er in Kontakt mit einem Teil der Oberfläche der zweiten Halbleiterregion ist, wobei dieser Teil von dem Öffnungsteil freigelegt ist. Die Barriereschicht bedeckt sowohl den äußeren peripheren Isolierfilm als auch das äußere periphere Elektrodenteil, wobei sie einen kleineren Diffusionskoeffizienten als der äußere periphere Isolierfilm aufweist. Der Passivierungsfilm ist der Barriereschicht überlagert, wobei er einen größeren Diffusionskoeffizienten aufweist als die Barriereschicht. Die Dicke des Vorsprungsteils ist dünner als die Dicke des Überlagerungsteils.

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf ein Halbleiterbauteil.
  • STAND DER TECHNIK
  • In einem Halbleiterbauteil wie einem Bipolartransistor mit isolierter Gate-Elektrode (IGBT), der beispielsweise in einer Fahrzeug-Wechselrichtervorrichtung verwendet wird, ist ein Schutzfilm auf einer Elektrode ausgebildet (siehe z. B.
  • Patentliteratur 1).
  • ZITIERLISTE
  • Patentliteratur
  • Patentliteratur 1: Japanisches Patent mit der Veröffentlichungsnummer 2020-136472
  • KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
  • Technisches Problem
  • Wenn ein organischer Schutzfilm aus Polyimid oder dergleichen als Schutzfilm verwendet wird, können externe Ionen den Schutzfilm durchdringen.
  • Lösung des Problems
  • Ein Halbleiterbauteil, das das vorstehende Problem löst, weist eine Zellregion, in der Zellen ausgebildet sind, und eine periphere Region auf, die an einer Außenseite der Zellregion derart angeordnet ist, dass sie die Zellregion umgibt. Die Zellregion weist einen Isolierfilm, der die Zellen bedeckt, und einen Elektrodenabschnitt, der ein auf den Isolierfilm gestapeltes Stapelteil aufweist, auf. Die periphere Region weist eine erste Halbleiterschicht eines ersten Leitfähigkeitstyps, eine zweite Halbleiterregion eines zweiten Leitfähigkeitstyps, die teilweise in der ersten Halbleiterschicht ausgebildet ist, und einen peripheren Isolierfilm auf, der eine Kopfoberfläche bzw. Hauptoberfläche der ersten Halbleiterschicht und eine Kopfoberfläche der zweiten Halbleiterregion bedeckt. Der periphere Isolierfilm weist eine Öffnung auf, die einen Teil der Kopfoberfläche der zweiten Halbleiterregion freilegt. Die periphere Region weist des Weiteren einen peripheren Elektrodenabschnitt auf, der einen seitwärts aus bzw. von der Öffnung vorstehenden Vorsprung aufweist und auf den peripheren Isolierfilm gestapelt ist. Der periphere Elektrodenabschnitt kontaktiert einen Teil der Kopfoberfläche der zweiten Halbleiterregion, der von der Öffnung freigelegt ist, und eine Barriereschicht, die sowohl den peripheren Isolierfilm als auch den peripheren Elektrodenabschnitt bedeckt. Die Barriereschicht weist einen kleineren Diffusionskoeffizienten auf als der periphere Isolierfilm. Die periphere Region weist auch einen Passivierungsfilm auf, der auf die Barriereschicht gestapelt ist und einen größeren Diffusionskoeffizienten aufweist als die Barriereschicht. Eine Dicke des Vorsprungs ist geringer als eine Dicke des Stapelteils.
  • Ein Halbleiterbauteil, das das vorstehende Problem löst, weist eine Zellregion, in der Zellen ausgebildet sind, und eine periphere Region auf, die an einer Außenseite der Zellregion derart angeordnet ist, dass sie die Zellregion umgibt. Die Zellregion weist einen Isolierfilm, der die Zellen bedeckt, und einen Elektrodenabschnitt, der ein auf den Isolierfilm gestapeltes Stapelteil aufweist, auf. Die periphere Region weist eine erste Halbleiterschicht eines ersten Leitfähigkeitstyps, eine zweite Halbleiterregion eines zweiten Leitfähigkeitstyps, die teilweise in der ersten Halbleiterschicht ausgebildet ist, und einen peripheren Isolierfilm auf, der aus einem Siliziumoxidfilm gebildet bzw. ausgebildet ist. Der periphere Isolierfilm bedeckt eine Kopfoberfläche der ersten Halbleiterschicht und eine Kopfoberfläche der zweiten Halbleiterregion. Des Weiteren weist der periphere Isolierfilm eine Öffnung, die einen Teil der Kopfoberfläche der zweiten Halbleiterregion freilegt, einen peripheren Elektrodenabschnitt mit einem seitwärts aus bzw. von der Öffnung vorstehenden und auf den peripheren Isolierfilm gestapelten Vorsprung, wobei der periphere Elektrodenabschnitt einen von der Öffnung freigelegten Teil der Kopfoberfläche der zweiten Halbleiterregion kontaktiert, eine aus einem Siliziumnitridfilm gebildete bzw. ausgebildete und sowohl den peripheren Isolierfilm als auch den peripheren Elektrodenabschnitt bedeckende Barriereschicht und einen Passivierungsfilm auf, der aus einem organischen Isolierfilm auf der Barriereschicht gebildet bzw. ausgebildet ist. Eine Dicke des Vorsprungs ist geringer als eine Dicke des Stapelteils.
  • Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
  • Das vorstehende Halbleiterbauteil begrenzt den Eintritt von externen Ionen in eine Halbleiterschicht.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
    • 1 ist eine Draufsicht, die ein Halbleiterbauteil einer ersten Ausführungsform zeigt.
    • 2 ist eine Draufsicht, die das Halbleiterbauteil aus 1 ohne einen Schutzfilm betrachtet.
    • 3 ist eine Querschnittsansicht, die die Querschnittsstruktur einer Zellregion in einem Beispiel zeigt.
    • 4 ist eine Querschnittsansicht, die den Querschnitt des Halbleiterbauteils entlang der Linie 4-4 in 1 zeigt.
    • 5 ist eine teilweise vergrößerte Ansicht eines Feldbegrenzungsrings in einer peripheren Region von 4.
    • 6 ist eine vergrößerte Ansicht eines Gate-Fingers und einer Emitter-Erweiterung in der peripheren Region von 4.
    • 7 ist eine vergrößerte Ansicht eines Äquipotentialrings in der peripheren Region von 4.
    • 8 ist ein Diagramm, das ein Beispiel eines Herstellungsschrittes in einem Verfahren zum Herstellen des Halbleiterbauteils der ersten Ausführungsform darstellt.
    • 9 ist ein Diagramm, das ein Beispiel eines Herstellungsschrittes in einem Verfahren zum Herstellen des Halbleiterbauteils darstellt.
    • 10 ist ein Diagramm, das ein Beispiel eines Herstellungsschrittes in dem Verfahren zum Herstellen des Halbleiterbauteils darstellt.
    • 11 ist ein Diagramm, das ein Beispiel eines Herstellungsschrittes in dem Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterbauteils darstellt.
    • 12 ist ein Diagramm, das ein Beispiel eines Herstellungsschrittes in dem Verfahren zum Herstellen des Halbleiterbauteils darstellt.
    • 13 ist ein Diagramm, das ein Beispiel eines Herstellungsschrittes in dem Verfahren zum Herstellen des Halbleiterbauteils darstellt.
    • 14 ist ein Diagramm, das ein Beispiel eines Herstellungsschrittes in dem Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterbauteils darstellt.
    • 15 ist ein Diagramm, das ein Beispiel eines Herstellungsschrittes in dem Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterbauteils darstellt.
    • 16 ist ein Diagramm, das ein Beispiel eines Herstellungsschrittes in dem Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterbauteils darstellt.
    • 17 ist ein Diagramm, das ein Beispiel eines Herstellungsschrittes in dem Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterbauteils darstellt.
    • 18 ist ein Diagramm, das ein Beispiel eines Herstellungsschrittes in dem Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterbauteils darstellt.
    • 19 ist ein Diagramm, das ein Beispiel eines Herstellungsschrittes in dem Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterbauteils darstellt.
    • 20 ist ein Diagramm, das ein Beispiel eines Herstellungsschrittes in dem Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterbauteils darstellt.
    • 21 ist ein Diagramm, das ein Beispiel eines Herstellungsschrittes in dem Verfahren zum Herstellen des Halbleiterbauteils darstellt.
    • 22 ist eine Querschnittsansicht, die die Querschnittsstruktur einer Zellregion in einem Halbleiterbauteil einer zweiten Ausführungsform darstellt.
    • 23 ist eine Querschnittsansicht, die ein Beispiel für die Querschnittsstruktur eines Feldbegrenzungsrings in einer peripheren Region darstellt.
    • 24 ist ein Diagramm, das ein Beispiel eines Herstellungsschrittes in einem Verfahren zum Herstellen des Halbleiterbauteils der zweiten Ausführungsform darstellt.
    • 25 ist ein Diagramm, das ein Beispiel eines Herstellungsschrittes in dem Verfahren zum Herstellen des Halbleiterbauteils darstellt.
    • 26 ist ein Diagramm, das ein Beispiel eines Herstellungsschrittes in dem Verfahren zum Herstellen des Halbleiterbauteils darstellt.
    • 27 ist ein Diagramm, das ein Beispiel eines Herstellungsschrittes in dem Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterbauteils darstellt.
    • 28 ist ein Diagramm, das ein Beispiel eines Herstellungsschrittes in dem Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterbauteils darstellt.
    • 29 ist ein Diagramm, das ein Beispiel eines Herstellungsschrittes in dem Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterbauteils darstellt.
    • 30 ist ein Diagramm, das ein Beispiel eines Herstellungsschrittes in dem Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterbauteils darstellt.
    • 31 ist ein Diagramm, das ein Beispiel eines Herstellungsschrittes in dem Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterbauteils darstellt.
    • 32 ist ein Diagramm, das ein Beispiel eines Herstellungsschrittes in dem Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterbauteils darstellt.
    • 33 ist ein Diagramm, das ein Beispiel eines Herstellungsschrittes in dem Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterbauteils darstellt.
    • 34 ist ein Diagramm, das ein Beispiel eines Herstellungsschrittes in dem Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterbauteils darstellt.
    • 35 ist ein Diagramm, das ein Beispiel eines Herstellungsschrittes in dem Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterbauteils darstellt.
    • 36 ist ein Diagramm, das ein Beispiel eines Herstellungsschrittes in dem Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterbauteils darstellt.
    • 37 ist ein Diagramm, das ein Beispiel eines Herstellungsschrittes in dem Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterbauteils darstellt.
  • BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Ausführungsformen eines Halbleiterbauteils werden nun unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Die nachstehend beschriebenen Ausführungsformen veranschaulichen Konfigurationen und Verfahren zur Umsetzung eines technischen Konzepts, ohne die Absicht, das Material, die Form, die Struktur, die Anordnung, die Abmessungen bzw. Ausdehnungen und dergleichen der einzelnen Komponenten zu beschränken.
  • Erste Ausführungsform
  • Ein Halbleiterbauteil 10 gemäß einer ersten Ausführungsform wird nun unter Bezugnahme auf die 1 bis 21 beschrieben. Die 1 bis 7 stellen ein Beispiel der Struktur des Halbleiterbauteils 10 dar, und die 8 bis 21 stellen ein Beispiel eines Verfahrens zum Herstellen des Halbleiterbauteils 10 dar.
  • Struktur des Halbleiterbauteils
  • Die Struktur des Halbleiterbauteils 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird unter Bezugnahme auf die 1 bis 7 beschrieben.
  • Wie in 1 dargestellt, ist das Halbleiterbauteil 10 der vorliegenden Ausführungsform ein Trench-Gate-Typ-Bipolartransistor mit isolierter Gate-Elektrode (IGBT). Das Halbleiterbauteil 10 wird beispielsweise als Schaltelement in einer Fahrzeug-Wechselrichtervorrichtung verwendet. In diesem Fall fließt beispielsweise ein Strom von 5 A oder mehr und 1000 A oder weniger durch das Halbleiterbauteil 10.
  • Wie in 1 dargestellt, weist das Halbleiterbauteil 10 beispielsweise die Form einer rechteckigen flachen Platte auf. In der vorliegenden Ausführungsform weist das Halbleiterbauteil 10 eine Bauteil-Hauptoberfläche 10s mit beispielsweise einer quadratischen Form auf. In der vorliegenden Ausführungsform beträgt die Länge einer Seite der Bauteil-Hauptoberfläche 10s ca. 11 mm. Das heißt, die Chipgröße des Halbleiterbauteils 10 der vorliegenden Ausführungsform beträgt 11 mm × 11 mm. Das Halbleiterbauteil 10 weist eine der Bauteil-Hauptoberfläche 10s gegenüberliegende Bauteil-Rückoberfläche 10r (siehe 3) und vier Bauteil-Seitenoberflächen 10a bis 10d, die zwischen der Bauteil-Hauptoberfläche 10s und der Bauteil-Rückoberfläche 10r ausgebildet sind, auf. Die Bauteil-Seitenoberflächen 10a bis 10d sind beispielsweise Oberflächen, die die Bauteil-Hauptoberfläche 10s und die Bauteil-Rückoberfläche 10r miteinander verbinden und sowohl zu der Bauteil-Hauptoberfläche 10s als auch zu der Bauteil-Rückoberfläche 10r orthogonal sind.
  • In der folgenden Beschreibung wird die Richtung, in die die Bauteil-Hauptoberfläche 10s und die Bauteil-Rückoberfläche 10r weisen, als die z-Richtung bezeichnet. Die z-Richtung kann auch als die Höhenrichtung des Halbleiterbauteils 10 bezeichnet werden. Zwei Richtungen, die orthogonal zu der z-Richtung und orthogonal zueinander sind, werden als die x-Richtung und die y-Richtung bezeichnet. In der vorliegenden Ausführungsform bilden die Bauteil-Seitenoberflächen 10a, 10b die beiden Endoberflächen des Halbleiterbauteils 10 in der x-Richtung, und die Bauteil-Seitenoberflächen 10c, 10d bilden die beiden Endoberflächen des Halbleiterbauteils 10 in der y-Richtung. Der Einfachheit halber wird die Richtung, die sich von der Bauteil-Rückoberfläche 10r in Richtung der Bauteil-Hauptoberfläche 10s erstreckt, als Aufwärtsrichtung bezeichnet, und die Richtung, die sich von der Bauteil-Hauptoberfläche 10s in Richtung der Bauteil-Rückoberfläche 10r erstreckt, wird als Abwärtsrichtung bezeichnet.
  • Wie in 2 dargestellt, weist das Halbleiterbauteil 10 eine Emitter-Elektrode 21, eine Gate-Elektrode 22 und eine Kollektor-Elektrode 29 (siehe 3) als externe Elektroden zum Verbinden des Halbleiterbauteils 10 mit einem externen Gerät auf.
  • Die Emitter-Elektrode 21 ist eine Elektrode, die einen Emitter des IGBTs ausbildet, durch die der Hauptstrom des Halbleiterbauteils 10 fließt. Die Emitter-Elektrode 21 weist eine Aufnahmeaussparung 21a auf, die in der y-Richtung vertieft bzw. ausgespart ist. Die Aufnahmeaussparung 21a ist zu der Bauteil-Seitenoberfläche 10c hin offen. Die Emitter-Elektrode 21 ist auf der Bauteil-Hauptfläche 10s ausgebildet.
  • Die Gate-Elektrode 22 bildet das Gate des IGBTs aus, dem von außerhalb des Halbleiterbauteils 10 ein Ansteuerspannungssignal zur Ansteuerung des Halbleiterbauteils 10 zugeführt wird. Die Gate-Elektrode 22 ist in der y-Richtung benachbart zu der Emitter-Elektrode 21 angeordnet. Die Gate-Elektrode 22 ist in der Aufnahmeaussparung 21a der Emitter-Elektrode 21 angeordnet. Die Gate-Elektrode 22 ist auf der Bauteil-Hauptoberfläche 10s ausgebildet.
  • Die Kollektor-Elektrode 29 bildet den Kollektor des IGBTs aus, durch den der Hauptstrom des Halbleiterbauteils 10 fließt. Somit fließt in dem Halbleiterbauteil 10 der Hauptstrom von der Kollektor-Elektrode 29 zu der Emitter-Elektrode 21. Die Kollektor-Elektrode 29 ist auf der Bauteil-Rückoberfläche 10r ausgebildet. Genauer gesagt, ist die Kollektor-Elektrode 29 über die gesamte Bauteil-Rückoberfläche 10r ausgebildet.
  • Wie durch eine gestrichelte Linie in 2 angedeutet, weist das Halbleiterbauteil 10 eine Zellregion 11, in der eine Mehrzahl von Zellen ausgebildet ist, und eine periphere Region 12 auf, die an der Außenseite der Zellregion 11 derart angeordnet ist, dass sie die Zellregion 11 umgibt. Eine Zelle bezieht sich auf eine Hauptzelle, die einen Transistor ausbildet. Somit weist die Zellregion 11 eine Region auf, in der der Transistor ausgebildet ist. Die periphere Region 12 ist, in der z-Richtung betrachtet, in dem peripheren Abschnitt der Bauteil-Hauptoberfläche 10s ausgebildet.
  • Die Zellregion 11 weist die Emitter-Elektrode 21 auf. Die Emitter-Elektrode 21 ist über einen Großteil der Zellregion 11 ausgebildet. In der z-Richtung betrachtet, ist die Emitter-Elektrode 21 entsprechend der Zellregion 11 ausgebildet. In der vorliegenden Ausführungsform entspricht die Emitter-Elektrode 21 einem Elektroden-Abschnitt.
  • Die periphere Region 12 ist eine Region, die mit einer Anschluss-Endstruktur versehen ist, die die Durchschlagsfestigkeit des Halbleiterbauteils 10 verbessert. Die periphere Region 12 ist eine Region, die die Emitter-Elektrode 21 mit Ausnahme einer Region, in der die Gate-Elektrode 22 ausgebildet ist, umgibt. Die Gate-Elektrode 22 ist in einer Region vorgesehen, die von der Zellregion 11 und der peripheren Region 12 umgeben ist.
  • Die periphere Region 12 weist zwei Gate-Finger 23A und 23B, eine Emitter-Erweiterung 24, einen Feldbegrenzungsring (FLR, „field limiting ring“) 25 und einen Äquipotentialring 26 auf. Die Emitter-Elektrode 21, die Gate-Elektrode 22, die Gate-Finger 23A und 23B, die Emitter-Erweiterung 24, der Feldbegrenzungsring 25 und der Äquipotentialring 26 teilen sich einen gemeinsamen Metallfilm. Dieser Metallfilm ist beispielsweise aus einem Material hergestellt, das AlCu (eine Legierung aus Aluminium und Kupfer) enthält. In der vorliegenden Ausführungsform entsprechen die Gate-Finger 23A und 23B, die Emitter-Erweiterung 24, der Feldbegrenzungsring 25 und der Äquipotentialring 26 einem peripheren Elektrodenabschnitt.
  • Die zwei Gate-Finger 23A und 23B sind dazu eingerichtet, Zellen, die sich an einem von der Gate-Elektrode 22 getrennten Abschnitt der Emitter-Elektrode 21 befinden, problemlos mit Strom von der Gate-Elektrode 22 zu versorgen. Die zwei Gate-Finger 23A und 23B sind mit der Gate-Elektrode 22 integriert. Die zwei Gate-Finger 23A und 23B sind mit dem einen der beiden Enden der Gate-Elektrode 22 in der y-Richtung verbunden, das näher an der Bauteil-Seitenoberfläche 10c ist.
  • Der Gate-Finger 23A erstreckt sich von der Gate-Elektrode 22 aus in Richtung der Bauteil-Seitenoberfläche 10a und ist dazu ausgebildet, die Emitter-Elektrode 21 von der Bauteil-Seitenoberfläche 10c, der Bauteil-Seitenoberfläche 10a und der Bauteil-Seitenoberfläche 10d aus zu umgeben. Der Gate-Finger 23B erstreckt sich von der Gate-Elektrode 22 aus in Richtung der Bauteil-Seitenoberfläche 10b und ist dazu ausgebildet, die Emitter-Elektrode 21 von der Bauteil-Seitenoberfläche 10c, der Bauteil-Seitenoberfläche 10b und der Bauteil-Seitenoberfläche 10d aus zu umgeben. Das distale Ende des Gate-Fingers 23A und das distale Ende des Gate-Fingers 23B liegen einander durch einen Spalt in der x-Richtung beabstandet in einem Abschnitt gegenüber, der näher an der bauelementseitigen Oberfläche 10d angeordnet ist als die Emitter-Elektrode 21.
  • Die Emitter-Erweiterung 24 ist ein mit der Emitter-Elektrode 21 integrierter Abschnitt, der die Form eines Loops bzw. einer Schlaufe aufweist, um die beiden Gate-Finger 23A und 23B zu umgeben.
  • Der Feldbegrenzungsring 25 ist eine Anschluss-Endstruktur, die die Durchschlagsspannung des Halbleiterbauteils 10 erhöht, und ist außerhalb der Emitter-Erweiterung 24 angeordnet. Der Feldbegrenzungsring 25 weist die Form eines Loops bzw. einer Schlaufe auf, der bzw. die die Emitter-Elektrode 21 und die Gate-Elektrode 22 umgibt. In der vorliegenden Ausführungsform weist der Feldbegrenzungsring 25 die Form eines geschlossenen Loops bzw. einer geschlossenen Schlaufe auf. Der Feldbegrenzungsring 25 hat die Funktion, die Durchschlagsspannung des Halbleiterbauteils 10 durch Abschwächung des elektrischen Feldes in der peripheren Region 12 und durch Begrenzung der Wirkung von externen Ionen zu erhöhen.
  • Der Äquipotentialring 26 ist eine Anschluss-Endstruktur, die die Durchschlagsspannung des Halbleiterbauteils 10 erhöht, und weist die Form eines Loops bzw. einer Schlaufe auf, um den Feldbegrenzungsring 25 zu umgeben. Wie in 1 dargestellt, ist der Äquipotentialring 26 an dem äußersten Teil der Bauteil-Hauptoberfläche 10s ausgebildet. In der vorliegenden Ausführungsform weist der Äquipotentialring 26 die Form eines geschlossenen Loops bzw. einer geschlossenen Schlaufe auf. Der Äquipotentialring 26 hat die Funktion, die Durchschlagsspannung des Halbleiterbauteils 10 zu erhöhen.
  • Wie in 1 dargestellt, weist das Halbleiterbauteil 10 einen Passivierungsfilm 13 auf, der die Emitter-Elektrode 21, die Gate-Elektrode 22, die zwei Gate-Finger 23A und 23B, die Emitter-Erweiterung 24, den Feldbegrenzungsring 25 und den Äquipotentialring 26 bedeckt. Der Passivierungsfilm 13 ist ein Schutzfilm, der das Halbleiterbauteil 10 gegenüber der Außenseite des Halbleiterbauteils 10 schützt. Der Passivierungsfilm 13 ist ein organischer Isolierfilm, der beispielsweise aus einem Material hergestellt ist, das Polyimid (PI) enthält. Der Passivierungsfilm 13 bedeckt die zwei Gate-Finger 23A und 23B, die Emitter-Erweiterung 24, den Feldbegrenzungsring 25 und den Äquipotentialring 26. Somit weist die periphere Region 12 den Passivierungsfilm 13 auf.
  • Der Passivierungsfilm 13 weist eine erste Öffnung 14 und eine zweite Öffnung 15 auf. Die erste Öffnung 14 legt einen Teil der Emitter-Elektrode 21 frei. Dadurch wird ein Emitter-Elektroden-Pad 16 ausgebildet. Die zweite Öffnung 15 legt einen Großteil der Gate-Elektrode 22 frei. Dadurch wird ein Gate-Elektroden-Pad 17 ausgebildet. Wie vorstehend beschrieben, bilden die Öffnungen 14 und 15 ein Pad zum Bonden eines leitenden bzw. leitfähigen Elements (nicht dargestellt) von der Außenseite des Halbleiterbauteils 10 aus.
  • 3 zeigt schematisch ein Beispiel für eine Querschnittsstruktur eines Teils der Zellregion 11. 3 zeigt einige der Elemente des Halbleiterbauteils 10 in der Zellregion 11 der Einfachheit halber ohne Schraffurlinien.
  • Wie in 3 dargestellt, weist das Halbleiterbauteil 10 ein Halbleitersubstrat 30 auf. Das Halbleitersubstrat 30 ist beispielsweise aus einem Material hergestellt, das ein n--Typ-Si (Silizium) enthält. Das Halbleitersubstrat 30 weist eine Dicke von beispielsweise 50 µm oder mehr und 200 µm oder weniger auf.
  • Das Halbleitersubstrat 30 weist eine Substratkopfoberfläche 30s und eine Substratrückoberfläche 30r an gegenüberliegenden Seiten in der z-Richtung auf. Somit ist die z-Richtung die Dickenrichtung des Halbleitersubstrats 30.
  • Das Halbleitersubstrat 30 weist eine Struktur auf, in der eine p+-Typ-Kollektorschicht 31, eine n-Typ-Pufferschicht 32 und eine n--Typ-Driftschicht 33 in dieser Reihenfolge von der Substratrückoberfläche 30r aus in Richtung der Substratkopfoberfläche 30s gestapelt sind. Die Kollektor-Elektrode 29 ist auf der Substratrückoberfläche 30r ausgebildet. Die Kollektor-Elektrode 29 ist im Wesentlichen über die gesamte Substratrückoberfläche 30r ausgebildet. Die Oberfläche der Kollektor-Elektrode 29 auf der gegenüberliegenden Seite der Substratrückoberfläche 30r bildet die Bauteil-Rückoberfläche 10r des Halbleiterbauteils 10.
  • In der vorliegenden Ausführungsform ist die z-Richtung die Dickenrichtung der Driftschicht 33. Somit ist eine Betrachtung in der z-Richtung auch eine Betrachtung in der Dickenrichtung der Driftschicht 33. Die Driftschicht 33 entspricht einer ersten Halbleiterschicht. Somit ist eine Betrachtung in der z-Richtung auch eine Betrachtung in der ersten Halbleiterschicht.
  • Der p-Typ-Dotierstoff der Kollektorschicht 31 ist beispielsweise Bor (B), Aluminium (Al) oder dergleichen. Die Verunreinigungskonzentration der Kollektorschicht 31 liegt beispielsweise in einem Bereich von 1 × 1015 cm-3 bis 2 × 1019 cm-3.
  • Der n-Typ-Dotierstoff von jeder der Pufferschicht 32 und der Driftschicht 33 ist beispielsweise Stickstoff (N), Phosphor (P), Arsen (As) oder dergleichen. Die Verunreinigungskonzentration der Pufferschicht 32 liegt beispielsweise in einem Bereich von 1 × 1015 cm-3 bis 5 × 1017 cm-3. Die Verunreinigungskonzentration der Driftschicht 33 ist niedriger als die der Pufferschicht 32 und liegt beispielsweise in einem Bereich von 1 × 1013 cm-3 bis 5 × 1014 cm-3.
  • Eine p-Typ-Basisregion 34 ist auf der Kopfoberfläche der Driftschicht 33, d. h. der Substratkopfoberfläche 30s, ausgebildet. Die Basisregion 34 ist im Wesentlichen über die gesamte Kopfoberfläche der Substratkopfoberfläche 30s ausgebildet. Die Verunreinigungskonzentration der Basisregion 34 ist höher als die der Driftschicht 33 und liegt beispielsweise in einem Bereich von 1 × 1016 cm-3 bis 1 × 1018 cm-3. Die Tiefe der Basisregion 34 von der Substratkopfoberfläche 30s liegt beispielsweise in einem Bereich von 1,0 µm bis 4,0 µm.
  • Auf der Kopfoberfläche der Basisregion 34 (Substratkopfoberfläche 30s) in der Zellregion 11 sind Gräben („trenches“) 35 nebeneinander angeordnet. Die Gräben 35 erstrecken sich beispielsweise in der y-Richtung und sind in der x-Richtung voneinander getrennt. Dadurch werden Streifen von Hauptzellen 11A definiert. Das Intervall zwischen benachbarten Gräben 35 in der x-Richtung (Abstand zwischen den Mitten bzw. Zentren der Gräben 35) liegt beispielsweise in einem Bereich von 1,5 µm bis 7,0 µm. Die Breite jedes Grabens 35 (Ausdehnung eines Grabens 35 in der x-Richtung) liegt beispielsweise in einem Bereich von 0,5 µm bis 3,0 µm. Jeder Graben 35 erstreckt sich durch die Basisregion 34 in der z-Richtung bis zu der Mitte der Driftschicht 33. Die Gräben 35 können in einem Gittermuster ausgebildet sein, um eine Matrix der Hauptzellen 11 A zu definieren.
  • Des Weiteren sind n+-Typ-Emitterregionen 36 auf der Kopfoberfläche der Basisregion 34 (Substratkopfoberfläche 30s) in der Zellregion 11 ausgebildet. Die Emitterregionen 36 sind an gegenüberliegenden Seiten jedes Grabens 35 in der x-Richtung angeordnet. Genauer gesagt, sind die Emitterregionen 36 in der Anordnungsrichtung der Gräben 35 an gegenüberliegenden Seiten jedes Grabens 35 in der Basisregion 34 angeordnet. Somit sind zwei Emitterregionen 36 in der x-Richtung zwischen in der x-Richtung benachbarten Gräben 35 voneinander beabstandet. Die Tiefe jeder Emitterregion 36 liegt beispielsweise in einem Bereich von 0,2 µm bis 0,6 µm. Die Verunreinigungskonzentration jeder Emitterregion 36 ist höher als die der Basisregion 34 und liegt beispielsweise in einem Bereich von 1 × 1019 cm-3 bis 5 × 1020 cm-3.
  • Zusätzlich sind p+-Typ-Basiskontaktregionen 37 auf der Kopfoberfläche der Basisregion 34 (Substratkopfoberfläche 30s) in der Zellregion 11 ausgebildet. Die Basiskontaktregionen 37 sind in der x-Richtung benachbart zu den Emitterregionen 36 angeordnet. Genauer gesagt, sind die Basiskontaktregionen 37 zwischen zwei in der x-Richtung benachbarten Emitterregionen 36 angeordnet, die zwischen in der x-Richtung benachbarten Gräben 35 angeordnet sind. Jede Basiskontaktregion 37 kann tiefer sein als die Emitterregion 36. Jede Basiskontaktregion 37 weist eine Tiefe von beispielsweise 0,2 µm oder mehr und 1,6 µm oder weniger auf. Die Verunreinigungskonzentration jeder Basiskontaktregion 37 ist höher als die der Basisregion 34 und liegt beispielsweise in einem Bereich von 5 × 1018 cm-3 bis 1 × 1020 cm-3.
  • Der Isolierfilm 38 ist integral mit der Wandoberfläche jedes Grabens 35 und mit der Kopfoberfläche des Substrats 30s ausgebildet. Somit ist der Isolierfilm 38 auf der Kopfoberfläche der Driftschicht 33 ausgebildet. Der Isolierfilm 38 weist beispielsweise Siliziumoxid (SiO2) auf. Die Dicke des Isolierfilms 38 beträgt beispielsweise 1100 Angström oder mehr und 1300 Angström oder weniger. Der Isolierfilm 38 in der Zellregion 11 kann auch als Gate-Isolierfilm bezeichnet werden.
  • Ein beispielsweise aus Polysilizium oder dergleichen hergestelltes Elektrodenmaterial ist in jedem Graben 35 unter dem Isolierfilm 38 eingebettet. Das in jedem Graben 35 eingebettete Elektrodenmaterial ist elektrisch mit der Gate-Elektrode 22 (Gate-Fingern 23A und 23B) oder der Emitter-Elektrode 21 verbunden. Das heißt, das in den Gräben 35 eingebettete Elektrodenmaterial bildet Gate-Gräben 22Aund Emitter-Gräben 21A aus. In der vorliegenden Ausführungsform sind die Gate-Gräben 22A und die Emitter-Gräben 21A alternierend in der Anordnungsrichtung der Gräben 35 angeordnet. In der vorliegenden Ausführungsform sind die Gate-Gräben 22A und die Emitter-Gräben 21A mit dem Elektrodenmaterial bis zu den offenen Enden der Gräben 35 eingebettet.
  • Ein Zwischenisolierfilm 39 ist auf einer Kopfoberfläche 38s des Isolierfilms 38 ausgebildet, der auf der Substratkopfoberfläche 30s ausgebildet ist. Der Zwischenisolierfilm 39 weist beispielsweise SiO2 auf. Die Dicke des Zwischenisolierfilms 39 ist größer als die des Isolierfilms 38 und beträgt beispielsweise 3000 Angström oder mehr und 15000 Angström oder weniger.
  • Die Emitter-Elektrode 21 ist auf dem Zwischenisolierfilm 39 ausgebildet. Das heißt, der Zwischenisolierfilm 39 ist ein Zwischenschichtisolierfilm, der den Raum zwischen der Emitter-Elektrode 21 und jedem Gate-Graben 22A sowie den Raum zwischen der Emitter-Elektrode 21 und jedem Emitter-Graben 21A ausfüllt.
  • Innere Öffnungen 51 erstrecken sich sowohl durch den Zwischenisolierfilm 39 als auch durch den Isolierfilm 38 an Positionen, die in der z-Richtung die Basiskontaktregionen 37 überlappen. Die inneren Öffnungen 51 legen die Basiskontaktregionen 37 von dem Zwischenisolierfilm 39 und dem Isolierfilm 38 frei. Die inneren Öffnungen 51 bilden Kontaktlöcher aus, die es der Emitter-Elektrode 21 ermöglichen, die Basiskontaktregion 37 zu kontaktieren. Es sind mehrere innere Öffnungen 51 vorhanden.
  • Die Emitter-Elektrode 21 weist einen Elektroden-Hauptkörper 21c, der auf einer Kopfoberfläche 39s des Zwischenisolierfilms 39 ausgebildet ist, und eingebettete Elektroden 21b, die in den inneren Öffnungen 51 eingebettet sind, auf. In der vorliegenden Ausführungsform ist der Elektrodenhauptkörper 21c mit jeder eingebetteten Elektrode 21b integriert. Der Elektrodenhauptkörper 21c ist auf jeder eingebetteten Elektrode 21b angeordnet. Der Elektrodenhauptkörper 21c ragt von dem Zwischenisolierfilm 39 aus nach oben bzw. aufwärts. In der vorliegenden Ausführungsform entspricht die Emitter-Elektrode 21 einem Elektrodenabschnitt, und der Elektrodenhauptkörper 21c entspricht einem Stapelteil.
  • Genauer gesagt, weist die Emitter-Elektrode 21 eine Barriere-Metall-Schicht 21e auf. Die Barriere-Metall-Schicht 21e ist auf der Kopfoberfläche 39s des Zwischenisolierfilms 39, einer Wandoberfläche 51a jeder inneren Öffnung 51 und der Kopfoberfläche der Driftschicht 33 (Substratkopfoberfläche 30s) ausgebildet, die von den inneren Öffnungen 51 freigelegt ist. Die Barriere-Metall-Schicht 21e ist beispielsweise durch eine Stapelstruktur aus Titan (Ti) und Titannitrid (TiN) ausgebildet. Somit bildet die Barriere-Metall-Schicht 21e den Abschnitt jeder eingebetteten Elektrode 21b, der die Wandoberfläche 51a und die Substratkopfoberfläche 30s kontaktiert, sowie einen Abschnitt des Elektrodenhauptkörpers 21c, der die Kopfoberfläche 39s des Zwischenisolierfilms 39 kontaktiert, aus. Eine Elektrodenschicht 21f, die aus einem Material hergestellt ist, das AlCu enthält, ist auf die Barriere-Metall-Schicht 21e aufgebracht. Das heißt, die Emitter-Elektrode 21 ist durch die Stapelstruktur der Barriere-Metall-Schicht 21e und der Elektrodenschicht 21f ausgebildet. Somit sind in der vorliegenden Ausführungsform die eingebettete Elektrode 21b und der Elektrodenhauptkörper 21c integral ausgebildet.
  • Eine Barriereschicht 40 ist auf der Emitter-Elektrode 21 ausgebildet. Die Barriereschicht 40 weist die Funktion auf, den Eintritt von externen Ionen aus dem Passivierungsfilm 13 in die Substratkopfoberfläche 30s des Halbleitersubstrats 30 zu begrenzen. Genauer gesagt, weist die Barriereschicht 40 ein Material auf, das einen kleineren Diffusionskoeffizienten für externe Ionen aufweist als der Passivierungsfilm 13. In der vorliegenden Ausführungsform weist die Barriereschicht 40 ein Material auf, das einen kleineren Diffusionskoeffizienten für externe Ionen aufweist als der Zwischenisolierfilm 39. Die Barriereschicht 40 weist ein Material auf, das einen kleineren Diffusionskoeffizienten für externe Ionen aufweist als der Isolierfilm 38. Zusammengefasst, die Barriereschicht 40 weist ein Material mit einem kleineren Diffusionskoeffizienten für externe Ionen auf als jeder von dem Passivierungsfilm 13, dem Zwischenisolierfilm 39, und dem Isolierfilm 38. Mit anderen Worten, der Passivierungsfilm 13 weist ein Material mit einem größeren Diffusionskoeffizienten für externe Ionen auf als die Barriereschicht 40. Die Barriereschicht 40 ist beispielsweise aus einem Material hergestellt, das Siliziumnitrid enthält. In der vorliegenden Ausführungsform weist die Barriereschicht 40 SiN als Siliziumnitrid auf. Die Dicke der Barriereschicht 40 ist geringer als die Dicke des Zwischenisolierfilms 39. Des Weiteren ist die Dicke der Barriereschicht 40 geringer als die Dicke des Passivierungsfilms 13. Die Barriereschicht 40 ist entsprechend der Kopfoberfläche des Elektrodenhauptkörpers 21c der Emitter-Elektrode 21 ausgebildet. Die Barriereschicht 40 weist eine Kopfoberfläche 40s und eine Rückoberfläche 40r auf. Die Kopfoberfläche 40s kontaktiert den Passivierungsfilm 13 (siehe 1), und die Rückoberfläche 40r kontaktiert die Kopfoberfläche des Elektrodenhauptkörpers 21c der Emitter-Elektrode 21. Die Barriereschicht 40 ist auf einem Abschnitt der Emitter-Elektrode 21 ausgebildet, der mit dem Passivierungsfilm 13 bedeckt ist, und ist nicht auf dem Emitter-Elektroden-Pad 16 ausgebildet (siehe 1).
  • In der z-Richtung betrachtet sind der Isolierfilm 38, der Zwischenisolierfilm 39 und die Barriereschicht 40 im Wesentlichen über die gesamte Kopfoberfläche der Bauteil-Hauptoberfläche 10s ausgebildet. Das heißt, der Isolierfilm 38, der Zwischenisolierfilm 39 und die Barriereschicht 40 sind sowohl in der Zellregion 11 als auch in der peripheren Region 12, in der z-Richtung betrachtet, ausgebildet. Obwohl nicht dargestellt, ist die Barriereschicht 40 nicht auf dem Gate-Elektroden-Pad 17 ausgebildet.
  • Die periphere Region 12 wird nun unter Bezugnahme auf die 4 bis 7 im Detail beschrieben.
  • 4 zeigt die Querschnittsstruktur eines Teils der peripheren Region 12. 5 ist eine vergrößerte Ansicht, die einen Teil des Feldbegrenzungsrings 25 und seine Umgebung in der peripheren Region 12 von 4 zeigt. 6 ist eine vergrößerte Ansicht des Gate-Fingers 23A und der Emitter-Erweiterung 24 in der peripheren Region 12 von 4. 7 ist eine vergrößerte Ansicht eines Teils des Äquipotentialrings 26 und seiner Umgebung in der peripheren Region 12 von 4. Die 4 bis 7 zeigen Elemente des Halbleiterbauteils 10 der Einfachheit halber ohne Schraffurlinien.
  • Wie in den 4 bis 7 dargestellt, ist die Driftschicht 33 auch in der peripheren Region 12 ausgebildet. Der Isolierfilm 38Aund der Zwischenisolierfilm 39 sind beide auf der Substratkopfoberfläche 30s des Halbleitersubstrats 30 in der peripheren Region 12 ausgebildet. Somit bedecken der Isolierfilm 38Aund der Zwischenisolierfilm 39 die Kopfoberfläche der Driftschicht 33 in der peripheren Region 12. Der Zwischenisolierfilm 39 ist auf der Kopfoberfläche des Isolierfilms 38A ausgebildet. Der Isolierfilm 38A in der peripheren Region 12 weist den Isolierfilm 38 auf. Der Isolierfilm 38A ist getrennt von dem Isolierfilm 38 in der Zellregion 11 ausgebildet. Des Weiteren ist auf der Kopfoberfläche 39s des Zwischenisolierfilms 39 in der peripheren Region 12 eine Barriereschicht 40 ausgebildet. In der vorliegenden Ausführungsform weist die periphere Region 12 den Isolierfilm 38A, den Zwischenisolierfilm 39 und die Barriereschicht 40 auf. In der vorliegenden Ausführungsform entsprechen der Isolierfilm 38Aund der Zwischenisolierfilm 39 einem peripheren Isolierfilm. In der vorliegenden Ausführungsform entspricht der Isolierfilm 38A einem ersten Isolierfilm, und der Zwischenisolierfilm 39 entspricht einem zweiten Isolierfilm.
  • Wie in 6 dargestellt, weist der Isolierfilm 38A einen substratseitigen Isolierfilm 38B, der auf einer Substratkopfoberfläche 30s des Halbleitersubstrats 30 ausgebildet ist, und den Isolierfilm 38, der auf einer Kopfoberfläche 38Bs des substratseitigen Isolierfilms 38B ausgebildet ist und der als Isolierfilm dient, der auf der dem Substrat gegenüberliegenden Seite angeordnet ist, auf. Das heißt, der Isolierfilm 38A der vorliegenden Ausführungsform ist eine doppelschichtige Stapelstruktur aus dem substratseitigen Isolierfilm 38B und dem Isolierfilm 38. Der substratseitige Isolierfilm 38B ist ein Oxidfilm, der durch thermische Oxidation des Halbleitersubstrats 30 hergestellt ist. Somit ist der auf den Isolierfilm 3 8A gestapelte Zwischenisolierfilm 39 auf der Kopfoberfläche 38s des Isolierfilms 38 ausgebildet. Die Dicke des substratseitigen Isolierfilms 38B beträgt beispielsweise ca. 18000 Angström.
  • Wie in 4 dargestellt, ist in einer zu der Zellregion 11 benachbarten Region in der peripheren Region 12 eine p-Typ-Wannenregion 34A ausgebildet. In gleicher Weise wie die Basisregion 34 ist die Wannenregion 34A auf der Substratkopfoberfläche 30s des Halbleitersubstrats 30 ausgebildet. Die Wannenregion 34A ist teilweise in der Driftschicht 33 ausgebildet. Somit ist die Kopfoberfläche der Wannenregion 34A mit dem Isolierfilm 38Aund dem Zwischenisolierfilm 39 bedeckt. Wie vorstehend beschrieben, bedecken der Isolierfilm 38Aund der Zwischenisolierfilm 39 (beide in 5 gezeigt) die Kopfoberfläche der Driftschicht 33 und die Kopfoberfläche der Wannenregion 34A. In der vorliegenden Ausführungsform ist die Wannenregion 34A dazu ausgebildet, die Emitter-Elektrode 21 zu umgeben. Die Verunreinigungskonzentration der Wannenregion 34A liegt beispielsweise in einem Bereich von 1 × 1016 cm-3 bis 1 × 1018 cm-3.
  • Die Tiefe der Wannenregion 34A in der peripheren Region 12 ist größer als die Basisregion 34 (siehe 3) in der Zellregion 11. Genauer gesagt, ist die Tiefe der Wannenregion 34A in der peripheren Region 12 größer als die des Grabens 35. In der vorliegenden Ausführungsform erstreckt sich die Wannenregion 34A bis zu einer Position, die in der z-Richtung betrachtet die Peripherie der Emitter-Elektrode 21 überlappt. Das heißt, die Wannenregion 34A ist auch in der Peripherie der Zellregion 11 ausgebildet. Die Barriereschicht 40 (siehe 5) ist an einer Position vorgesehen, die in der z-Richtung betrachtet die Wannenregion 34A überlappt. Die Barriereschicht 40 bedeckt, in der z-Richtung betrachtet, die Wannenregion 34A. In der vorliegenden Ausführungsform ist die Barriereschicht 40 derart ausgebildet, dass sie sich in der z-Richtung betrachtet über den Rand bzw. die Kante der Wannenregion 34A hinaus erstreckt. In der vorliegenden Ausführungsform entspricht die Wannenregion 34A einer zweiten Halbleiterregion eines zweiten Leitfähigkeitstyps.
  • Wie in 4 dargestellt, ist der Feldbegrenzungsring 25 an einer Außenseite der Wannenregion 34A ausgebildet. Der Feldbegrenzungsring 25 weist eine Mehrzahl (in der vorliegenden Ausführungsform vier) von loopförmigen bzw. schlaufenförmigen Leitern („conductors“) und Halbleiterregionen auf, die voneinander getrennt sind.
  • Eine Mehrzahl von (in der vorliegenden Ausführungsform vier) loopförmigen bzw. schlaufenförmigen Schutzringen 25a bis 25d sind auf der Substratkopfoberfläche 30s des Halbleitersubstrats 30 ausgebildet. In der vorliegenden Ausführungsform weisen die Schutzringe 25a bis 25d die Form von geschlossenen Loops bzw. Schleifen auf. Die Schutzringe 25a bis 25d sind teilweise in der Driftschicht 33 ausgebildet. Die Schutzringe 25a bis 25d sind Halbleiterregionen des zweiten Leitfähigkeitstyps (in der vorliegenden Ausführungsform p-Typ), und sind in einer zu der z-Richtung orthogonalen Richtung voneinander getrennt. Die Schutzringe 25a bis 25d sind in der Reihenfolge des Schutzrings 25a, des Schutzrings 25b, des Schutzrings 25c und des Schutzrings 25d von der Emitter-Elektrode 21 aus angeordnet. Die Breite Wge des äußersten Schutzrings 25d ist größer als die Breiten Wg der anderen Schutzringe 25a bis 25c. Der p-Typ-Dotierstoff jedes der Schutzringe 25a bis 25d ist beispielsweise B, Al oder dergleichen. Die Verunreinigungskonzentration jedes der Schutzringe 25a bis 25d ist beispielsweise die gleiche wie die Verunreinigungskonzentration der Wannenregion 34A und liegt beispielsweise in einem Bereich von 1 × 1016 cm-3 bis 1 × 1018 cm-3. In diesem Fall können die Schutzringe 25a bis 25d und die Wannenregion 34A in dem gleichen Prozess ausgebildet werden. In der vorliegenden Ausführungsform entsprechen die Schutzringe 25a bis 25d der zweiten Halbleiterregion des zweiten Leitfähigkeitstyps. Die Breite Wge des Schutzrings 25d kann beliebig verändert werden. In einem Beispiel kann die Breite Wge des Schutzrings 25d gleich den Breiten Wg der Schutzringe 25a bis 25c sein.
  • Der Feldbegrenzungsring 25 weist Feldplatten 25e bis 25h auf, die entsprechend den Schutzringen 25a bis 25d angeordnet sind. In der z-Richtung betrachtet ist die Feldplatte 25e so angeordnet, dass sie den Schutzring 25a überlappt, die Feldplatte 25f ist so angeordnet, dass sie den Schutzring 25b überlappt, die Feldplatte 25g ist so angeordnet, dass sie den Schutzring 25c überlappt, und die Feldplatte 25h ist so angeordnet, dass sie den Schutzring 25d überlappt. Die Feldplatte 25e kontaktiert den Schutzring 25a, die Feldplatte 25f kontaktiert den Schutzring 25b, die Feldplatte 25g kontaktiert den Schutzring 25c, und die Feldplatte 25h kontaktiert den Schutzring 25d. In der vorliegenden Ausführungsform entsprechen die Feldplatten 25e bis 25h einem peripheren Elektrodenabschnitt.
  • 5 ist eine vergrößerte Ansicht der Schutzringe 25a und 25b und der Feldplatten 25e und 25f des Feldbegrenzungsrings 25 und ihrer Umgebung. Der Schutzring 25a und die Feldplatte 25e weisen die gleiche Struktur auf wie die Schutzringe 25b, 25c und die Feldplatten 25f, 25g. Der Schutzring 25d und die Feldplatte 25h weisen die gleiche Struktur auf wie der Schutzring 25a und die Feldplatte 25e, mit der Ausnahme, dass die Feldplatte 25h sich nach außen erstreckt. Daher werden die Strukturen des Schutzrings 25a und der Feldplatte 25e nachstehend beschrieben, und die Strukturen der Schutzringe 25b bis 25d und der Feldplatten 25f bis 25h werden nicht beschrieben.
  • Eine periphere Öffnung 52 erstreckt sich sowohl durch den Zwischenisolierfilm 39 als auch durch den Isolierfilm 38A an einer Position, die den Schutzring 25a des Z des Zwischenisolierfilms 39 und des Isolierfilms 38A, in einer Ansicht der Barriereschicht 40 in der z-Richtung überlappt. In der z-Richtung betrachtet, ist die offene Fläche der peripheren Öffnung 52 kleiner als die Fläche der Kopfoberfläche des Schutzrings 25a. Das heißt, die periphere Öffnung 52 bildet ein Kontaktloch zum Freilegen des Teils der Kopfoberfläche des Schutzrings 25a aus, der mit der Feldplatte 25e in Kontakt gelangt.
  • Wie in 5 dargestellt, ist der Abschnitt des Isolierfilms 38A, der die periphere Öffnung 52 ausbildet, bei Annäherung an eine Wandoberfläche 52a der peripheren Öffnung 52 zu der Driftschicht 33 hin geneigt. In der vorliegenden Ausführungsform weist das offene Ende des Isolierfilms 38A einen gekrümmten Abschnitt 38j auf. Der gekrümmte Abschnitt 38j ist in Richtung der Öffnungsmitte der periphere Öffnung 52 zu der Driftschicht 33 hin gekrümmt. Der Zwischenisolierfilm 39 bedeckt den gekrümmten Abschnitt 38j.
  • Die Feldplatte 25e erstreckt sich in die periphere Öffnung 52 und kontaktiert den Schutzring 25a.
  • Die Feldplatte 25e weist eine eingebettete Elektrode 27 in der peripheren Öffnung 52 und einen Plattenhauptkörper 28 mit einem Vorsprung 28a auf, der seitwärts aus bzw. von der peripheren Öffnung 52 auf dem Zwischenisolierfilm 39 vorragt. In der vorliegenden Ausführungsform ist der Vorsprung 28a auf der Kopfoberfläche 39s des Zwischenisolierfilms 39 ausgebildet.
  • Genauer gesagt, weist die Feldplatte 25e eine Barriere-Metall-Schicht 25m auf. Die Barriere-Metall-Schicht 25m ist auf der Kopfoberfläche 39s des Zwischenisolierfilms 39, der Wandoberfläche 52a der peripheren Öffnung 52, und der Kopfoberfläche der Driftschicht 33 (Substratkopfoberfläche 30s) ausgebildet, die an der peripheren Öffnung 52 offen ist. Die Barriere-Metall-Schicht 25m ist beispielsweise durch eine Stapelstruktur aus Ti und TiN ausgebildet. Somit bildet die Barriere-Metall-Schicht 25m einen Abschnitt der eingebetteten Elektrode 27, der die Wandoberfläche 52a und die Kopfoberfläche der Driftschicht 33 kontaktiert, und einen Abschnitt des Plattenhauptkörpers 28, der die Kopfoberfläche 39s des Zwischenisolierfilms 39 kontaktiert, aus. Eine Elektrodenschicht 25n, die aus einem Material hergestellt ist, das AlCu enthält, ist auf der Barriere-Metall-Schicht 25m vorgesehen. Das heißt, die Feldplatte 25e ist durch die Stapelstruktur der Barriere-Metall-Schicht 25m und der Elektrodenschicht 25n ausgebildet. Somit sind in der vorliegenden Ausführungsform die eingebettete Elektrode 27 und der Plattenhauptkörper 28 integral ausgebildet.
  • Der Plattenhauptkörper 28 ist auf der eingebetteten Elektrode 27 angeordnet. Der Plattenhauptkörper 28 ragt von dem Zwischenisolierfilm 39 aus in die der Driftschicht 33 entgegengesetzte Richtung. Das heißt, der Plattenhauptkörper 28 ragt von dem Zwischenisolierfilm 39 aus nach oben bzw. aufwärts. Der Vorsprung 28a bildet einen Abschnitt des Plattenhauptkörpers 28 aus, der sich von der peripheren Öffnung 52 aus nach außen erstreckt. Genauer gesagt, in der z-Richtung betrachtet, bildet der Vorsprung 28a einen Abschnitt aus, der sich von der peripheren Öffnung 52 aus nach außen erstreckt, und zwar in einer Richtung, die orthogonal zu der Richtung ist, in der sich die Feldplatte 25e erstreckt, d. h. ein Abschnitt, der sich von der peripheren Öffnung 52 aus in der Breitenrichtung der Feldplatte 25e nach außen erstreckt. In der vorliegenden Ausführungsform bedeckt der Vorsprung 28a, in der z-Richtung betrachtet, den gesamten Schutzring 25a. Der Vorsprung 28a weist einen Abschnitt auf, der sich, in der z-Richtung betrachtet, über den Rand bzw. die Kante des Schutzrings 25a hinaus erstreckt.
  • Der Plattenhauptkörper 28 weist eine geneigte Oberfläche 28b auf, die mit Annäherung an das äußere Ende der Feldplatte 25e in der Breitenrichtung zu der Kopfoberfläche 39s des Zwischenisolierfilms 39 hin gekrümmt und geneigt ist. In der vorliegenden Ausführungsform ist der Plattenhauptkörper 28 durch Nassätzung hergestellt. Somit wird der Plattenhauptkörper 28 während des Nassätzens verarbeitet und geformt.
  • Genauer gesagt weist die Feldplatte 25e eine Kopfoberfläche 25s, die der Teil der Feldplatte 25e ist, der am weitesten von dem Zwischenisolierfilm 39 entfernt ist, und eine gekrümmte Oberfläche 28c, die die Kopfoberfläche 25s und die geneigte Oberfläche 28b verbindet, auf. Die Kopfoberfläche 25s ist beispielsweise eine Oberfläche, die der gleichen Richtung wie die Kopfoberfläche 39s des Zwischenisolierfilms 39 zugewandt ist, und überlappt in der z-Richtung betrachtet die periphere Öffnung 52. Die gekrümmte Oberfläche 28c weist eine nach oben bzw. aufwärts gewölbte Oberfläche auf, die die Kopfoberfläche 25s und die geneigte Oberfläche 28b glatt bzw. stetig verbindet.
  • Wie in den 3 und 5 dargestellt, ist eine Dicke TB der Feldplatte 25e geringer als eine Dicke TA der Emitter-Elektrode 21.
  • Die Dicke TB der Feldplatte 25e ist der Abstand in der z-Richtung zwischen der distalen Endoberfläche der eingebetteten Elektrode 27, die eine Kontaktregion 25p kontaktiert, und der Kopfoberfläche 25s der Feldplatte 25e. Das heißt, die Dicke TB ist die Dicke des dicksten Abschnitts der Feldplatte 25e. In der vorliegenden Ausführungsform ist die Dicke TB der Feldplatte 25e eine durchschnittliche Dicke, wenn die Dicke der Feldplatte 25e an einer Anzahl von Orten bzw. Stellen in der Feldplatte 25e gemessen wird.
  • Die Dicke TA (siehe 3) der Emitter-Elektrode 21 ist der Abstand in der z-Richtung zwischen der distalen Endoberfläche der eingebetteten Elektrode 21b, die die Basiskontaktregion 37 kontaktiert, und einer Kopfoberfläche 21s der Emitter-Elektrode 21. Das heißt, die Dicke TA ist die Dicke des dicksten Abschnitts der Emitter-Elektrode 21. In der vorliegenden Ausführungsform ist die Dicke TA der Emitter-Elektrode 21 eine durchschnittliche Dicke, wenn die Dicke der Emitter-Elektrode 21 an einer Anzahl von Orten bzw. Stellen in der Emitter-Elektrode 21 gemessen wird.
  • Die Definition der Dicke TB der Feldplatte 25e ist nicht auf die durchschnittliche Dicke beschränkt und kann wie folgt geändert werden. Die Dicke TB der Feldplatte 25e kann die maximale Dicke sein, wenn die Dicke der Feldplatte 25e an einer Anzahl von Orten bzw. Stellen in der Feldplatte 25e gemessen wird, oder kann die minimale Dicke sein, wenn die Dicke der Feldplatte 25e an einer Anzahl von Stellen in der Feldplatte 25e gemessen wird.
  • Die Definition der Dicke TA der Emitter-Elektrode 21 kann ebenfalls wie folgt geändert werden. Die Dicke TA der Emitter-Elektrode 21 kann die maximale Dicke sein, wenn die Dicke der Emitter-Elektrode 21 an einer Anzahl von Orten bzw. Stellen in der Emitter-Elektrode 21 gemessen wird, oder kann die minimale Dicke sein, wenn die Dicke der Emitter-Elektrode 21 an einer Anzahl von Orten bzw. Stellen in der Emitter-Elektrode 21 gemessen wird.
  • Eine Dicke T1 des Vorsprungs 28a der Feldplatte 25e ist geringer als eine Dicke T2 des Elektrodenhauptkörpers 21c der Emitter-Elektrode 21. Die Dicke T1 des Vorsprungs 28a beträgt beispielsweise 3 µm oder weniger, und vorzugsweise 2 µm oder weniger. Noch bevorzugter beträgt die Dicke T1 des Vorsprungs 28a ca. 1 µm.
  • Die Dicke T1 des Vorsprungs 28a ist der Abstand in der z-Richtung zwischen der Kopfoberfläche 39s des Zwischenisolierfilms 39 und der Kopfoberfläche 25s der Feldplatte 25e. Das heißt, die Dicke T1 ist die Dicke des dicksten Abschnitts des Vorsprungs 28a. In der vorliegenden Ausführungsform ist die Dicke T1 des Vorsprungs 28a eine durchschnittliche Dicke, wenn die Dicke des Vorsprungs 28a an einer Anzahl von Orten bzw. Stellen in der Feldplatte 25e gemessen wird.
  • Die Dicke T2 des Elektrodenhauptkörpers 21c ist der Abstand in der z-Richtung zwischen der Kopfoberfläche 39s des Zwischenisolierfilms 39 und der Kopfoberfläche 21s der Emitter-Elektrode 21. Die Kopfoberfläche 21s ist eine Oberfläche der Emitter-Elektrode 21, die der gleichen Richtung zugewandt ist wie die Kopfoberfläche 39s des Zwischenisolierfilms 39. In der vorliegenden Ausführungsform ist die Dicke T2 des Elektrodenhauptkörpers 21c eine durchschnittliche Dicke, wenn die Dicke des Elektrodenhauptkörpers 21c an einer Anzahl von Orten bzw. Stellen in der Emitter-Elektrode 21 gemessen wird.
  • Die Definition der Dicke T1 des Vorsprungs 28a ist nicht auf die durchschnittliche Dicke beschränkt und kann wie folgt geändert werden. Die Dicke T1 des Vorsprungs 28a kann die maximale Dicke sein, wenn die Dicke des Vorsprungs 28a an einer Anzahl von Orten bzw. Stellen in der Feldplatte 25e gemessen wird, oder kann die minimale Dicke sein, wenn die Dicke des Vorsprungs 28a an einer Anzahl von Orten bzw. Stellen in der Feldplatte 25e gemessen wird.
  • Die Definition der Dicke T2 des Elektrodenhauptkörpers 21c kann ebenfalls wie folgt geändert werden. Die Dicke T2 des Elektrodenhauptkörpers 21c kann die maximale Dicke sein, wenn die Dicke des Elektrodenhauptkörpers 21c an einer Anzahl von Orten bzw. Stellen in der Emitter-Elektrode 21 gemessen wird, oder kann die minimale Dicke sein, wenn die Dicke des Elektrodenhauptkörpers 21c an einer Anzahl von Orten bzw. Stellen in der Emitter-Elektrode 21 gemessen wird.
  • Selbst wenn die Dicke T1 des Vorsprungs 28a als die maximale Dicke definiert ist, wenn die Dicke des Vorsprungs 28a an einer Anzahl von Orten bzw. Stellen in der Feldplatte 25e gemessen wird, und die Dicke T2 des Elektrodenhauptkörpers 21c als die minimale Dicke definiert ist, wenn die Dicke des Elektrodenhauptkörpers 21c an einer Anzahl von Orten bzw. Stellen in der Emitter-Elektrode 21 gemessen wird, ist die Dicke T1 des Vorsprungs 28a vorzugsweise geringer als die Dicke T2 des Elektrodenhauptkörpers 21c.
  • Wie in 5 dargestellt, ist die Dicke T1 des Vorsprungs 28a geringer als eine Dicke T3 der Stapelstruktur des Zwischenisolierfilms 39 und des Isolierfilms 38A. Die Dicke T1 des Vorsprungs 28a ist größer als eine Dicke T4 des Zwischenisolierfilms 39. Die Dicke T1 des Vorsprungs 28a kann gleich der Dicke T4 des Zwischenisolierfilms 39 sein.
  • Die Dicke T3 der Stapelstruktur des Zwischenisolierfilms 39 und des Isolierfilms 38A ist der Abstand in der z-Richtung zwischen der Substratkopfoberfläche 30s des Halbleitersubstrats 30 und der Kopfoberfläche 39s des Zwischenisolierfilms 39. In der vorliegenden Ausführungsform ist die Dicke T3 der Stapelstruktur des Zwischenisolierfilms 39 und des Isolierfilms 38A eine durchschnittliche Dicke, wenn die Dicke der Stapelstruktur des Zwischenisolierfilms 39 und des Isolierfilms 38A an einer Anzahl von Orten bzw. Stellen gemessen wird.
  • Die Dicke T4 des Zwischenisolierfilms 39 ist der Abstand in der z-Richtung zwischen der Kopfoberfläche 38s des Isolierfilms 38 und der Kopfoberfläche 39s des Zwischenisolierfilms 39. In der vorliegenden Ausführungsform ist die Dicke T4 des Zwischenisolierfilms 39 eine durchschnittliche Dicke, wenn die Dicke des Zwischenisolierfilms 39 an einer Anzahl von Orten bzw. Stellen gemessen wird.
  • Die Dicke T3 der Stapelstruktur des Zwischenisolierfilms 39 und des Isolierfilms 38A ist nicht auf die vorstehende durchschnittliche Dicke beschränkt und kann wie folgt geändert werden. Die Dicke T3 der Stapelstruktur des Zwischenisolierfilms 39 und des Isolierfilms 38A kann die maximale Dicke sein, wenn die Dicke der Stapelstruktur des Zwischenisolierfilms 39 und des Isolierfilms 38A an einer Anzahl von Orten bzw. Stellen in der peripheren Region 12 gemessen wird, oder die Dicke T3 der Stapelstruktur des Zwischenisolierfilms 39 und des Isolierfilms 38A kann die minimale Dicke sein, wenn die Dicke der Stapelstruktur des Zwischenisolierfilms 39 und des Isolierfilms 38A an einer Anzahl von Orten bzw. Stellen in der peripheren Region 12 gemessen wird.
  • In gleicher Weise wie die Dicke T3 kann auch die Dicke T4 des Zwischenisolierfilms 39 wie folgt geändert werden. Die Dicke T4 des Zwischenisolierfilms 39 kann die maximale Dicke sein, wenn die Dicke des Zwischenisolierfilms 39 an einer Anzahl von Orten bzw. Stellen in der peripheren Region 12 gemessen wird, oder kann die minimale Dicke sein, wenn die Dicke des Zwischenisolierfilms 39 an einer Anzahl von Orten bzw. Stellen in der peripheren Region 12 gemessen wird.
  • Selbst wenn die Dicke T1 des Vorsprungs 28a als die maximale Dicke definiert ist, wenn die Dicke des Vorsprungs 28a an einer Anzahl von Orten bzw. Stellen in der Feldplatte 25e gemessen wird, und die Dicke T3 der Stapelstruktur des Zwischenisolierfilms 39 und des Isolierfilms 38A als die minimale Dicke definiert ist, wenn die Dicke der Stapelstruktur des Zwischenisolierfilms 39 und des Isolierfilms 38A an einer Anzahl von Orten bzw. Stellen in der peripheren Region 12 gemessen wird, ist die Dicke T1 des Vorsprungs 28a vorzugsweise geringer als die Dicke T3 der Stapelstruktur des Zwischenisolierfilms 39 und des Isolierfilms 38A.
  • In der vorliegenden Ausführungsform ist die Dicke T1 des Vorsprungs 28a größer als eine Dicke T5 der Barriereschicht 40. Mit anderen Worten, die Dicke T5 der Barriereschicht 40 ist geringer als die Dicke T1 des Vorsprungs 28a. Die Dicke T1 des Vorsprungs 28a ist größer als eine Dicke T6 des Isolierfilms 38A. Die Dicke T1 des Vorsprungs 28a kann kleiner als oder gleich der Dicke T6 des Isolierfilms 38A sein.
  • Die Dicke T5 der Barriereschicht 40 ist der Abstand in der z-Richtung zwischen der Kopfoberfläche 39s des Zwischenisolierfilms 39 und der Kopfoberfläche 40s der Barriereschicht 40. In der vorliegenden Ausführungsform ist die Dicke T5 der Barriereschicht 40 eine durchschnittliche Dicke, wenn die Dicke der Barriereschicht 40 an einer Anzahl von Orten bzw. Stellen gemessen wird.
  • Die Dicke T6 des Isolierfilms 38 ist der Abstand in der z-Richtung zwischen der Substratkopfoberfläche 30s des Halbleitersubstrats 30 und der Kopfoberfläche 38s des Isolierfilms 38. In der vorliegenden Ausführungsform ist die Dicke T6 des Isolierfilms 38A eine durchschnittliche Dicke, wenn die Dicke des Isolierfilms 38A an einer Anzahl von Orten bzw. Stellen gemessen wird.
  • Die Dicke T5 der Barriereschicht 40 ist nicht auf die durchschnittliche Dicke beschränkt und kann wie folgt geändert werden. Die Dicke T5 der Barriereschicht 40 kann die maximale Dicke sein, wenn die Dicke der Barriereschicht 40 an einer Anzahl von Orten bzw. Stellen in der peripheren Region 12 gemessen wird, oder kann die minimale Dicke sein, wenn die Dicke der Barriereschicht 40 an einer Anzahl von Orten bzw. Stellen in der peripheren Region 12 gemessen wird.
  • Des Weiteren kann die Dicke T6 des Isolierfilms 38A in gleicher Weise wie die Dicke T5 wie folgt geändert werden. Die Dicke T6 des Isolierfilms 38 kann die maximale Dicke sein, wenn die Dicke des Isolierfilms 38A an einer Anzahl von Orten bzw. Stellen in der peripheren Region 12 gemessen wird, oder kann die minimale Dicke sein, wenn die Dicke des Isolierfilms 38A an einer Anzahl von Orten bzw. Stellen in der peripheren Region 12 gemessen wird.
  • Das untere Ende der eingebetteten Elektrode 27 ist in dem oberen Abschnitt des Schutzrings 25a eingebettet. Eine p+-Typ-Kontaktregion 25p ist in einem Abschnitt des Schutzrings 25a ausgebildet, der der eingebetteten Elektrode 27 entspricht. Der p-Typ-Dotierstoff der Kontaktregion 25p ist beispielsweise B, Al oder dergleichen. Die Verunreinigungskonzentration in der Kontaktregion 25p ist höher als die des Schutzrings 25a und liegt beispielsweise in einem Bereich von 5 × 1018 cm-3 bis 1 × 1020 cm-3.
  • Die Barriereschicht 40 ist gestuft, um sowohl den Zwischenisolierfilm 39 als auch die Feldplatte 25e zu bedecken. Die Barriereschicht 40 weist einen Plattenabdeckabschnitt 41 auf, der den Plattenhauptkörper 28 bedeckt. Dort, wo der Plattenabdeckabschnitt 41 die zwei Enden der Feldplatte 25e in der Breitenrichtung bedeckt, sind Stufen 42 ausgebildet. Die Breitenrichtung der Feldplatte 25e ist eine Richtung orthogonal zu der Richtung, in der sich die Feldplatte 25e in der z-Richtung betrachtet erstreckt. Der Vorsprung 28a ragt, in der z-Richtung betrachtet, über den Rand bzw. die Kante des Schutzrings 25a hinaus. Somit ist die Stufe 42 außerhalb des Randes bzw. der Kante des Schutzrings 25a angeordnet. Wenn das distale Ende der Stufe 42 in der Breitenrichtung der Feldplatte 25e außerhalb des Randes bzw. der Kante des Schutzrings 25a angeordnet ist, ist die Stufe 42 außerhalb des Randes bzw. der Kante des Schutzrings 25a angeordnet. In der vorliegenden Ausführungsform ist die gesamte Stufe 42 in der z-Richtung betrachtet außerhalb des Randes bzw. der Kante des Schutzrings 25a angeordnet.
  • Der Plattenabdeckabschnitt 41 der Barriereschicht 40 ist entsprechend der Kopfoberfläche des Plattenhauptkörpers 28 geformt. Das heißt, der Plattenabdeckabschnitt 41 weist eine geneigte Oberfläche 41a, die die geneigte Oberfläche 28b des Plattenhauptkörpers 28 bedeckt, einen gekrümmten Abschnitt 41b, der die gekrümmte Oberfläche 28c des Plattenhauptkörpers 28 bedeckt, und einen Kopfoberflächenabschnitt 41c, der die Kopfoberfläche des Plattenhauptkörpers 28 (z. B. die Kopfoberfläche 25s der Feldplatte 25e) bedeckt, auf. Somit ist der Plattenabdeckabschnitt 41 der Barriereschicht 40 entlang der Kopfoberfläche des Plattenhauptkörpers 28 glatt bzw. stetig gekrümmt. Der Passivierungsfilm 13 ist auf die Barriereschicht 40 gestapelt.
  • Wie in 4 dargestellt, ist die Länge des Vorsprungs 28a der Feldplatte 25h, der sich auf der der Feldplatte 25g gegenüberliegenden Seite erstreckt, größer als die Länge des Vorsprungs 28a der Feldplatte 25e. Ein Abschnitt des Vorsprungs 28a der Feldplatte 25h, der sich auf der gegenüberliegenden Seite der Feldplatte 25g erstreckt, erstreckt sich in der z-Richtung betrachtet über den Schutzring 25d hinaus.
  • Wie in 4 dargestellt, überlappen der Gate-Finger 23A (23B) und die Emitter-Erweiterung 24, in der z-Richtung betrachtet, die Wannenregion 34A. Der Gate-Finger 23A (23B) ist von der Emitter-Elektrode 21 in der Außenrichtung beabstandet.
  • Wie in 6 dargestellt, weist der Gate-Finger 23A eine Gate-Schicht 23a, die auf der Kopfoberfläche 38s des Isolierfilms 38 ausgebildet ist, und einen Gate-Zwischenverbinder 23b, der auf der Kopfoberfläche 40s der Barriereschicht 40 ausgebildet ist, auf.
  • Die Gate-Schicht 23a ist beispielsweise aus Polysilizium hergestellt und umgibt die Emitter-Elektrode 21 von der Bauteil-Seitenoberfläche 10c, der Bauteil-Seitenoberfläche 10a und der Bauteil-Seitenoberfläche 10d aus (siehe 1). Die Gate-Schicht 23a ist von dem Zwischenisolierfilm 39 bedeckt. Ein Oxidfilm 23c ist auf der Gate-Schicht 23a ausgebildet.
  • Der Gate-Zwischenverbinder 23b ist an einer Position vorgesehen, die in der z-Richtung betrachtet die Gate-Schicht 23a überlappt. Der Gate-Zwischenverbinder 23b ist mit der Gate-Elektrode 22 integriert.
  • Eine periphere Öffnung 53 erstreckt sich sowohl durch den Zwischenisolierfilm 39 als auch durch den Oxidfilm 23c an einer dem Gate-Finger 23A in dem Zwischenisolierfilm 39 und dem Oxidfilm 23c entsprechenden Position. Somit liegt die Gate-Schicht 23a durch die periphere Öffnung 53 frei. Der Gate-Zwischenverbinder 23b tritt in die periphere Öffnung 53 ein und kontaktiert die Gate-Schicht 23a. Das heißt, die periphere Öffnung 53 bildet ein Kontaktloch aus, um es dem Gate-Zwischenverbinder 23b zu ermöglichen, die Gate-Schicht 23a zu kontaktieren.
  • Der Gate-Zwischenverbinder 23b weist eine eingebettete Elektrode 23ba, die in der peripheren Öffnung 53 vorgesehen ist, und einen Zwischenverbinder-Hauptkörper 23bb mit einem Vorsprung 23bc, der seitwärts von der eingebetteten Elektrode 23ba aus vorragt und den Zwischenisolierfilm 39 bedeckt, auf.
  • Genauer gesagt, weist der Gate-Zwischenverbinder 23b eine Barriere-Metall-Schicht 23m auf. Die Barriere-Metall-Schicht 23m ist auf der Kopfoberfläche 39s des Zwischenisolierfilms 39, einer die periphere Öffnung 53 ausbildenden Wandoberfläche 53a und der von der peripheren Öffnung 53 freigelegten Kopfoberfläche der Driftschicht 33 (Substratkopfoberfläche 30s) ausgebildet. Die Barriere-Metall-Schicht 23m ist beispielsweise durch eine Stapelstruktur aus Ti und TiN ausgebildet bzw. hergestellt. Somit bildet die Barriere-Metall-Schicht 23m einen Abschnitt der eingebetteten Elektrode 23ba, die die Wandoberfläche 53a, die Kopfoberfläche der Driftschicht 33, kontaktiert, und einen Abschnitt des Zwischenverbinder-Hauptkörpers 23bb, der die Kopfoberfläche 39s des Zwischenisolierfilms 39 kontaktiert, aus. Eine Elektrodenschicht 23n, die aus einem AlCu enthaltenden Material hergestellt ist, ist auf der Barriere-Metall-Schicht 23m vorgesehen. Das heißt, der Gate-Zwischenverbinder 23b wird durch die Stapelstruktur der Barriere-Metall-Schicht 23m und der Elektrodenschicht 23n ausgebildet. Somit sind in der vorliegenden Ausführungsform die eingebettete Elektrode 23ba und der Zwischenverbinder-Hauptkörper 23bb integral ausgebildet.
  • Die Dicke T7 des Vorsprungs 23bc ist gleich der Dicke T1 (siehe 5) des Vorsprungs 28a der Feldplatte 25e. Wenn die Differenz zwischen der Dicke T7 und der Dicke T1 beispielsweise innerhalb von 20% der Dicke T7 liegt, sind die Dicke T7 und die Dicke T1 gleich.
  • Eine Kontaktregion 23d, die eine p+-Halbleiterregion ist, ist in einem Abschnitt ausgebildet, in dem die eingebettete Elektrode 23ba in der Gate-Schicht 23a eingebettet ist. Der p-Typ-Dotierstoff der Kontaktregion 23d ist beispielsweise B, Al oder dergleichen. Die Verunreinigungskonzentration der Kontaktregion 23d ist höher als die der Wannenregion 34A und liegt beispielsweise in einem Bereich von 5 × 1018 cm-3 bis 1 × 1020 cm-3.
  • Der Zwischenverbinder-Hauptkörper 23bb ist auf der eingebetteten Elektrode 23ba angeordnet. Der Zwischenverbinder-Hauptkörper 23bb steht von dem Zwischenisolierfilm 39 an der der Wannenregion 34A gegenüberliegenden Seite vor. Das heißt, der Zwischenverbinder-Hauptkörper 23bb ragt von dem Zwischenisolierfilm 39 aus nach oben bzw. aufwärts. Der Vorsprung 23bc bildet einen Abschnitt des Zwischenverbinder-Hauptkörpers 23bb aus, der sich außerhalb der peripheren Öffnung 53 erstreckt. Genauer gesagt, in der z-Richtung betrachtet, bildet der Vorsprung 23bc einen Abschnitt aus, der sich außerhalb der peripheren Öffnung 53 in einer Richtung orthogonal zu der Richtung erstreckt, in der sich der Gate-Zwischenverbinder 23b erstreckt. Das heißt, der Vorsprung bildet einen Abschnitt aus, der sich außerhalb der peripheren Öffnung 53 des Gate-Zwischenverbinders 23b in der Breitenrichtung erstreckt. Der Zwischenverbinder-Hauptkörper 23bb ist mit Annäherung an die Außenseite des Gate-Zwischenverbinders 23b in der Breitenrichtung zu der Kopfoberfläche 39s des Zwischenisolierfilms 39 hin geneigt und gekrümmt. Der Zwischenverbinder-Hauptkörper 23bb ist durch Nassätzen hergestellt bzw. ausgebildet. Der Zwischenverbinder-Hauptkörper 23bb ist durch Nassätzen geformt. In der vorliegenden Ausführungsform weist der Zwischenverbinder-Hauptkörper 23bb die gleiche Form auf wie der Plattenhauptkörper 28 der Feldplatte 25e.
  • Die Barriereschicht 40 ist gestuft, um sowohl den Zwischenisolierfilm 39 als auch den Gate-Finger 23A zu bedecken. In der Barriereschicht 40 ist ein Zwischenverbinder-Abdeckabschnitt 43, der den Zwischenverbinder-Hauptkörper 23bb bedeckt, entsprechend der Kopfoberflächenform des Zwischenverbinder-Hauptkörpers 23bb geformt. Der Zwischenverbinder-Abdeckabschnitt 43 der Barriereschicht 40 ist derart geformt, dass er entlang der Kopfoberfläche des Zwischenverbinder-Hauptkörpers 23bb stetig gekrümmt ist. Der Passivierungsfilm 13 ist auf die Barriereschicht 40 gestapelt.
  • Die Emitter-Erweiterung 24 ist aus einem Metallfilm auf der Kopfoberfläche 40s der Barriereschicht 40 ausgebildet. Die Emitter-Erweiterung 24 ist in der Peripherie der Wannenregion 34A ausgebildet.
  • Eine periphere Öffnung 54 erstreckt sich durch den gesamten Zwischenisolierfilm 39 und den Isolierfilm 38 hindurch an einer der Emitter-Erweiterung 24 in dem Zwischenisolierfilm 39 und dem Isolierfilm 38 entsprechenden Position. Somit liegt die Wannenregion 34A durch die periphere Öffnung 54 frei. Die Emitter-Erweiterung 24 tritt in die periphere Öffnung 54 ein und kontaktiert die Wannenregion 34A. Das heißt, die periphere Öffnung 54 bildet ein Kontaktloch aus, das es der Emitter-Erweiterung 24 ermöglicht, die Wannenregion 34A zu kontaktieren.
  • Die Emitter-Erweiterung 24 weist eine eingebettete Elektrode 24a, die in der peripheren Öffnung 54 eingebettet ist, und einen Zwischenverbinder-Hauptkörper 24b, der einen seitwärts von der eingebetteten Elektrode 24a vorstehenden Vorsprung 24c aufweist und der den Zwischenisolierfilm 39 bedeckt, auf.
  • Genauer gesagt, weist die Emitter-Erweiterung 24 eine Barriere-Metall-Schicht 24m auf. Die Barriere-Metall-Schicht 24m ist auf der Kopfoberfläche 39s des Zwischenisolierfilms 39, einer die periphere Öffnung 54 ausbildenden Wandoberfläche 54a und der von der peripheren Öffnung 54 freigelegten Kopfoberfläche der Driftschicht 33 (Substratkopfoberfläche 30s) ausgebildet. Die Barriere-Metall-Schicht 24m ist beispielsweise durch eine Stapelstruktur aus Ti und TiN ausgebildet. Somit bildet die Barriere-Metall-Schicht 24m einen Abschnitt der eingebetteten Elektrode 24a aus, der mit der Wandoberfläche 54a, der Kopfoberfläche der Driftschicht 33 und dem Abschnitt des Zwischenverbinder-Hauptkörpers 24b, der die Kopfoberfläche 39s des Zwischenisolierfilms 39 kontaktiert, in Kontakt ist. Eine Elektrodenschicht 24n, die aus einem AlCu enthaltenden Material hergestellt ist, ist auf der Barriere-Metall-Schicht 24m ausgebildet. Das heißt, die Emitter-Erweiterung 24 ist durch die Stapelstruktur der Barriere-Metall-Schicht 24m und der Elektrodenschicht 24n ausgebildet. Somit sind in der vorliegenden Ausführungsform die eingebettete Elektrode 24a und der Zwischenverbinder-Hauptkörper 24b integral ausgebildet.
  • Der Vorsprung 24c ist, in der z-Richtung betrachtet, in der Wannenregion 34A angeordnet. Eine Dicke T8 des Vorsprungs 24c ist gleich der Dicke T1 (siehe 5) des Vorsprungs 28a der Feldplatte 25e. Wenn die Differenz zwischen der Dicke T8 und der Dicke T1 beispielsweise innerhalb von 20 % der Dicke T8 liegt, ist die Dicke T8 gleich der Dicke T1.
  • Das untere Ende der eingebetteten Elektrode 24a ist in dem oberen Abschnitt der Wannenregion 34A eingebettet. Eine p+-Typ-Kontaktregion 34B ist in einem Abschnitt der Wannenregion 34A ausgebildet, der der eingebetteten Elektrode 24a entspricht. Der p-Typ-Dotierstoff der Kontaktregion 34B ist beispielsweise B, Al oder dergleichen. Die Verunreinigungskonzentration der Kontaktregion 34B ist höher als die der Wannenregion 34A und liegt beispielsweise in einem Bereich von 5 × 1018 cm-3 bis 1 × 1020 cm-3.
  • Der Zwischenverbinder-Hauptkörper 24b ist auf der eingebetteten Elektrode 24a angeordnet. Der Zwischenverbinder-Hauptkörper 24b ragt von der der Wannenregion 34A gegenüberliegenden Seite des Zwischenisolierfilms 39 vor. Das heißt, der Zwischenverbinder-Hauptkörper 24b ragt von dem Zwischenisolierfilm 39 nach oben bzw. aufwärts. Der Vorsprung 24c bildet den Abschnitt des Zwischenverbinder-Hauptkörpers 24b aus, der sich außerhalb der peripheren Öffnung 54 erstreckt. Genauer gesagt, in der z-Richtung betrachtet, bildet der Vorsprung 24c einen Abschnitt aus, der sich außerhalb der peripheren Öffnung 54 in einer Richtung orthogonal zu der Richtung erstreckt, in der sich die Emitter-Erweiterung 24 erstreckt, d.h. einen Abschnitt, der sich außerhalb der peripheren Öffnung 54 der Emitter-Erweiterung 24 in der Breitenrichtung erstreckt. Der Zwischenverbinder-Hauptkörper 24b ist mit Annäherung an die Außenseite der Emitter-Erweiterung 24 in der Breitenrichtung zu der Kopfoberfläche 39s des Zwischenisolierfilms 39 hin geneigt und gekrümmt geformt. Der Zwischenverbinder-Hauptkörper 24b ist durch Nassätzen hergestellt. Der Zwischenverbinder-Hauptkörper 24b ist durch Nassätzen geformt. In der vorliegenden Ausführungsform weist der Zwischenverbinder-Hauptkörper 24b die gleiche Form auf wie der Plattenhauptkörper 28 der Feldplatte 25e.
  • Die Barriereschicht 40 ist gestuft, um sowohl den Zwischenisolierfilm 39 als auch die Emitter-Erweiterung 24 zu bedecken. In der Barriereschicht 40 ist der Zwischenverbinder-Abdeckabschnitt 44, der den Zwischenverbinder-Hauptkörper 24b abdeckt, entsprechend der Kopfoberfläche des Zwischenverbinder-Hauptkörpers 24b geformt. Der Zwischenverbinder-Abdeckabschnitt 44 der Barriereschicht 40 ist derart geformt, dass er entlang der Kopfoberfläche des Zwischenverbinder-Hauptkörpers 24b stetig gekrümmt ist. Der Passivierungsfilm 13 ist auf die Barriereschicht 40 gestapelt.
  • Wie in 4 dargestellt, ist der Äquipotentialring 26 an der äußeren Seite des Feldbegrenzungsrings (Feldbegrenzungsring) 25 ausgebildet.
  • Wie in 7 dargestellt, weist der Äquipotentialring 26 eine Kanalstoppregion 26a des ersten Leitfähigkeitstyps (n+-Typ), die auf der Kopfoberfläche der Driftschicht 33 (Substratkopfoberfläche 30s) ausgebildet ist, einen internen Zwischenverbinder 26b, der in dem Isolierfilm 38 und dem Zwischenisolierfilm 39 angeordnet ist, und einen Kopfoberflächen-Zwischenverbinder 26c auf der Kopfoberfläche 39s des Zwischenisolierfilms 39 auf.
  • Die Kanalstoppregion 26a erstreckt sich von einer Position aus, die, in der z-Richtung betrachtet, den Kopfoberflächen-Zwischenverbinder 26c überlappt, zu der Bauteil-Seitenoberfläche 10a. Die Kanalstoppregion 26a ist außerhalb des internen Zwischenverbinders 26b (nahe der Bauteil-Seitenoberfläche 10a) angeordnet. Die Verunreinigungskonzentration der Kanalstoppregion 26a ist beispielsweise die gleiche wie die Verunreinigungskonzentration der Emitterregion 36 (siehe 3) und liegt in einem Bereich von 1 × 1019 cm-3 bis 5 × 1020 cm-3. In diesem Fall wird die Kanalstoppregion 26a beispielsweise in dem gleichen Prozess wie die Emitterregion 36 ausgebildet.
  • Der innere Zwischenverbinder 26b ist auf der Kopfoberfläche 38s des Isolierfilms 38 angeordnet und von dem Zwischenisolierfilm 39 bedeckt. Der innere Zwischenverbinder 26b ist aus einem Elektrodenmaterial wie Polysilizium hergestellt. Der innere Zwischenverbinder 26b wird nach dem gleichen Prozess wie die Gate-Schicht 23a (siehe 5) des Gate-Fingers 23A ausgebildet. Ein Oxidfilm 26d ist auf der Kopfoberfläche des inneren Zwischenverbinders 26b ausgebildet.
  • Eine periphere Öffnung 55 ist an einer Position vorgesehen, die der Kanalstoppregion 26a in der Barriereschicht 40, dem Zwischenisolierfilm 39 und dem Oxidfilm 23c entspricht. Die periphere Öffnung 55 erstreckt sich in der z-Richtung durch den Zwischenisolierfilm 39, den Isolierfilm 38 und den substratseitigen Isolierfilm 38B. Dadurch ist die Kanalstoppregion 26a durch die periphere Öffnung 55 freigelegt. Der Kopfoberflächen-Zwischenverbinder 26c tritt in die periphere Öffnung 55 ein und kontaktiert die Kanalstoppregion 26a. Das heißt, die periphere Öffnung 55 bildet ein Kontaktloch aus, das es dem Kopfoberflächen-Zwischenverbinder 26c ermöglicht, die Kanalstoppregion 26a zu kontaktieren.
  • Eine periphere Öffnung 56 ist an einer Position angeordnet, die dem inneren Zwischenverbinder 26b in der Barriereschicht 40, dem Zwischenisolierfilm 39 und dem Oxidfilm 26d entspricht. In der peripheren Öffnung 56 erstreckt sich der innere Zwischenverbinder 26b sowohl durch den Zwischenisolierfilm 39 als auch durch den Oxidfilm 26d in der z-Richtung. Somit ist der innere Zwischenverbinder 26b durch die periphere Öffnung 56 freigelegt. Der Kopfoberflächen-Zwischenverbinder 26c tritt in die periphere Öffnung 56 ein und kontaktiert den inneren Zwischenverbinder 26b. Das heißt, die periphere Öffnung 56 bildet ein Kontaktloch aus, das es dem Kopfoberflächen-Zwischenverbinder 26c ermöglicht, den inneren Zwischenverbinder 26b zu kontaktieren.
  • Der Kopfoberflächen-Zwischenverbinder 26c weist zwei eingebettete Elektroden 26f und 26g und einen Zwischenverbinder-Hauptkörper 26i auf, der einen seitwärts von den eingebetteten Elektroden 26f und 26g vorstehenden und den Zwischenisolierfilm 39 überlappenden Vorsprung 26h aufweist.
  • Genauer gesagt, weist der Kopfoberflächen-Zwischenverbinder 26c eine Barriere-Metall-Schicht 26m auf. Die Barriere-Metall-Schicht 26m ist auf der Kopfoberfläche 39s des Zwischenisolierfilms 39, einer Wandoberfläche 55a der peripheren Öffnung 55, der Kopfoberfläche der Driftschicht 33 (Substratkopfoberfläche 30s), die in die periphere Öffnung 55 mündet, einer Wandoberfläche 56a der peripheren Öffnung 56 und der Kopfoberfläche des inneren Zwischenverbinders 26b, der in die periphere Öffnung 56 mündet, ausgebildet. Somit bildet die Barriere-Metall-Schicht 26m einen Abschnitt der eingebetteten Elektrode 26f, der die Wandoberfläche 55a kontaktiert, und einen Abschnitt, der die Kopfoberfläche der Kanalstoppregion 26a kontaktiert, aus. Die Barriere-Metall-Schicht 26m bildet einen Abschnitt der eingebetteten Elektrode 26g, der die Wandoberfläche 56a kontaktiert, und einen Abschnitt, der die Kopfoberfläche des inneren Zwischenverbinders 26b kontaktiert, aus. Die Barriere-Metall-Schicht 26m bildet einen Abschnitt des Zwischenverbinder-Hauptkörpers 26i aus, der die Kopfoberfläche 39s des Zwischenisolierfilms 39 kontaktiert. Die Barriere-Metall-Schicht 26m ist beispielsweise durch eine Stapel struktur aus Ti und TiN ausgebildet. Eine Elektrodenschicht 26n, die aus einem Material, das AlCu enthält, ausgebildet ist, ist auf der Barriere-Metall-Schicht 26m angeordnet. Das heißt, der Kopfoberflächen-Zwischenverbinder 26c ist durch die Stapelstruktur der Barriere-Metall-Schicht 26m und der Elektrodenschicht 26n ausgebildet. In der vorliegenden Ausführungsform sind die eingebetteten Elektroden 26f und 26g somit integral mit dem Zwischenverbinder-Hauptkörper 26i ausgebildet.
  • Die eingebettete Elektrode 26f ist an einer Position angeordnet, die, in der z-Richtung betrachtet, sowohl die Kanalstoppregion 26a als auch den Zwischenverbinder-Hauptkörper 26i überlappt. Die eingebettete Elektrode 26f erstreckt sich in der z-Richtung durch die gesamten Isolierfilme 38 und 38B auf der Kanalstoppregion 26a und durch den Zwischenisolierfilm 39 auf dem Isolierfilm 38 hindurch.
  • Die eingebettete Elektrode 26g überlappt sowohl den inneren Zwischenverbinder 26b als auch den Zwischenverbinder-Hauptkörper 26i, in der z-Richtung betrachtet. Die eingebettete Elektrode 26g ist innerhalb der eingebetteten Elektrode 26f angeordnet. Die eingebettete Elektrode 26g erstreckt sich in der z-Richtung sowohl durch den Oxidfilm 26d auf dem inneren Zwischenverbinder 26b als auch durch den Zwischenisolierfilm 39. In der vorliegenden Ausführungsform ist die eingebettete Elektrode 26g in dem oberen Abschnitt des inneren Zwischenverbinders 26b eingebettet.
  • Der Zwischenverbinder-Hauptkörper 26i ist auf den eingebetteten Elektroden 26f und 26g angeordnet. Der Zwischenverbinder-Hauptkörper 26i ragt von dem Zwischenisolierfilm 39 aus in eine der Driftschicht 33 entgegengesetzte Richtung. Das heißt, der Zwischenverbinder-Hauptkörper 26i ragt von dem Zwischenisolierfilm 39 aus nach oben bzw. aufwärts. Der Vorsprung 26h bildet, in der z-Richtung betrachtet, das Ende des Zwischenverbinder-Hauptkörpers 26i und den Abschnitt des Zwischenverbinder-Hauptkörpers 26i zwischen der eingebetteten Elektrode 26f und der eingebetteten Elektrode 26g aus. Genauer gesagt, in der z-Richtung betrachtet, bildet der Vorsprung 26h die zwei Enden in einer Richtung orthogonal zu der Richtung, in der sich der Kopfoberflächen-Zwischenverbinder 26c erstreckt, oder die zwei Enden des Kopfoberflächen-Zwischenverbinders 26c in der Breitenrichtung, und einen Abschnitt zwischen der eingebetteten Elektrode 26f und der eingebetteten Elektrode 26g in einer Richtung, in der sich der Kopfoberflächen-Zwischenverbinder 26c erstreckt, aus.
  • Die Dicke T9 des Vorsprungs 26h ist gleich der Dicke T1 (siehe 5) des Vorsprungs 28a der Feldplatte 25e. Wenn die Differenz zwischen der Dicke T9 und der Dicke T1 beispielsweise innerhalb von 20% der Dicke T8 liegt, sind die Dicke T9 und die Dicke T1 gleich.
  • Die Barriereschicht 40 ist gestuft, um sowohl den Zwischenisolierfilm 39 als auch den Kopfoberflächen-Zwischenverbinder 26c zu bedecken. In der Barriereschicht 40 ist der den Zwischenverbinder-Abdeckabschnitt 26i, der den Zwischenverbinder-Hauptkörper 26i bedeckt, entsprechend der Kopfoberfläche des Zwischenverbinder-Hauptkörpers 26i geformt. Der Zwischenverbinder-Abdeckabschnitt 45 der Barriereschicht 40 ist derart geformt, dass er entlang der Kopfoberflächenform des Zwischenverbinder-Hauptkörpers 26i stetig gekrümmt ist. Der Passivierungsfilm 13 ist auf die Barriereschicht 40 gestapelt.
  • Wie in den 4 bis 7 dargestellt, ist die periphere Region 12 von dem Passivierungsfilm 13 bedeckt. Das heißt, die Barriereschicht 40 ist von dem Passivierungsfilm 13 in der z-Richtung betrachtet bedeckt. Somit ist die Barriereschicht 40 zwischen dem Passivierungsfilm 13 und der Driftschicht 33 angeordnet. Der Passivierungsfilm 13 ist in der z-Richtung betrachtet oberhalb des Zwischenisolierfilms 39 angeordnet und überlappt den Zwischenisolierfilm 39. Das heißt, der Passivierungsfilm 13 bedeckt den Zwischenisolierfilm 39.
  • Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterbauteils
  • Ein Verfahren zum Herstellen des Halbleiterbauteils 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird nun unter Bezugnahme auf die 8 bis 21 beschrieben. Das Halbleiterbauteil 10 ist in den 8 bis 21 der Einfachheit halber vereinfacht dargestellt. Daher können sich die in den 8 bis 21 gezeigten Elemente des Halbleiterbauteils 10 in Form und Größe von den in den 1 bis 7 gezeigten Elementen des Halbleiterbauteils 10 unterscheiden. Die 8 bis 21 veranschaulichen die Herstellungsschritte für einen Teil der Zellregion 11 und einen Teil des Feldbegrenzungsrings 25. Ein Verfahren zum Herstellen eines einzigen Halbleiterbauteils 10 wird unter Bezugnahme auf die 8 bis 21 beschrieben. Das Verfahren zum Herstellen des Halbleiterbauteils 10 der vorliegenden Ausführungsform ist nicht auf das Herstellen eines einzigen Halbleiterbauteils 10 beschränkt. Somit kann das Verfahren zum Herstellen mehrerer Halbleiterbauteile 10 verwendet werden.
  • Das Verfahren zum Herstellen des Halbleiterbauteils 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform weist einen Schritt des Bereitstellens eines Halbleitersubstrats 830 auf, das aus einem Material hergestellt ist, das Si enthält. Das Halbleitersubstrat 830 weist eine n--Typ-Driftschicht 33 als eine Halbleiterschicht eines ersten Leitfähigkeitstyps auf. Die Driftschicht 33 ist über das gesamte Halbleitersubstrat 830 ausgebildet. Das Halbleitersubstrat 830 weist eine Substratkopfoberfläche 830s und eine Substratrückoberfläche (nicht dargestellt) an gegenüberliegenden Seiten in der Dickenrichtung (z-Richtung) auf. Somit ist die Substratkopfoberfläche 830s die Kopfoberfläche der Driftschicht 33. Die Driftschicht 33 ist über das gesamte Halbleitersubstrat 830 ausgebildet. Somit ist die Driftschicht 33 sowohl in der Zellregion 11 als auch in der peripheren Region 12 ausgebildet. In der vorliegenden Ausführungsform entspricht der Schritt des Ausbildens des Halbleitersubstrats 830 einem Ausbilden einer ersten Halbleiterschicht eines ersten Leitfähigkeitstyps in der peripheren Region.
  • Wie in 8 dargestellt, weist das Verfahren zum Herstellen des Halbleiterbauteils 10 der vorliegenden Ausführungsform einen Schritt des Ausbildens eines substratseitigen Isolierfilms 838B in einem Abschnitt auf, der der peripheren Region 12 in der Substratkopfoberfläche 830s des Halbleitersubstrats 830 entspricht. Der substratseitige Isolierfilm 838B ist ein Isolierfilm, der dem substratseitigen Isolierfilm 38B des Halbleiterbauteils 10 entspricht.
  • Der Schritt des Ausbildens des substratseitigen Isolierfilms 838B weist einen Schritt des thermischen Oxidierens des Halbleitersubstrats 830 zum Ausbilden einer ersten Isolierschicht auf der Substratkopfoberfläche 830s, einen Schritt des Nassätzens der ersten Isolierschicht und einen Schritt des Trockenätzens der ersten Isolierschicht auf.
  • Genauer gesagt, wird das Halbleitersubstrat 830 zunächst thermisch oxidiert, um einen Oxidfilm auf der gesamten Kopfoberfläche des Halbleitersubstrats 830 auszubilden. In diesem Fall ist der Oxidfilm ein Siliziumoxidfilm (SiO2). Anschließend wird ein Abschnitt des Oxidfilms auf der Substratkopfoberfläche 830s des Halbleitersubstrats 830, mit Ausnahme der peripheren Region 12, entfernt. Genauer gesagt, wird der Oxidfilm zunächst nass geätzt und in seiner Dicke reduziert. Eine Maske wird verwendet, um die Dicke des Oxidfilms in der peripheren Region 12 teilweise zu reduzieren. Anschließend wird der Oxidfilm trocken geätzt und entfernt. In der peripheren Region 12 wird ein von einer Maske freiliegender Abschnitt durch Trockenätzen entfernt. Durch die vorstehenden Schritte wird der substratseitige Isolierfilm 838B auf der Substratkopfoberfläche 830s des Halbleitersubstrats 830 ausgebildet. In der vorliegenden Ausführungsform weist der Schritt des Ausbildens des substratseitigen Isolierfilms 838B einen Schritt des Ausbildens der ersten Isolierschicht (Oxidfilm) durch thermisches Oxidieren sowohl der Substratkopfoberfläche der ersten Halbleiterschicht als auch der Kopfoberfläche der zweiten Halbleiterregion und einen Schritt des Nassätzens und anschließend des Trockenätzens der ersten Isolierschicht auf.
  • Wie in 9 dargestellt, weist das Verfahren zum Herstellen des Halbleiterbauteils 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform einen Schritt des Ausbildens einer p-Typ-Wannenregion 834 als eine Halbleiterregion eines zweiten Leitfähigkeitstyps auf dem Halbleitersubstrat 830 auf. Genauer gesagt werden p-Typ-Verunreinigungen selektiv in die Substratkopfoberfläche 830s des Halbleitersubstrats 830 implantiert. Anschließend wird das Halbleitersubstrat 830 thermisch behandelt, um die p-Typ-Verunreinigungen zu diffundieren. Durch die vorstehenden Schritte wird die Wannenregion 834 ausgebildet. Die Wannenregion 834 wird teilweise in der Driftschicht 33 ausgebildet. Die Kopfoberfläche der Wannenregion 834 bildet die Substratkopfoberfläche 830s und ist somit eine mit der Kopfoberfläche der Driftschicht 33 kontinuierliche Kopfoberfläche. Die Wannenregion 834 weist die Wannenregion 34A und die Schutzringe 25a bis 25d auf (der Schutzring 25d ist in 9 nicht gezeigt). Der Schritt des Ausbildens der Wannenregion 834 in dem Halbleitersubstrat 830 entspricht einem teilweisen Ausbilden einer zweiten Halbleiterregion eines zweiten Leitfähigkeitstyps auf der ersten Halbleiterschicht. Die Wannenregion 834 ist von dem substratseitigen Isolierfilm 838B bedeckt.
  • Wie in 10 dargestellt, weist das Verfahren zum Herstellen des Halbleiterbauteils 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform einen Schritt des Ausbildens einer Mehrzahl von Gräben 835 in einem der Zellregion 11 entsprechenden Abschnitt des Halbleitersubstrats 830 auf. Genauer gesagt, wird zunächst eine Grabenmaske (nicht dargestellt) auf der Substratkopfoberfläche 830s des Halbleitersubstrats 830 ausgebildet. Anschließend wird die Grabenmaske selektiv geätzt. Das heißt, in der z-Richtung betrachtet, wird eine Region der Grabenmaske, in der die Gräben 835 ausgebildet werden sollen, geätzt. Somit wird eine Region der Substratkopfoberfläche 830s des Halbleitersubstrats 830, in der die Gräben 835 ausgebildet werden sollen, von der Grabenmaske freigelegt. Anschließend wird eine Region der Substratkopfoberfläche 830s des Halbleitersubstrats 830, in der die Gräben 835 ausgebildet werden sollen, geätzt. Dadurch werden die Gräben 835 im Halbleitersubstrat 830 ausgebildet.
  • Wie in 11 dargestellt, weist das Verfahren zum Herstellen des Halbleiterbauteils 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform einen Schritt des Ausbildens eines Isolierfilms 838 und einen Schritt des Ausbildens einer Elektrode auf.
  • In dem Schritt des Ausbildens des Isolierfilms 838 wird das Halbleitersubstrat 830 zunächst thermisch oxidiert, um einen Oxidfilm auf der gesamten Kopfoberfläche des Halbleitersubstrats 830, einschließlich der Wandoberfläche jedes Grabens 835, auszubilden. Das heißt, der Isolierfilm 838 ist ein Siliziumoxidfilm (SiO2). Dieser bildet den Isolierfilm 838 in der Zellregion 11 auf der Substratkopfoberfläche 830s des Halbleitersubstrats 830 aus. Der Isolierfilm 838 ist ein Isolierfilm, der dem Isolierfilm 38 entspricht. Der Isolierfilm 838 in der Zellregion 11 ist ein Gate-Isolierfilm und ist auch auf der Wandoberfläche jedes Grabens 835 ausgebildet. In der peripheren Region 12 des Halbleitersubstrats 830 ist der Isolierfilm 838 auf eine Kopfoberfläche 838Bs des substratseitigen Isolierfilms 838B gestapelt. In der vorliegenden Ausführungsform entspricht der Schritt des Ausbildens des substratseitigen Isolierfilms 838B und des Isolierfilms 838 einem Ausbilden eines ersten Isolierfilms.
  • Anschließend wird in dem Schritt des Ausbildens einer Elektrode ein Elektrodenmaterial PS wie Polysilizium in jedem Graben 835 eingebettet und auf der Substratkopfoberfläche 830s des Halbleitersubstrats 830 ausgebildet. Dadurch werden der Gate-Graben 22A und der Emitter-Graben 21A ausgebildet.
  • Wie in 12 dargestellt, weist das Verfahren zum Herstellen des Halbleiterbauteils 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform einen Schritt des Ätzens des Elektrodenmaterials PS und einen Schritt des Ausbildens des Isolierfilms 838 auf dem Elektrodenmaterial PS auf.
  • In dem Schritt des Ätzens des Elektrodenmaterials PS wird das Elektrodenmaterial PS auf der Substratkopfoberfläche 830s des Halbleitersubstrats 830 durch Ätzen entfernt. Obwohl nicht dargestellt, werden das Elektrodenmaterial PS der Gate-Finger 23A und 23B in der peripheren Region 12 und der Gate-Elektrode 22 sowie das Elektrodenmaterial PS des inneren Zwischenverbinders 26b des Äquipotentialrings 26 nicht geätzt.
  • Anschließend werden in dem Schritt des Ausbildens des Isolierfilms 838 auf dem Elektrodenmaterial PS das in jedem Graben 835 eingebettete Elektrodenmaterial PS, das die Gate-Finger 23A und 23B und die Gate-Elektrode 22 ausbildende Elektrodenmaterial PS und das den inneren Zwischenverbinder 26b des Äquipotentialrings 26 ausbildende Elektrodenmaterial PS oxidiert. Dies bildet den Isolierfilm 838 auf jedem Elektrodenmaterial PS aus. Das Elektrodenmaterial PS jedes der Gate-Finger 23A und 23B ist ein Element, das der Gate-Schicht 23a entspricht. Der Isolierfilm 838 auf dem Elektrodenmaterial PS ist ein Film, der dem Oxidfilm 23c jedes der Gate-Finger 23Aund 23B und dem Oxidfilm 26d des inneren Zwischenverbinders 26b des Äquipotentialrings 26 entspricht.
  • Wie in 13 dargestellt, weist das Verfahren zum Herstellen des Halbleiterbauteils 10 der vorliegenden Ausführungsform einen Schritt des Ausbildens der Basisregion 34, der Emitterregion 36 und der Kanalstoppregion 26a auf (siehe 7). Genauer gesagt werden n-Typ- und p-Typ-Dotierstoffe selektiv ionenimplantiert und in einen Abschnitt der Substratkopfoberfläche 830s des Halbleitersubstrats 830 diffundiert, der der Zellregion 11 entspricht. Auf diese Weise werden nacheinander die p-Typ-Basisregion 34, die n+-Typ-Emitterregion 36 und die Kanalstoppregion 26a ausgebildet. Das heißt, die Emitterregion 36 und die Kanalstoppregion 26a werden in dem gleichen Prozess ausgebildet.
  • Wie in 14 dargestellt, weist das Verfahren zum Herstellen des Halbleiterbauteils 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform einen Schritt des Ausbildens eines Zwischenisolierfilms 839 auf. Der Zwischenisolierfilm 839 ist ein Siliziumoxidfilm (SiO2), der über die gesamte Substratkopfoberfläche 830s des Halbleitersubstrats 830 ausgebildet wird, beispielsweise durch chemische Gasphasenabscheidung (CVD). Der Zwischenisolierfilm 839 ist ein Isolierfilm, der dem Zwischenisolierfilm 39 entspricht. Der Zwischenisolierfilm 839 ist auf den Isolierfilm 838 gestapelt. Dies bildet einen Isolierfilm mit einer doppelschichtigen Struktur des Isolierfilms 838 und des Zwischenisolierfilms 839 auf der Substratkopfoberfläche 830s des Halbleitersubstrats 830 in der Zellregion 11 aus. Ein Isolierfilm mit einer dreischichtigen Struktur des substratseitigen Isolierfilms 838B, des Isolierfilms 838 und des Zwischenisolierfilms 839 wird auf der Substratkopfoberfläche 830s des Halbleitersubstrats 830 in der peripheren Region 12 ausgebildet. Wie vorstehend beschrieben, entspricht in der vorliegenden Ausführungsform der Schritt des Ausbildens des substratseitigen Isolierfilms 838B, des Isolierfilms 838 und des Zwischenisolierfilms 839 einem Ausbilden eines Isolierfilms, der eine Mehrzahl von Zellen in einer Zellregion bedeckt, und einem Ausbilden eines peripheren Isolierfilms, der die Kopfoberfläche der ersten Halbleiterschicht und die Kopfoberfläche der zweiten Halbleiterregion bedeckt. Des Weiteren entspricht in der vorliegenden Ausführungsform der Schritt des Ausbildens des substratseitigen Isolierfilms 838B, des Isolierfilms 838 und des Zwischenisolierfilms 839 einem Ausbilden eines peripheren Isolierfilms mit einem Siliziumoxidfilm, der die Kopfoberfläche der ersten Halbleiterschicht und die Kopfoberfläche der zweiten Halbleiterregion bedeckt.
  • Wie in 15 dargestellt, weist das Verfahren zum Herstellen des Halbleiterbauteils 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform einen Schritt des Ausbildens einer Öffnung auf.
  • In der Zellregion 11 werden Öffnungen 861, die sich durch den Zwischenisolierfilm 839 und den Isolierfilm 838 erstrecken, durch Ätzen ausgebildet. Die Öffnungen 861 in der Zellregion 11 legen die Basisregion 34 frei. Die Öffnungen 861 bilden Aussparungen 831 in der Substratkopfoberfläche 830s des Halbleitersubstrats 830 entsprechend der Basisregion 34 aus.
  • In der peripheren Region 12 werden Öffnungen 862, die sich durch den Zwischenisolierfilm 839, den Isolierfilm 838 und den substratseitigen Isolierfilm 838B erstrecken, durch Ätzen ausgebildet. Die Öffnungen 862 in der peripheren Region 12 legen beispielsweise jeden der Schutzringe 25a bis 25d frei. Die Öffnungen 862 bilden Aussparungen 832 in der Substratkopfoberfläche 830s des Halbleitersubstrats 830 entsprechend den Schutzringen 25a bis 25d aus. Andere Öffnungen 862 können die Wannenregion 34A entsprechend den Gate-Fingern 23A und 23B freilegen oder die Wannenregion 34A entsprechend der Emitter-Erweiterung 24 freilegen. Der Schritt des Ausbildens der Öffnung entspricht einem Ausbilden einer Öffnung, die einen Teil der Kopfoberfläche der zweiten Halbleiterregion in dem peripheren Isolierfilm freilegt.
  • Wie in 16 dargestellt, weist das Verfahren zum Herstellen des Halbleiterbauteils 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform einen Schritt des Ausbildens der Basiskontaktregion 37 und der Kontaktregion 25p auf. Genauer gesagt werden die p+-Typ-Basiskontaktregion 37 und die Kontaktregion 25p jeweils durch Ionenimplantation und Diffusion des p-Typ-Dotierstoffs in die Substratkopfoberfläche 830s des Halbleitersubstrats 830 durch die Öffnungen ausgebildet. Obwohl nicht dargestellt, weist das Verfahren zum Herstellen des Halbleiterbauteils 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform einen Schritt des Ausbildens der Kontaktregion 34B an einem Abschnitt auf, der der Emitter-Erweiterung 24 in der Wannenregion 34A entspricht, die von der Öffnung 862 freigelegt ist. Dieser Schritt wird beispielsweise in dem gleichen Schritt durchgeführt wie der Schritt des Ausbildens der Basiskontaktregion 37 und der Kontaktregion 25p.
  • Wie in den 17 und 18 dargestellt, weist das Verfahren zum Herstellen des Halbleiterbauteils 10 der vorliegenden Ausführungsform einen Schritt des Ausbildens der Emitter-Elektrode 21, der Gate-Elektrode 22, der Gate-Finger 23A und 23B, der Emitter-Erweiterung 24, der Feldplatten 25e bis 25h und des Äquipotentialrings 26 auf. In der vorliegenden Ausführungsform entspricht der Schritt des Ausbildens der Emitter-Elektrode 21, der Gate-Elektrode 22, der Gate-Finger 23A und 23B, der Emitter-Erweiterung 24, der Feldplatten 25e bis 25h und des Äquipotentialrings 26 einem Ausbilden eines Elektrodenabschnitts und einem Ausbilden eines peripheren Elektrodenabschnitts. Die 17 und 18 zeigen die Emitter-Elektrode 21 und die Feldplatten 25e bis 25g.
  • Wie in 17 dargestellt, wird eine erste Metallschicht auf der Kopfoberfläche 39s des Zwischenisolierfilms 39 und der Wandoberfläche jeder der Öffnungen 861 und 862 durch Sputtern mittels z. B. Titan (Ti) ausgebildet. Anschließend wird eine zweite Metallschicht auf der ersten Metallschicht durch Sputtern mittels Titannitrid (TiN) ausgebildet. Dies bildet eine Barriere-Metall-Schicht 823 aus. Die Barriere-Metall-Schicht 823 entspricht der Barriere-Metall-Schicht 21e der Emitter-Elektrode 21, der Barriere-Metall-Schicht 23m des Gate-Fingers 23A (23B), der Barriere-Metall-Schicht 24m der Emitter-Erweiterung 24, den Barriere-Metall-Schichten 25m der Feldplatten 25e bis 25h und der Barriere-Metall-Schicht 26m des Äquipotentialrings 26. Das heißt, in der vorliegenden Ausführungsform werden die Barriere-Metall-Schichten 21e, 23m, 24m, 25m, 26m in dem gleichen Schritt ausgebildet.
  • Anschließend werden die eingebetteten Elektroden 821 und eine Elektrodenschicht 822 durch Sputtern mittels AlCu integral ausgebildet. Die eingebetteten Elektroden 821 sind die Abschnitte, die in jeder der Öffnungen 861 und 862 eingebettet sind. Die Elektrodenschicht 822 ist in der z-Richtung betrachtet über dem gesamten Zwischenisolierfilm 39 ausgebildet.
  • Anschließend wird, wie in 18 dargestellt, die Elektrodenschicht 822 geätzt, um die Elektrodenschicht 822 entsprechend der Elektrodenschicht 21f der Emitter-Elektrode 21, der Elektrodenschicht 23n der Gate-Elektrode 22 und der Gate-Finger 23A und 23B, der Elektrodenschicht 24n der Emitter-Erweiterung 24, der Elektrodenschicht 24n der Feldplatten 25e bis 25h und der Elektrodenschicht 26n des Äquipotentialrings 26 auszubilden. Das heißt, in der vorliegenden Ausführungsform werden die Elektrodenschichten 21f, 23n, 24n, 25n, 26n in dem gleichen Schritt ausgebildet. Darüber hinaus werden die eingebetteten Elektroden 21b und der Elektrodenhauptkörper 21c der Emitter-Elektrode 21, die Gate-Elektrode 22, die eingebetteten Elektroden 23ba und der Zwischenverbinder-Hauptkörper 23bb jedes der Gate-Finger 23A und 23B, die eingebetteten Elektroden 24a und der Zwischenverbinder-Hauptkörper 24b der Emitter-Erweiterung 24, die eingebetteten Elektroden 27 und der Platten-Hauptkörper 28 jeder der Feldplatten 25e bis 25h sowie die eingebetteten Elektroden 26f und 26g und der Zwischenverbinder-Hauptkörper 26i des Äquipotentialrings 26 in dem gleichen Schritt ausgebildet. 18 veranschaulicht die Emitter-Elektrode 21 und die Elektrodenschicht 822, die jeder der Feldplatten 25e bis 25g entspricht.
  • Anschließend wird, wie in 19 dargestellt, die Elektrodenschicht 822, die der Emitter-Erweiterung 24, den Feldplatten 25e bis 25h und dem Äquipotentialring 26 entspricht, in ihrer Dicke reduziert, indem beispielsweise die der Emitter-Elektrode 21, der Gate-Elektrode 22, den Gate-Fingern 23A und 23B, der Emitter-Erweiterung 24, den Feldplatten 25e bis 25h und dem Äquipotentialring 26 entsprechende Elektrodenschicht 822 geätzt wird. In der vorliegenden Ausführungsform wird die Elektrodenschicht 822 so geätzt, dass sie beispielsweise eine Dicke von 2 µm oder weniger aufweist. Dadurch werden die Emitter-Erweiterung 24, die Feldplatten 25e bis 25h und der Äquipotentialring 26 ausgebildet. 19 veranschaulicht die Feldplatten 25e bis 25g. Wie vorstehend beschrieben, weist der Schritt des Ausbildens eines peripheren Elektrodenabschnitts einen Schritt des Einstellens der Dicke der Elektrodenschicht 822 entsprechend dem Isolierfilm 38Aund dem Zwischenisolierfilm 39 in der Elektrodenschicht 822 auf weniger als die Dicke der Elektrodenschicht 822 entsprechend dem Isolierfilm 38 und dem Zwischenisolierfilm 39 auf.
  • Wie in 20 dargestellt, weist das Verfahren zum Herstellen des Halbleiterbauteils 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform einen Schritt des Ausbildens einer Barriereschicht 840 auf. Die Barriereschicht 840 ist eine Isolierschicht, die der Barriereschicht 40 des Halbleiterbauteils 10 entspricht. Die Barriereschicht 840 wird aus einem Material mit einem kleineren Diffusionskoeffizienten als der Zwischenisolierfilm 839 und der Isolierfilm 838, 838B ausgebildet bzw. hergestellt. In der vorliegenden Ausführungsform wird in der peripheren Region 12 die Barriereschicht 840 aus einem Siliziumnitrid (SiN) enthaltenden Material vollständig über der Kopfoberfläche 39s des Zwischenisolierfilms 39, den Gate-Fingern 23A und 23B, der Emitter-Erweiterung 24, den Feldplatten 25e bis 25h und dem Äquipotentialring 26 z. B. durch chemische Gasphasenabscheidung (CVD) ausgebildet. Dies bildet die Barriereschicht 840 aus, die gestuft bzw. stufenförmig ist. In der vorliegenden Ausführungsform entspricht der Schritt des Ausbildens der Barriereschicht 840 einem Ausbilden einer gestuften bzw. stufenförmigen Barriereschicht, die einen kleineren Diffusionskoeffizienten als der periphere Isolierfilm aufweist, um sowohl den peripheren Isolierfilm als auch den Vorsprung abzudecken. Der Schritt des Ausbildens der Barriereschicht 840 entspricht einem Ausbilden einer gestuften bzw. stufenförmigen Barriereschicht mit einem Siliziumnitridfilm, um sowohl den peripheren Isolierfilm als auch den Vorsprung zu bedecken.
  • Wie in 21 dargestellt, weist das Verfahren zum Herstellen des Halbleiterbauteils 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform einen Schritt des Ausbildens des Passivierungsfilms 13 auf. Genauer gesagt wird eine Passivierungsschicht aus einem Material mit einem größeren Diffusionskoeffizienten als die Barriereschicht 840, z. B. einem organischen Material wie Polyimid, über die gesamte Substratkopfoberfläche 830s des Halbleitersubstrats 830 in der z-Richtung betrachtet ausgebildet, um die Emitter-Elektrode 21, die Gate-Elektrode 22, die Gate-Finger 23A und 23B, die Feldplatten 25e bis 25h und den Äquipotentialring 26 zu bedecken. Anschließend wird durch Ätzen eine Öffnung ausgebildet, um die Emitter-Elektrode 21 und die Gate-Elektrode 22 freizulegen. Dadurch werden der Passivierungsfilm 13, das Emitter-Elektroden-Pad 16 und das Gate-Elektroden-Pad 17 ausgebildet. Der Passivierungsfilm 13 bedeckt die Barriereschicht 40. In der vorliegenden Ausführungsform entspricht der Schritt des Ausbildens des Passivierungsfilms 13 einem Ausbilden eines Passivierungsfilms, der einen größeren Diffusionskoeffizienten als die Barriereschicht aufweist, auf der Barriereschicht. Des Weiteren entspricht der Schritt des Ausbildens des Passivierungsfilms 13 einem Ausbilden eines aus einem organischen Isolierfilm hergestellten Passivierungsfilms auf der Barriereschicht.
  • Obwohl nicht dargestellt, weist das Verfahren zum Herstellen des Halbleiterbauteils 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform einen Schritt des Ausbildens der Pufferschicht 32, der Kollektorschicht 31, und der Kollektor-Elektrode 29 auf. Genauer gesagt werden die Pufferschicht 32 und die Kollektorschicht 31 nacheinander durch selektives Ionenimplantieren und Diffundieren von n-Typ- und p-Typ-Dotierstoffen in Bezug auf die Substratrückoberfläche des Halbleitersubstrats 830 ausgebildet. Anschließend wird die Kollektor-Elektrode 29 auf der Oberfläche der Kollektorschicht 31 auf der der Pufferschicht 32 gegenüberliegenden Seite ausgebildet. Das Halbleiterbauteil 10 wird durch die vorstehenden Schritte hergestellt. Die 8 bis 21 veranschaulichen einige der Herstellungsschritte des Halbleiterbauteils 10, und das Verfahren zum Herstellen des Halbleiterbauteils 10 kann Schritte aufweisen, die in den 8 bis 21 nicht dargestellt sind.
  • Betrieb der ersten Ausführungsform
  • Der Betrieb des Halbleiterbauteils 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird nun beschrieben.
  • Der Passivierungsfilm 13, der ein organischer Isolierfilm wie Polyimid ist, ist über die gesamte Bauteil-Hauptoberfläche 10s zum Schutz vor externen Ionen ausgebildet. Das heißt, der Passivierungsfilm 13 bedeckt die gesamte periphere Region 12. Der Passivierungsfilm 13 weist jedoch einen großen Diffusionskoeffizienten auf. Daher können externe Ionen in den Passivierungsfilm 13 eindiffundieren und ihn durchdringen.
  • Wenn der Zwischenisolierfilm 39 und die Isolierfilme 38 und 38A, die Siliziumoxidfilme sind, durch die den Passivierungsfilm 13 durchdringenden externen Ionen aufgeladen werden, insbesondere wenn der Zwischenisolierfilm 39 und der Isolierfilm 38A in der peripheren Region 12 (z.B. der Feldbegrenzungsring 25) durch die externen Ionen aufgeladen werden, breitet sich das elektrische Feld in jedem der Schutzringe 25a bis 25d unterschiedlich aus. Dadurch kann die Durchschlagsspannung niedriger werden als die voreingestellte Durchschlagsspannung.
  • Eine Barriereschicht, die einen Siliziumnitridfilm mit einem kleinen Diffusionskoeffizienten aufweist, kann verwendet werden, damit der Zwischenisolierfilm 39 und die Isolierfilme 38 und 38A nicht durch externe Ionen aufgeladen werden. In einem Beispiel, wenn der Feldbegrenzungsring 25 eine Barriereschicht aufweist, kann die Barriereschicht beispielsweise auf der Kopfoberfläche 39s des Zwischenisolierfilms 39 und den Kopfoberflächen der Feldplatten 25e bis 25h ausgebildet werden.
  • Die Kopfoberflächen der Feldplatten 25e bis 25h und die Kopfoberfläche 39s des Zwischenisolierfilms 39 sind jedoch in der z-Richtung an unterschiedlichen Positionen zueinander angeordnet. Daher wird der Abschnitt der Barriereschicht zwischen der Kopfoberfläche 39s des Zwischenisolierfilms 39 und den Kopfoberflächen der Feldplatten 25e bis 25h gestuft sein. Ein Riss kann sich ausbilden, wenn der gestufte Abschnitt der Barriereschicht groß ist. Die Bildung von Rissen kann dazu führen, dass externe Ionen durch die Risse in den Zwischenisolierfilm 39 eindringen und den Zwischenisolierfilm aufladen.
  • In der vorliegenden Ausführungsform sind die Feldplatten 25e bis 25h derart ausgebildet, dass die Dicke T1 des Vorsprungs 28a geringer ist als die Dicke T2 des Elektrodenhauptkörpers 21c der Emitter-Elektrode 21. Somit ist die Stufenform der Barriereschicht 40, die den Vorsprung 28a bedeckt, kleiner als die Stufenform (nicht in 3 dargestellt) der Barriereschicht 40, die den Elektrodenhauptkörper 21c der Emitter-Elektrode 21 bedeckt. Dadurch wird die Bildung von Rissen in dem gestuften Abschnitt der Barriereschicht 40 begrenzt und die Aufladung des Zwischenisolierfilms 39, die bei der Bildung von Rissen durch externe Ionen verursacht würde, eingeschränkt.
  • Vorteile der ersten Ausführungsform
  • Das Halbleiterbauteil 10 der vorliegenden Ausführungsform weist die nachfolgend beschriebenen Vorteile auf.
    1. (1-1) Die Zellregion 11 des Halbleiterbauteils 10 weist die Emitter-Elektrode 21 mit dem Elektrodenhauptkörper 21c auf dem Zwischenisolierfilm 39 auf. Jede der Feldplatten 25e bis 25h, die jeweils die Schutzringe 25a bis 25d kontaktieren, weist den Vorsprung 28a auf dem Zwischenisolierfilm 39 auf. Das Halbleiterbauteil 10 weist den Zwischenisolierfilm 39, die Barriereschicht 40, die gestuft ist, um die Feldplatten 25e bis 25h an den Vorsprüngen 28a zu bedecken, und die einen kleineren Diffusionskoeffizienten als der Zwischenisolierfilm 39 und der Isolierfilm 38 aufweist, und einen Passivierungsfilm 13 auf, der auf die Barriereschicht 40 gestapelt ist und einen größeren Diffusionskoeffizienten als die Barriereschicht 40 aufweist. Die Dicke T1 des Vorsprungs 28a ist geringer als die Dicke T2 des Elektrodenhauptkörpers 21c.
  • Diese Konfiguration begrenzt die Bildung von Rissen an den gestuften Abschnitten der Barriereschicht 40, die die Feldplatten 25e bis 25h bedeckt. Dadurch wird der Durchgang von externen Ionen durch die Barriereschicht 40, der bei der Bildung von Rissen auftreten würde, begrenzt. Folglich wird der Zwischenisolierfilm 39 nicht durch solche externen Ionen aufgeladen. Dadurch werden Potentialänderungen an den Schutzringen 25a bis 25d, die bei einer Aufladung des Zwischenisolierfilms 39 auftreten würden, begrenzt. Dadurch nimmt die Durchschlagsfestigkeit des Halbleiterbauteils 10 nicht ab. Auf die gleiche Weise wird die Rissbildung an den gestuften Abschnitten der Barriereschicht 40 in den Gate-Fingern 23A und 23B, der Emitter-Erweiterung 24 und dem Äquipotentialring 26 begrenzt. Dadurch wird der Durchgang von externen Ionen durch die Barriereschicht 40, der beim Auftreten von Rissen auftreten würde, begrenzt.
  • (1-2) Die Dicke T1 des Vorsprungs 28a jeder der Feldplatten 25e bis 25h ist geringer als die Gesamtdicke T3 der Dicke T6 des Isolierfilms 38A und der Dicke T4 des Zwischenisolierfilms 39.
  • Mit dieser Konfiguration wird eine Rissbildung in den gestuften Abschnitten der Barriereschicht 40, die die Feldplatten 25e bis 25h bedeckt, begrenzt. Dadurch wird der Durchgang von externen Ionen durch die Barriereschicht 40, der beim Auftreten von Rissen auftreten würde, begrenzt.
  • (1-3) In jeder der Feldplatten 25e bis 25h ist der Vorsprung 28a mit der eingebetteten Elektrode 27 integriert.
  • Dadurch können die Feldplatten 25e bis 25h in weniger Schritten ausgebildet werden, als wenn der Vorsprung 28a getrennt von der eingebetteten Elektrode 27 in jeder der Feldplatten 25e bis 25h ausgebildet wird. Dies vereinfacht den Herstellungsprozess der Feldplatten 25e bis 25h.
  • (1-4) Die Vorsprünge 28a der Feldplatten 25e bis 25h bedecken, in der z-Richtung betrachtet, die Ränder bzw. Kanten der Schutzringe 25a bis 25d.
  • Mit dieser Konfiguration sind die gestuften Abschnitte der Barriereschicht 40, die die Feldplatten 25e bis 25h bedeckt, in der z-Richtung betrachtet, von den Rändern bzw. Kanten der Schutzringe 25a bis 25d aus nach außen angeordnet. Selbst wenn in den gestuften Abschnitten der Barriereschicht 40 Risse auftreten, ist es daher weniger wahrscheinlich, dass externe Ionen in die Schutzringe 25a bis 25d eindringen.
  • (1-5) Die Vorsprünge 28a der Feldplatten 25e bis 25h weisen Abschnitte auf, die sich, in der z-Richtung betrachtet, über die Ränder bzw. Kanten der Schutzringe 25a bis 25d hinaus erstrecken.
  • Mit dieser Konfiguration sind die gestuften Abschnitte der Barriereschicht 40, die die Feldplatten 25e bis 25h bedeckt, in der z-Richtung betrachtet außerhalb der Ränder bzw. Kanten der Schutzringe 25a bis 25d angeordnet und von diesen getrennt. Selbst wenn sich in den gestuften Abschnitten der Barriereschicht 40 Risse bilden, werden daher externe Ionen, die in die Schutzringe 25a bis 25d eindringen, begrenzt.
  • (1-6) Der Vorsprung 28a jeder der Feldplatten 25e bis 25h weist die geneigte Oberfläche 28b auf, die derart geneigt ist, dass sie mit Annäherung an das seitwärts gelegene Ende des Vorsprungs 28a näher an den Zwischenisolierfilm 39 heranrückt.
  • Mit dieser Konfiguration ist jeder der gestuften Abschnitte der Barriereschicht 40, die die Feldplatten 25e bis 25h bedeckt, entsprechend der geneigten Oberfläche 28b geformt. Dadurch biegt sich die Barriereschicht 40 an den gestuften Abschnitten der Barriereschicht 40 allmählich durch. Dadurch wird die Bildung von Rissen an den gestuften Abschnitten der Barriereschicht 40 begrenzt.
  • (1-7) Die Feldplatte 25e weist die Kopfoberfläche 25s, die der am weitesten von dem Zwischenisolierfilm 39 entfernte Teil der Feldplatte 25e ist, und die gekrümmte Oberfläche 28c auf, die die Kopfoberfläche 25s und die geneigte Oberfläche 28b verbindet. Die Feldplatten 25f bis 25h weisen ebenfalls die gleiche Form auf.
  • Mit dieser Konfiguration ist die Form der Barriereschicht 40, die die gekrümmte Oberfläche 28c der Feldplatte 25e bedeckt, gekrümmt. Somit biegt sich die Barriereschicht 40 allmählich. Dadurch wird die Bildung von Rissen in den gestuften Abschnitten der Barriereschicht 40 begrenzt. In gleicher Weise wird die Bildung von Rissen in den gestuften Abschnitten der Barriereschicht 40, die die Feldplatten 25f bis 25h bedeckt, begrenzt.
  • (1-8) Die geneigten Oberflächen 28b der Vorsprünge 28a der Feldplatten 25e bis 25h sind gekrümmt.
  • Diese Konfiguration erlaubt es, den Teil des gestuften Abschnitts, der den Zwischenisolierfilm 39 und die geneigte Oberfläche 28b bedeckt, klein zu halten und dadurch die Rissbildung zu begrenzen.
  • (1-9) Die Dicke T5 der Barriereschicht 40 ist geringer als die Dicke T1 des Vorsprungs 28a jeder der Feldplatten 25e bis 25h.
  • Diese Konfiguration erlaubt es, das Halbleiterbauteil 10 in seiner Dicke zu reduzieren. Darüber hinaus ist, obwohl die Barriereschicht 40 dünn ist, die Dicke T1 des Vorsprungs 28a jeder der Feldplatten 25e bis 25h geringer als die Dicke T2 des Elektrodenhauptkörpers 21c der Emitter-Elektrode 21. Dadurch wird die Bildung von Rissen in den gestuften Abschnitten der Barriereschicht 40 begrenzt.
  • (1-10) Der Isolierfilm 38 und der Zwischenisolierfilm 39 sind beide Siliziumoxidfilme. Der Passivierungsfilm 13 ist ein organischer Isolierfilm, der Polyimid enthält, und die Barriereschicht 40 ist ein Siliziumnitridfilm.
  • Mit dieser Konfiguration ist der Diffusionskoeffizient der Barriereschicht 40 kleiner als der des Isolierfilms 38, des Zwischenisolierfilms 39 und des Passivierungsfilms 13. Daraus ergibt sich der gleiche Vorteil wie der Vorteil (1-1).
  • (1-11) Das Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterbauteils 10 umfasst das Vorbereiten des Halbleitersubstrats 830, auf dem die n--Typ-Driftschicht 33 ausgebildet ist, das teilweise Ausbilden der p-Typ-Wannenregion 834 in der Driftschicht 33, das Ausbilden des Isolierfilms 838 und des Zwischenisolierfilms 839 auf der Substratkopfoberfläche 30s des Halbleitersubstrats 30, das Ausbilden der Emitter-Elektrode 21 mit dem Elektrodenhauptkörper 21c auf dem Zwischenisolierfilm 39, das Ausbilden einer Öffnung, die einen Abschnitt der Kopfoberfläche der Wannenregion 834 in dem Isolierfilm 838 und dem Zwischenisolierfilm 839 freilegt, das Ausbilden der Feldplatten 25e bis 25h, die jeweils den Vorsprung 28a aufweisen, der seitwärts von der Öffnung auf dem Zwischenisolierfilm 839 vorragt, wobei die Feldplatten 25e bis 25h einen von der Öffnung freigelegten Abschnitt der Wannenregion 834 kontaktieren, das Ausbilden der Barriereschicht 840, die einen kleineren Diffusionskoeffizienten als der Isolierfilm 838 und der Zwischenisolierfilm 839 aufweist, mit einer gestuften Form, so dass sie sowohl den Zwischenisolierfilm 839 als auch die Feldplatten 25e bis 25h bedeckt, und das Stapeln des Passivierungsfilms 13, der einen größeren Diffusionskoeffizienten als die Barriereschicht 40 aufweist, auf die Barriereschicht 840. In dem Schritt des Ausbildens der Feldplatten 25e bis 25h ist die Dicke T1 des Vorsprungs 28a geringer als die Dicke T2 des Elektrodenhauptkörpers 21c. Daraus ergibt sich der gleiche Vorteil wie der Vorteil (1-1).
  • Zweite Ausführungsform
  • Ein Halbleiterbauteil 10 gemäß einer zweiten Ausführungsform wird nun unter Bezugnahme auf die 22 bis 37 beschrieben. Das Halbleiterbauteil 10 der vorliegenden Ausführungsform unterscheidet sich von dem Halbleiterbauteil 10 der ersten Ausführungsform hinsichtlich der Zwischenverbinderstruktur und der Isolierfilmstruktur. Die folgende Beschreibung fokussiert auf die Unterschiede zu dem Halbleiterbauteil 10 der ersten Ausführungsform. Gleiche Bezugszeichen werden für diejenigen Komponenten verwendet, die gleich sind wie die entsprechenden Komponenten in dem Halbleiterbauteil 10 der ersten Ausführungsform. Solche Komponenten werden nicht im Detail beschrieben.
  • Struktur des Halbleiterbauteils
  • Die Struktur des Halbleiterbauteils gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird nun unter Bezugnahme auf die 22 und 23 beschrieben.
  • 22 zeigt einen Teil der Querschnittsstruktur der Zellregion 11. Wie in 22 dargestellt, unterscheidet sich die Zellregion 11 der vorliegenden Ausführungsform von derjenigen der ersten Ausführungsform hinsichtlich der Zwischenverbinderstruktur der Emitter-Elektrode 21. Daher wird im Folgenden die Zwischenverbinderstruktur der Emitter-Elektrode 21 im Detail beschrieben. Gleiche Bezugszeichen werden für diejenigen Elemente verwendet, die gleich sind wie die entsprechenden Elemente der ersten Ausführungsform. Solche Elemente werden nicht im Detail beschrieben.
  • Wie in 22 dargestellt, weist die Emitter-Elektrode 21 eine eingebettete Elektrode 21b und einen Elektrodenhauptkörper 21c auf, die individuell bzw. einzeln ausgebildet sind. Das heißt, im Gegensatz zur ersten Ausführungsform weist die Emitter-Elektrode 21 eine erste Elektrodenschicht 21g entsprechend der eingebetteten Elektrode 21b und eine zweite Elektrodenschicht 21h entsprechend dem Elektrodenhauptkörper 21c auf.
  • Die erste Elektrodenschicht 21g ist in einem Loch eingebettet, das von der Barriere-Metall-Schicht 21e umgeben ist. Die erste Elektrodenschicht 21g ist beispielsweise aus einem Wolfram (W) enthaltenden Material ausgebildet. In der vorliegenden Ausführungsform ist die obere Endoberfläche der ersten Elektrodenschicht 21g bündig mit der oberen Endoberfläche der Barriere-Metall-Schicht 21e.
  • Der Elektrodenhauptkörper 21c ist auf der eingebetteten Elektrode 21b ausgebildet. Der Elektrodenhauptkörper 21c ist auf der Kopfoberfläche 39s des Zwischenisolierfilms 39 in der gleichen Weise wie in der ersten Ausführungsform gestapelt. Die zweite Elektrodenschicht 21h kontaktiert sowohl die obere Endoberfläche der ersten Elektrodenschicht 21g als auch die obere Endoberfläche der Barriere-Metall-Schicht 21e. Die Dicke T2 des Elektrodenhauptkörpers 21c ist die gleiche wie die Dicke T2 (siehe 3) der ersten Ausführungsform. Die Dicke TA der Emitter-Elektrode 21 ist die gleiche wie die Dicke TA (siehe 3) der ersten Ausführungsform.
  • 23 zeigt einen Teil der Querschnittsstruktur des Feldbegrenzungsrings 25. Die Zwischenverbinderstruktur und die Isolierfilmstruktur jedes Gate-Fingers 23A und 23B und der Emitter-Erweiterung 24 (siehe 4) sind denen des Feldbegrenzungsring 25 ähnlich und werden daher nicht beschrieben.
  • Wie in 23 dargestellt, ist auf der Substratkopfoberfläche 30s des Halbleitersubstrats 30 anstelle des substratseitigen Isolierfilms 38B ein LOCOS-Oxidfilm 60 („local oxidation of silicon“) ausgebildet. Das heißt, in der vorliegenden Ausführungsform weist der Isolierfilm 38A die Stapelstruktur des LOCOS-Oxidfilms 60 und des Isolierfilms 38 auf. Der LOCOS-Oxidfilm 60 weist eine Kopfoberfläche 60s und eine Rückoberfläche 60r an gegenüberliegenden Seiten in der z-Richtung auf. Die Rückoberfläche 60r des LOCOS-Oxidfilms 60 kontaktiert die Substratkopfoberfläche 30s des Halbleitersubstrats 30.
  • Der LOCOS-Oxidfilm 60 weist einen Dickfilmabschnitt 61, einen Dünnfilmabschnitt 62 und einen geneigten Abschnitt 63 auf.
  • Der Dickfilmabschnitt 61 ist ein relativ dicker Abschnitt des LOCOS-Oxidfilms 60 und ist beispielsweise zwischen benachbarten peripheren Öffnungen 52 angeordnet. Der Dünnfilmabschnitt 62 ist ein relativ dünner Abschnitt des LOCOS-Oxidfilms 60, der beispielsweise, in der z-Richtung betrachtet, eine periphere Öffnung 52 überlappt. Somit ist die periphere Öffnung 52 in dem Dünnfilmabschnitt 62 des LOCOS-Oxidfilms 60 angeordnet. Der geneigte Abschnitt 63 ist zwischen dem Dickfilmabschnitt 61 und dem Dünnfilmabschnitt 62 derart angeordnet, dass er den Dickfilmabschnitt 61 und den Dünnfilmabschnitt 62 verbindet. Der geneigte Abschnitt 63 ist so geneigt, dass die Dicke des LOCOS-Oxidfilms 60 zwischen der Kopfoberfläche 60s und der Rückoberfläche 60r von dem Dünnfilmabschnitt 62 zu dem Dickfilmabschnitt 61 hin zunimmt.
  • Der Dickfilmabschnitt 61 ragt in die Substratkopfoberfläche 30s des Halbleitersubstrats 30 hinein. Dadurch wird eine Aussparung 30a ausgebildet, bei der die Substratkopfoberfläche 30s in das Halbleitersubstrat 30 eingelassen ist. Die Konfiguration des LOCOS-Oxidfilms 60 ist beliebig veränderbar. In einem Beispiel kann der Dünnfilmabschnitt 62 des LOCOS-Oxidfilms 60 weggelassen werden. In diesem Fall ist der LOCOS-Oxidfilm 60 durch getrennte Oxidfilme ausgebildet, die jeweils den Dickfilmabschnitt 61 und den geneigten Abschnitt 63 aufweisen.
  • In der vorliegenden Ausführungsform ist der Isolierfilm 38 auf der Kopfoberfläche 60s des LOCOS-Oxidfilms 60 ausgebildet. Der Isolierfilm 38 auf dem LOCOS-Oxidfilm 60 ist entsprechend dem LOCOS-Oxidfilm 60 geformt. Das heißt, der Isolierfilm 38 ist entsprechend dem geneigten Abschnitt 63 des LOCOS-Oxidfilms 60 geneigt geformt. In der vorliegenden Ausführungsform ist der Isolierfilm 38 über die gesamte Kopfoberfläche 60s des LOCOS-Oxidfilms 60 ausgebildet. Der Zwischenisolierfilm 39 ist auf der Kopfoberfläche 38s des Isolierfilms 38 ausgebildet. Der Zwischenisolierfilm 39 bedeckt daher vollständig den Dickfilmabschnitt 61, den Dünnfilmabschnitt 62 und den geneigten Abschnitt 63 des LOCOS-Oxidfilms 60. In der vorliegenden Ausführungsform ist der Zwischenisolierfilm 39 ein Stapel aus zwei Schichten.
  • In der vorliegenden Ausführungsform erstreckt sich die periphere Öffnung 52 durch den Zwischenisolierfilm 39, den Isolierfilm 38 und den LOCOS-Oxidfilm 60. Somit ist der Schutzring 25a von dem Zwischenisolierfilm 39, dem Isolierfilm 38 und dem LOCOS-Oxidfilm 60 durch die periphere Öffnung 52 freigelegt. In der vorliegenden Ausführungsform erstreckt sich die periphere Öffnung 52 durch den Dünnfilmabschnitt 62 des LOCOS-Oxidfilms 60.
  • Die Feldplatte 25e weist eine Elektrodenschicht 70, die auf der Kopfoberfläche 39s des Zwischenisolierfilms 39 und der Wandoberfläche 52a des Isolierfilms 38Aund dem Zwischenisolierfilm 39, welche die periphere Öffnung 52 definieren, ausgebildet ist, und eine eingebettete Elektrode 71 auf, die in der peripheren Öffnung 52 eingebettet ist. In der vorliegenden Ausführungsform sind die Elektrodenschicht 70 und die eingebettete Elektrode 71 getrennt ausgebildet. Beispielsweise ist die Elektrodenschicht 70 aus einem Titannitrid (TiN) enthaltenden Material hergestellt, und die eingebettete Elektrode 71 ist aus einem Wolfram (W) enthaltenden Material hergestellt. Die Elektrodenschicht 70 ist eine Barriere-Metall-Schicht.
  • Die Elektrodenschicht 70 weist eine Elektroden-Kopfoberfläche 70s und eine Elektroden-Rückoberfläche 70r auf, die in entgegengesetzte Richtungen weisen. Die Elektroden-Kopfoberfläche 70s ist eine Oberfläche, die der gleichen Richtung wie die Kopfoberfläche 39s des Zwischenisolierfilms 39 zugewandt ist, und die Elektroden-Rückoberfläche 70r ist eine dem Zwischenisolierfilm 39 zugewandte Oberfläche. In der vorliegenden Ausführungsform kontaktiert die Elektroden-Rückoberfläche 70r die Kopfoberfläche 39s des Zwischenisolierfilms 39.
  • Die Elektrodenschicht 70 weist eine öffnungsseitige Elektrodenschicht 73, die die Wandoberfläche 52a der peripheren Öffnung 52 und die Kopfoberfläche des Schutzrings 25a (Substratkopfoberfläche 30s des Halbleitersubstrats 30) kontaktiert, und einen Vorsprung 74 auf, der sich außerhalb der peripheren Öffnung 52 erstreckt. In der vorliegenden Ausführungsform ist die öffnungsseitige Elektrodenschicht 73 mit dem Vorsprung 74 integriert.
  • Der Vorsprung 74 ist ein Abschnitt, der den Zwischenisolierfilm 39 in der z-Richtung betrachtet bedeckt. In der z-Richtung betrachtet, bildet der Vorsprung 74 einen Abschnitt der Feldplatte 25e aus, der sich außerhalb der peripheren Öffnung 52 in einer Richtung orthogonal zur Erstreckungsrichtung der Feldplatte 25e erstreckt, d.h. einen Abschnitt, der sich außerhalb der peripheren Öffnung 52 in der Breitenrichtung der Feldplatte 25e erstreckt. In der vorliegenden Ausführungsform bedeckt der Vorsprung 74 den gesamten Schutzring 25a, in der z-Richtung betrachtet. Ein Teil des Vorsprungs 74 erstreckt sich in der z-Richtung betrachtet über den Rand bzw. die Kante des Schutzrings 25a hinaus. Der Vorsprung 74, der den Schutzring 25a bedeckt, und der Vorsprung 74, der den Schutzring 25b bedeckt, sind voneinander beabstandet.
  • Die Dicke TB der Feldplatte 25e ist geringer als die Dicke TA der Emitter-Elektrode 21 in der gleichen Weise wie in der ersten Ausführungsform.
  • In der vorliegenden Ausführungsform weist die Elektrodenschicht 70 eine konstante Dicke T10 auf. Somit weist der Vorsprung 74 eine konstante Dicke auf.
  • Die Dicke T10 der Elektrodenschicht 70 ist geringer als die Dicke T2 des Elektrodenhauptkörpers 21c der Emitter-Elektrode 21. Die Dicke T10 der Elektrodenschicht 70 ist geringer als eine Dicke T11 der eingebetteten Elektrode 71. Die Dicke T10 der Elektrodenschicht 70 ist geringer als die Dicke T4 des Zwischenisolierfilms 39. Die Dicke T10 der Elektrodenschicht 70 ist geringer als eine Dicke T12 des Dickfilmabschnitts 61 des LOCOS-Oxidfilms 60. Die Dicke T10 der Elektrodenschicht 70 beträgt beispielsweise 2 µm oder weniger, vorzugsweise weniger als 1 µm. Die Dicke T10 der Elektrodenschicht 70 beträgt beispielsweise 50 nm oder mehr. In der vorliegenden Ausführungsform beträgt die Dicke T10 der Elektrodenschicht 70 ca. 100 nm.
  • Die Dicke T10 der Elektrodenschicht 70 ist die Dicke des Vorsprungs 74, d. h. des Abschnitts der Elektrodenschicht 70, der auf der Kopfoberfläche 39s des Zwischenisolierfilms 39 ausgebildet ist. Die Dicke T10 ist der Abstand in der z-Richtung zwischen der Elektroden-Kopfoberfläche 70s und der Elektroden-Rückoberfläche 70r an dem Vorsprung 74. In der vorliegenden Ausführungsform ist die Dicke T10 der Elektrodenschicht 70 eine durchschnittliche Dicke, wenn die Dicke des Vorsprungs 74 an einer Anzahl von Orten bzw. Stellen in dem Vorsprung 74 der Elektrodenschicht 70 gemessen wird.
  • Die Definition der Dicke T10 der Elektrodenschicht 70 ist nicht auf die durchschnittliche Dicke beschränkt und kann wie folgt geändert werden. Die Dicke T10 der Elektrodenschicht 70 kann die maximale Dicke sein, wenn die Dicke der Elektrodenschicht 70 an einer Anzahl von Orten bzw. Stellen in der Elektrodenschicht 70 gemessen wird, oder kann die minimale Dicke sein, wenn die Dicke der Elektrodenschicht 70 an einer Anzahl von Orten bzw. Stellen in der Elektrodenschicht 70 gemessen wird.
  • Die Dicke T 11 der eingebetteten Elektrode 71 ist der Abstand zwischen der Bodenoberfläche 70b der Elektrodenschicht 70, die auf der Kopfoberfläche des Schutzrings 25a (Substratkopfoberfläche 30s des Halbleitersubstrats 30) ausgebildet ist, und einer oberen Endoberfläche 71a der eingebetteten Elektrode 71. In der vorliegenden Ausführungsform ist die Dicke T 11 der eingebetteten Elektrode 71 eine durchschnittliche Dicke, wenn die Dicke der eingebetteten Elektrode 71 an einer Mehrzahl von Orten bzw. Stellen der eingebetteten Elektrode 71 gemessen wird. In der vorliegenden Ausführungsform ist die Dicke T11 der eingebetteten Elektrode 71 die gleiche wie die Dicke TB der Feldplatte 25e.
  • Die Dicke T12 des Dickfilmabschnitts 61 ist der Abstand zwischen der Kopfoberfläche 60s des Dickfilmabschnitts 61 und der Rückoberfläche 60r, die der Kopfoberfläche 60s gegenüber liegt. Die Rückoberfläche 60r kontaktiert die Aussparung 30a des Halbleitersubstrats 30. Das heißt, die Dicke T12 des Dickfilmabschnitts 61 ist der Abstand zwischen der Substratkopfoberfläche 30s in der Aussparung 30a des Halbleitersubstrats 30 und der Kopfoberfläche 60s des Dickfilmabschnitts 61. Die Dicke T12 des Dickfilmabschnitts 61 ist eine durchschnittliche Dicke, wenn die Dicke des Dickfilmabschnitts 61 an einer Anzahl von Orten bzw. Stellen gemessen wird.
  • Die Definition der Dicke T 11 der eingebetteten Elektrode 71 ist nicht auf die durchschnittliche Dicke beschränkt und kann wie folgt geändert werden. Die Dicke T 11 der eingebetteten Elektrode 71 kann die maximale Dicke sein, wenn die Dicke der eingebetteten Elektrode 71 an einer Anzahl von Orten bzw. Stellen der eingebetteten Elektrode 71 gemessen wird, oder kann die minimale Dicke sein, wenn die Dicke der eingebetteten Elektrode 71 an einer Anzahl von Orten bzw. Stellen der eingebetteten Elektrode 71 gemessen wird.
  • Selbst wenn die Dicke T10 der Elektrodenschicht 70 als die maximale Dicke definiert ist, wenn die Dicke der Elektrodenschicht 70 an einer Anzahl von Orten bzw. Stellen in der Elektrodenschicht 70 gemessen wird, und die Dicke T 11 der eingebetteten Elektrode 71 als die minimale Dicke definiert ist, wenn die Dicke der eingebetteten Elektrode 71 an einer Anzahl von Stellen gemessen wird, ist die Dicke T10 der Elektrodenschicht 70 vorzugsweise geringer als die Dicke T 11 der eingebetteten Elektrode 71.
  • Die Definition der Dicke T12 des Dickfilmabschnitts 61 ist nicht auf die durchschnittliche Dicke beschränkt und kann wie folgt geändert werden. Die Dicke T12 des Dickfilmabschnitts 61 kann die maximale Dicke sein, wenn die Dicke des Dickfilmabschnitts 61 an einer Anzahl von Orten bzw. Stellen in dem Dickfilmabschnitt 61 gemessen wird, oder kann die minimale Dicke sein, wenn die Dicke des Dickfilmabschnitts 61 an einer Anzahl von Orten bzw. Stellen in dem Dickfilmabschnitt 61 gemessen wird.
  • Die Barriereschicht 40 ist gestuft und bedeckt sowohl den Zwischenisolierfilm 39 als auch die Feldplatte 25e. Das heißt, die Barriereschicht 40 weist den Plattenabdeckabschnitt 41 auf, der die Feldplatte 25e bedeckt. Die Stufen 42 sind an Orten bzw. Stellen ausgebildet, an denen der Plattenabdeckabschnitt 41 jedes Ende der Elektrodenschicht 70 in der Breitenrichtung bedeckt. Jede Stufe 42 ist an einer Grenze zwischen dem Zwischenisolierfilm 39 und dem distalen Ende des Vorsprungs 74 der Feldplatte 25e in der Barriereschicht 40 ausgebildet. Der Vorsprung 74 erstreckt sich in der z-Richtung betrachtet über den Rand bzw. die Kante des Schutzrings 25a hinaus. Die Stufe 42 ist also von dem Rand bzw. der Kante des Schutzrings 25a aus nach außen angeordnet.
  • Der Plattenabdeckabschnitt 41 der Barriereschicht 40 ist entsprechend der Kopfoberflächenform der Elektrodenschicht 70 und der oberen Endoberfläche 71a der eingebetteten Elektrode 71 geformt. Der Passivierungsfilm 13 ist auf die Barriereschicht 40 gestapelt.
  • In der vorliegenden Ausführungsform ist die Dicke T5 der Barriereschicht 40 größer als die Dicke T10 der Elektrodenschicht 70. Die Dicke T5 der Barriereschicht 40 ist größer als oder gleich der Dicke des Dünnfilmabschnitts 62 des LOCOS-Oxidfilms 60. Die Dicke T5 der Barriereschicht 40 ist geringer als die Dicke des Dickfilmabschnitts 61 des LOCOS-Oxidfilms 60. Die Dicke T5 der Barriereschicht 40 ist nicht begrenzt und kann z. B. geringer sein als die Dicke des Dünnfilmabschnitts 62 des LOCOS-Oxidfilms 60 oder geringer als die Dicke T10 der Elektrodenschicht 70.
  • Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterbauteils
  • Ein Verfahren zum Herstellen des Halbleiterbauteils 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird nun unter Bezugnahme auf die 24 bis 37 beschrieben. Das Verfahren zum Herstellen des Halbleiterbauteils 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform unterscheidet sich von dem Verfahren zum Herstellen des Halbleiterbauteils 10 gemäß der ersten Ausführungsform darin, wie ein Isolierfilm auf der Substratkopfoberfläche 830s des Halbleitersubstrats 830 ausgebildet wird und wie eine Elektrode ausgebildet wird. Daher konzentriert sich die folgende Beschreibung auf die Unterschiede zur ersten Ausführungsform. Herstellungsschritte, die mit denen der ersten Ausführungsform gleich sind, werden nicht beschrieben. Der Kürze halber wird sich die Beschreibung des Verfahrens zum Herstellen des Halbleiterbauteils 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform auf die Schritte zum Ausbilden der Zellregion 11 und des Feldbegrenzungsrings 25 konzentrieren.
  • Wie in den 24 bis 26 dargestellt, weist das Verfahren zum Herstellen des Halbleiterbauteils 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform einen Schritt des Ausbildens des LOCOS-Oxidfilms 850 auf.
  • Wie in 24 dargestellt, wird zunächst ein Halbleitersubstrat 830, das aus einem Si enthaltenden Material hergestellt ist, bereitgestellt. Auf dem Halbleitersubstrat 830 wird eine Driftschicht 33 ausgebildet. Anschließend wird auf der gesamten Substratkopfoberfläche 830s des Halbleitersubstrats 830 ein Oxidfilm 851 ausgebildet, z. B. durch chemische Gasphasenabscheidung. Der Oxidfilm 851 weist z. B. einen Siliziumoxidfilm (SiO2-Film) auf. Anschließend wird auf der gesamten Kopfoberfläche 851s des Oxidfilms 851 eine Maske 852 ausgebildet, z. B. durch chemische Gasphasenabscheidung. Die Maske 852 weist z. B. einen Siliziumnitridfilm (Si3N4-Film) auf.
  • Als Nächstes wird, wie in 25 dargestellt, die Maske 852 selektiv geätzt. Dadurch wird der Oxidfilm 851 teilweise von der Maske 852 freigelegt. Somit wird die Maske 852 auf einem Teil der Kopfoberfläche der Driftschicht 33 ausgebildet. Anschließend wird, wie in 26 dargestellt, der Oxidfilm 851 thermisch aufgewachsen. Dadurch erhöht sich die Dicke eines Abschnitts des Oxidfilms 851, der nicht mit der Maske 852 bedeckt ist. In einem Abschnitt des Oxidfilms 851, der mit der Maske 852 bedeckt ist, wird der Oxidfilm 851 nicht thermisch aufgewachsen. Infolgedessen wird der Oxidfilm 851 teilweise dick. Durch die vorstehenden Schritte wird der LOCOS-Oxidfilm 850 ausgebildet. Anschließend wird die Maske 852 entfernt.
  • Wie in 27 dargestellt, weist das Verfahren zum Herstellen des Halbleiterbauteils 10 der vorliegenden Ausführungsform einen Schritt des Ausbildens einer p-Typ-Wannenregion 834 auf, die eine Halbleiterregion eines zweiten Leitfähigkeitstyps ist. Genauer gesagt, werden p-Typ-Verunreinigungen selektiv in die Substratkopfoberfläche 830s des Halbleitersubstrats 830 implantiert. Anschließend wird das Halbleitersubstrat 830 thermisch behandelt, um die p-Typ-Verunreinigungen zu diffundieren. Dadurch wird die Wannenregion 834 ausgebildet. Die Wannenregion 834 weist eine Wannenregion 34A (siehe 28) und Schutzringe 25a bis 25d auf. In 27 sind die Schutzringe 25a bis 25c dargestellt.
  • Obwohl nicht dargestellt, weist das Verfahren zum Herstellen des Halbleiterbauteils 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform einen Schritt des Ausbildens des Grabens 835, des Isolierfilms 838, des Gate-Grabens 22A und des Emitter-Grabens 21A, der Basisregion 34, der Emitterregion 36 und der Kanalstoppregion 26a in der Zellregion 11 in der gleichen Weise auf wie in der ersten Ausführungsform. Der Isolierfilm 838 ist über sowohl der Zellregion 11 als auch der peripheren Region 12 ausgebildet. Der Isolierfilm 838 in der peripheren Region 12 ist auf der Kopfoberfläche 851s des Oxidfilms 851 ausgebildet (siehe 28).
  • Wie in 28 dargestellt, weist das Verfahren zum Herstellen des Halbleiterbauteils 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform einen Schritt des Ausbildens eines Zwischenisolierfilms 839 auf. Der Schritt des Ausbildens des Zwischenisolierfilms 839 ist ähnlich dem der ersten Ausführungsform. Der Zwischenisolierfilm 839 wird auf einer Kopfoberfläche 838s des Isolierfilms 838 ausgebildet. In der vorliegenden Ausführungsform entspricht der Schritt des Ausbildens des Isolierfilms 838 und des Zwischenisolierfilms 839 einem Ausbilden eines Isolierfilms, der eine Mehrzahl von Zellen in einer Zellregion bedeckt. Der Schritt des Ausbildens des LOCOS-Oxidfilms 850, des Isolierfilms 838 und des Zwischenisolierfilms 839 entspricht einem Ausbilden eines peripheren Isolierfilms, der die Kopfoberfläche der ersten Halbleiterschicht und die Kopfoberfläche der zweiten Halbleiterregion bedeckt.
  • Wie in 29 dargestellt, weist das Verfahren zum Herstellen des Halbleiterbauteils 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform einen Schritt des Ausbildens der Öffnungen 861, 862 und einen Schritt des Ausbildens der Basiskontaktregion 37 und der Kontaktregionen 34B und 25p auf. Der Schritt des Ausbildens der Öffnungen 861 und 862 ist ähnlich dem der ersten Ausführungsform. Dadurch werden der LOCOS-Oxidfilm 60, der Isolierfilm 38 und der Zwischenisolierfilm 39 ausgebildet. Der Schritt des Ausbildens der Basiskontaktregion 37 und der Kontaktregionen 34B und 25p ist ähnlich dem der ersten Ausführungsform. 29 zeigt die Basiskontaktregion 37 und die Kontaktregion 25p.
  • Wie in 30 dargestellt, weist das Verfahren zum Herstellen des Halbleiterbauteils 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform einen Schritt des Ausbildens einer ersten Elektrodenschicht 870 auf. Die erste Elektrodenschicht 870 ist ein Element, das der Elektrodenschicht 70 und der Barriere-Metall-Schicht 21e entspricht. Die erste Elektrodenschicht 870 ist aus einem Material hergestellt, das beispielsweise Ti oder TiN enthält, und wird auf der Kopfoberfläche 39s des Zwischenisolierfilms 39 und in den Öffnungen 861 und 862 beispielsweise durch Sputtern ausgebildet. Daher ist die erste Elektrodenschicht 870 dazu ausgebildet, die Basiskontaktregion 37, die von der Öffnung 861 aus freigelegt ist, und die Kontaktregion 25p jedes der Schutzringe 25a bis 25d zu kontaktieren. Die erste Elektrodenschicht 870 ist über die gesamte Kopfoberfläche 39s des Zwischenisolierfilms 39 ausgebildet. Wie vorstehend beschrieben, wird in dem Schritt des Ausbildens der ersten Elektrodenschicht 870 die erste Elektrodenschicht 870 in jeder von der Zellregion 11 und der peripheren Region 12 ausgebildet. Das heißt, der Schritt des Ausbildens der ersten Elektrodenschicht 870 beim Ausbilden der Emitter-Elektrode 21 wird in dem gleichen Schritt durchgeführt wie der Schritt des Ausbildens der ersten Elektrodenschicht 870 beim Ausbilden der Gate-Finger 23A und 23B, der Emitter-Erweiterung 24, der Feldplatten 25e bis 25h und des Äquipotentialrings 26.
  • Wie in den 31 und 32 dargestellt, weist das Verfahren zum Herstellen des Halbleiterbauteils 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform einen Schritt des Ausbildens der eingebetteten Elektrode 871 auf. Die eingebettete Elektrode 871 ist ein Element, das den eingebetteten Elektroden 21b und 71 entspricht.
  • Wie in 31 dargestellt, wird die eingebettete Elektrode 871 aus einem Wolfram (W) enthaltenden Material auf der ersten Elektrodenschicht 870, z. B. durch chemische Gasphasenabscheidung, ausgebildet. Die eingebettete Elektrode 871 ist in jeder der Öffnungen 861 und 862 eingebettet und ist oberhalb jeder der Öffnungen 861 und 862 ausgebildet.
  • Anschließend wird, wie in 32 dargestellt, die eingebettete Elektrode 871 rückgeätzt. Dies bildet die eingebettete Elektrode 21b in der Region 11 und die eingebettete Elektrode 71, die jedem der Schutzringe 25a bis 25d entspricht, aus. Wie vorstehend beschrieben, wird in dem Schritt des Ausbildens der eingebetteten Elektrode 871 die eingebettete Elektrode 871 jeweils in der Zellregion 11 und in der peripheren Region 12 ausgebildet. Das heißt, der Schritt des Ausbildens der eingebetteten Elektrode 871 beim Ausbilden der Emitter-Elektrode 21 wird in dem gleichen Schritt durchgeführt wie der Schritt des Ausbildens der eingebetteten Elektrode 871 beim Ausbilden der Gate-Finger 23A und 23B, der Emitter-Erweiterung 24, und der Feldplatten 25e bis 25h.
  • Wie in 33 dargestellt, weist das Verfahren zum Herstellen des Halbleiterbauteils 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform einen Schritt des Ausbildens einer zweiten Elektrodenschicht 872 auf. Die zweite Elektrodenschicht 872 ist ein Element, das dem Elektrodenhauptkörper 21c entspricht. Die zweite Elektrodenschicht 872 ist aus einem AlCu enthaltenden Material hergestellt und auf der ersten Elektrodenschicht 870 und der eingebetteten Elektrode 71 ausgebildet, beispielsweise durch Sputtern. Wie in 33 gezeigt, weist die zweite Elektrodenschicht 872 eine größere Dicke auf als die erste Elektrodenschicht 870. Wie vorstehend beschrieben, wird in dem Schritt des Ausbildens der zweiten Elektrodenschicht 872 die zweite Elektrodenschicht 872 in jeder von der Zellregion 11 und der peripheren Region 12 ausgebildet. Das heißt, der Schritt des Ausbildens der zweiten Elektrodenschicht 872 beim Ausbilden der Emitter-Elektrode 21 wird in dem gleichen Schritt durchgeführt wie der Schritt des Ausbildens der zweiten Elektrodenschicht 872 beim Ausbilden der Gate-Finger 23A und 23B, der Emitter-Erweiterung 24, der Feldplatten 25e bis 25h und des Äquipotentialrings 26.
  • Wie in den 34 bis 37 dargestellt, weist das Verfahren zum Herstellen des Halbleiterbauteils 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform einen Schritt des Ätzens der zweiten Elektrodenschicht 872 in der peripheren Region 12 auf.
  • Wie in 34 dargestellt, wird eine Maske 880 auf der zweiten Elektrodenschicht 872 ausgebildet. Öffnungen 881 werden in einem Abschnitt der Maske 880 ausgebildet, der die periphere Region 12 bedeckt. Die zweite Elektrodenschicht 872 ist durch die Öffnungen 881 freigelegt. In 34 ist die Maske 880 auf der zweiten Elektrodenschicht 872 an jedem Abschnitt ausgebildet, an dem die Feldplatten 25e bis 25g ausgebildet sind. Obwohl nicht dargestellt, ist die Maske 880 auch an einem Abschnitt ausgebildet, an dem die Feldplatte 25h ausgebildet ist.
  • Anschließend wird, wie in 35 dargestellt, die zweite Elektrodenschicht 872, die von jeder Öffnung 881 freigelegt ist, geätzt. Die Öffnung 881 wird somit entsprechend der äußeren Form der Emitter-Elektrode 21 in der zweiten Elektrodenschicht 872 ausgebildet, die die Zellregion 11 bedeckt. Somit wird der Elektrodenhauptkörper 21c durch Ätzen der zweiten Elektrodenschicht 872 ausgebildet. Dadurch wird die Emitter-Elektrode 21 ausgebildet. In der zweiten Elektrodenschicht 872, die die periphere Region 12 bedeckt, wird die zweite Elektrodenschicht 872 durch die Öffnung 881 hindurch geätzt, und die erste Elektrodenschicht 870, die von jeder Öffnung 881 freigelegt wird, wird dann geätzt. Dadurch wird die Elektrodenschicht 70 ausgebildet. Anschließend wird die Maske 880 entfernt. 35 zeigt einen Zustand, in dem die Maske 880 entfernt worden ist.
  • Anschließend wird, wie in 36 dargestellt, eine Maske 890 auf der zweiten Elektrodenschicht 872 in der Zellregion 11 ausgebildet. Das heißt, die zweite Elektrodenschicht 872 in der peripheren Region 12 wird von der Maske 890 freigelegt. Anschließend wird, wie in 37 dargestellt, die zweite Elektrodenschicht 872 in der peripheren Region 12 durch Ätzen entfernt.
  • Obwohl nicht dargestellt, weist das Verfahren zum Herstellen des Halbleiterbauteils 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform einen Schritt des Ausbildens der Barriereschicht 840 in der gleichen Weise wie bei der ersten Ausführungsform auf. Die Barriereschicht 840 bedeckt den Elektrodenhauptkörper 21c und die Elektrodenschicht 70 sowie die eingebettete Elektrode 71. Die nachfolgenden Herstellungsschritte sind die gleichen wie bei der ersten Ausführungsform.
  • Vorteile der zweiten Ausführungsform
  • Zusätzlich zu den Vorteilen der ersten Ausführungsform weist die vorliegende Ausführungsform die folgenden Vorteile auf.
    1. (2-1) Die Dicke T10 der Elektrodenschicht 70 ist geringer als die Dicke T5 der Barriereschicht 40.
  • Diese Konfiguration ermöglicht es, die Stufen 42 der die Elektrodenschicht 70 jeder der Feldplatten 25e bis 25h bedeckenden Barriereschicht 40 weiter zu verkleinern. Dadurch wird die Bildung von Rissen, die durch die Stufen 42 verursacht werden, weiter eingeschränkt.
  • (2-2) Die Dicke T10 der Elektrodenschicht 70 an jeder der Feldplatten 25e bis 25h ist kleiner als 1 µm (in der vorliegenden Ausführungsform beträgt die Dicke T10 ca. 100 nm).
  • Diese Konfiguration ergibt den gleichen Vorteil wie Vorteil (2-1).
  • (2-3) Die Dicke T10 der Elektrodenschicht 70 ist geringer als die Dicke T4 des Zwischenisolierfilms 39. Mit dieser Konfiguration wird eine Rissbildung an den gestuften Abschnitten der Barriereschicht 40, die die Feldplatten 25e bis 25h bedeckt, weiter eingeschränkt. Dadurch wird der Durchgang externer Ionen durch die Barriereschicht 40, der durch Risse verursacht würde, weiter eingeschränkt.
  • (2-4) Die Dicke T10 der Elektrodenschicht 70 ist geringer als die Dicke T6 des Isolierfilms 38A.
  • Mit dieser Konfiguration wird eine Rissbildung an den gestuften Abschnitten der Barriereschicht 40, die die Feldplatten 25e bis 25h bedeckt, weiter eingeschränkt. Dadurch wird der Durchgang von externen Ionen durch die Barriereschicht 40, der durch Risse verursacht würde, weiter eingeschränkt.
  • (2-5) Die Dicke T10 der Elektrodenschicht 70 ist geringer als die Dicke T12 des Dickfilmabschnitts 61 des LOCOS-Oxidfilms 60.
  • Mit dieser Konfiguration wird eine Rissbildung an den gestuften Abschnitten der Barriereschicht 40, die die Feldplatten 25e bis 25h bedeckt, weiter eingeschränkt. Dadurch wird der Durchgang von externen Ionen durch die Barriereschicht 40, der durch Risse verursacht würde, weiter eingeschränkt.
  • Modifizierte Beispiele
  • Die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen zeigen beispielhaft, ohne dass damit eine Einschränkung beabsichtigt ist, anwendbare Ausgestaltungen eines Halbleiterbauteils gemäß dieser Offenbarung. Das Halbleiterbauteil gemäß dieser Offenbarung kann gegenüber den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen modifiziert sein. Zum Beispiel kann die Konfiguration in jeder der vorstehenden Ausführungsformen ersetzt, geändert oder teilweise weggelassen werden oder ein zusätzliches Element aufweisen. Die im Folgenden beschriebenen modifizierten Beispiele können kombiniert werden, solange es keine technischen Widersprüche gibt. In den nachfolgend beschriebenen modifizierten Beispielen werden gleiche Bezugszeichen für die Komponenten verwendet, die gleich sind wie die entsprechenden Komponenten der vorstehenden Ausführungsformen. Solche Komponenten werden nicht im Detail beschrieben.
  • In der ersten Ausführungsform kann die Form des Vorsprungs 28a jeder der Feldplatten 25e bis 25h beliebig verändert werden. In einem Beispiel kann die gekrümmte Oberfläche 28c an dem Vorsprung 28a weggelassen werden. Die gekrümmte Oberfläche 28c und die geneigte Oberfläche 28b können an dem Vorsprung 28a weggelassen werden. In diesem Fall weist der den Vorsprung 28a aufweisende Plattenhauptkörper 28 einen rechteckigen Querschnitt entlang einer Ebene auf, die sich in der Breitenrichtung des Plattenhauptkörpers 28 und in der z-Richtung erstreckt.
  • Des Weiteren muss die geneigte Oberfläche 28b des Vorsprungs 28a nicht gekrümmt sein. Der Plattenhauptkörper 28 an der geneigten Oberfläche 28b kann einen linearen Querschnitt entlang einer Ebene aufweisen, die sich in der Breitenrichtung und in der z-Richtung erstreckt. In diesem Fall weist der Plattenhauptkörper 28 einen trapezförmigen Querschnitt entlang einer Ebene auf, die sich in der Breitenrichtung und der z-Richtung erstreckt.
  • In der ersten Ausführungsform werden die Vorsprünge 28a der Feldplatten 25e bis 25h beim Nassätzen der Feldplatten 25e bis 25h geformt. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht beschränkt. Beispielsweise können die Vorsprünge 28a der Feldplatten 25e bis 25h beim Trockenätzen der Feldplatten 25e bis 25h geformt werden.
  • In der ersten Ausführungsform kann die Dicke T1 des Vorsprungs 28a jeder der Feldplatten 25e bis 25h geringer sein als die Dicke T4 des Zwischenisolierfilms 39. Diese Konfiguration wird die Bildung von Rissen in den gestuften Abschnitten der Barriereschicht 40, die die Feldplatten 25e bis 25h bedeckt, weiter einschränken und somit den Durchgang von externen Ionen durch die Barriereschicht 40, der durch Risse verursacht würde, weiter einschränken.
  • In der ersten Ausführungsform kann die Dicke T1 des Vorsprungs 28a jeder der Feldplatten 25e bis 25h geringer sein als die Dicke T6 des Isolierfilms 38A. Diese Konfiguration wird die Bildung von Rissen in den gestuften Abschnitten der Barriereschicht 40, die die Feldplatten 25e bis 25h bedeckt, weiter einschränken und somit den Durchgang von externen Ionen durch die Barriereschicht 40, der durch Risse verursacht würde, weiter einschränken.
  • In der ersten Ausführungsform kann die Dicke T1 des Vorsprungs 28a jeder der Feldplatten 25e bis 25h gleich der Dicke T5 der Barriereschicht 40 sein. Die Dicke T1 des Vorsprungs 28a kann geringer sein als die Dicke T5 der Barriereschicht 40.
  • In der zweiten Ausführungsform können die Feldplatten 25e bis 25h Strukturen aufweisen, so dass die zweite Elektrodenschicht 872 auf der Elektrodenschicht 70 und der eingebetteten Elektrode 71 ausgebildet ist. In diesem Fall wird die zweite Elektrodenschicht 872 so geätzt, dass die Dicke T1 des Vorsprungs 28a, die der Abstand zwischen der Kopfoberfläche der zweiten Elektrodenschicht 872 und der Kopfoberfläche 39s des Zwischenisolierfilms 39 ist, geringer ist als die Dicke T2 des Elektrodenhauptkörpers 21c.
  • In der zweiten Ausführungsform kann die Dicke T10 der Elektrodenschicht 70 gleich der Dicke T5 der Barriereschicht 40 sein. Die Dicke T10 der Elektrodenschicht 70 kann größer sein als die Dicke T5 der Barriereschicht 40.
  • In der zweiten Ausführungsform kann die Dicke T10 der Elektrodenschicht 70 größer als oder gleich der Dicke T4 des Zwischenisolierfilms 39 sein.
  • In der zweiten Ausführungsform kann die Dicke T10 der Elektrodenschicht 70 größer oder gleich der Dicke T6 des Isolierfilms 38A sein.
  • In jeder Ausführungsform kann die Positionsbeziehung zwischen den Vorsprüngen 28a der Feldplatten 25e bis 25h und den Rändern bzw. Kanten der Schutzringe 25a bis 25d beliebig verändert werden. In der z-Richtung betrachtet, kann das distale Ende des Vorsprungs 28a den Rand bzw. die Kante jedes der Schutzringe 25a bis 25d überlappen oder einwärts von dem Rand bzw. der Kante jedes der Schutzringe 25a bis 25d angeordnet sein.
  • In der ersten Ausführungsform kann die Dicke von zumindest einem von den Gate-Fingern 23A und 23B, der Emitter-Erweiterung 24 und dem Äquipotentialring 26 größer als oder gleich der Dicke T2 des Elektrodenhauptkörpers 21c der Emitter-Elektrode 21 sein.
  • In der zweiten Ausführungsform kann zumindest einer von den Gate-Fingern 23A und 23B, der Emitter-Erweiterung 24 und dem Äquipotentialring 26 die zweite Elektrodenschicht 872 aufweisen.
  • In der ersten Ausführungsform kann die Konfiguration des Isolierfilms 3 8A in die Stapelstruktur des LOCOS-Oxidfilms 60 und des Isolierfilms 38 geändert werden, die die Struktur des Isolierfilms 38A in der zweiten Ausführungsform ist.
  • In der zweiten Ausführungsform kann die Konfiguration des Isolierfilms 38A in eine Stapelstruktur des substratseitigen Isolierfilms 38B und des Isolierfilms 38 geändert werden, was der Konfiguration des Isolierfilms 38A der ersten Ausführungsform entspricht. In jeder Ausführungsform sind der Isolierfilm 38 und der Zwischenisolierfilm 39 Isolierfilme, die sowohl von der Zellregion 11 als auch von der peripheren Region 12 geteilt werden. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf eine solche Struktur beschränkt. Beispielsweise können der Isolierfilm 38 und der Zwischenisolierfilm 39, die die Zellregion 11 bedecken, getrennt von dem Isolierfilm 38 und dem Zwischenisolierfilm 39, die die periphere Region 12 bedecken, ausgebildet sein. In diesem Fall entsprechen der Isolierfilm 38 und der Zwischenisolierfilm 39, die die periphere Region 12 bedecken, dem peripheren Isolierfilm.
  • In jeder der vorstehenden Ausführungsformen kann das Halbleiterbauteil 10 ein Planar-Gate-IGBT anstelle eines Graben-Gate-IGBT sein.
  • In der vorliegenden Ausführungsform ist das Halbleiterbauteil 10 als IGBT ausgeführt, aber die vorliegende Erfindung ist nicht darauf beschränkt, und das Halbleiterbauteil 10 kann beispielsweise ein SiC-Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor (SiC-MOSFET) oder ein Si-MOSFET sein.
  • In dieser Beschreibung umfasst das Wort „auf“ neben der Bedeutung von „oberhalb“ auch die Bedeutung von „auf“, sofern im Kontext nicht anders beschrieben. Dementsprechend bedeutet die Formulierung „A auf B ausgebildet“, dass A B kontaktiert und direkt auf B angeordnet ist, und kann als modifiziertes Beispiel auch bedeuten, dass A oberhalb von B angeordnet ist, ohne B zu kontaktieren. Somit lässt das Wort „auf“ auch eine Struktur zu, in der ein anderes Element zwischen A und B ausgebildet ist.
  • Die z-Richtung, auf die in dieser Beschreibung Bezug genommen wird, muss nicht notwendigerweise die vertikale Richtung sein und muss nicht notwendigerweise vollständig mit der vertikalen Richtung übereinstimmen. Dementsprechend ist in den Strukturen der vorliegenden Offenbarung das Auf und Ab in der z-Richtung, auf das in dieser Beschreibung Bezug genommen wird, nicht auf das Auf und Ab in der vertikalen Richtung beschränkt. Beispielsweise kann die x-Richtung die vertikale Richtung sein. Alternativ kann die y-Richtung die vertikale Richtung sein.
  • In dieser Beschreibung ist „zumindest eines von A und B“ bzw. „A und/oder B“ im Sinne von „nur A, nur B oder sowohl A als auch B“ zu verstehen.
  • Klauseln
  • Technische Konzepte, die aus der vorstehenden Ausführungsform und den modifizierten Beispielen verstanden werden können, werden nun beschrieben. Die Bezugszeichen, die zur Bezeichnung von Elementen der Ausführungsformen verwendet werden, sind in Klammern für die entsprechenden Elemente der nachstehend beschriebenen Klauseln gezeigt. Die Bezugszeichen werden als Beispiele angegeben, um das Verständnis zu erleichtern, und sind nicht dazu gedacht, die Elemente auf die durch die Bezugszeichen bezeichneten Elemente zu beschränken.
  • [Klausel 1]
  • Halbleiterbauteil (10), aufweisend:
    • eine Zellregion (11), in der Zellen (11A) ausgebildet sind; und
    • eine periphere Region (12), die an einer Außenseite der Zellregion (11) derart angeordnet ist, dass sie die Zellregion (11) umgibt, wobei:
      • die Zellregion (11) aufweist
        • einen Isolierfilm (38, 39), der die Zellen (11A) bedeckt, und
        • einen Elektrodenabschnitt (21) mit einem auf den Isolierfilm (38, 39) gestapelten Stapel- bzw. Überlagerungsteil (21c) aufweist; und
      • die periphere Region (12) aufweist
        • eine erste Halbleiterschicht (33) eines ersten Leitfähigkeitstyps, eine zweite Halbleiterregion (25a-25d) eines zweiten Leitfähigkeitstyps,
      • die teilweise in der ersten Halbleiterschicht (33) ausgebildet ist,
        • einen peripheren Isolierfilm (38A, 39), der eine Kopf- bzw. Hauptoberfläche (30s) der ersten Halbleiterschicht (33) und eine Kopf- bzw. Hauptoberfläche (30s) der zweiten Halbleiterregion (25a-25d) bedeckt, wobei der periphere Isolierfilm (38A, 39) eine Öffnung (52) aufweist, die einen Teil der Kopfoberfläche (30s) der zweiten Halbleiterregion (25a-25d) freilegt,
        • einen peripheren Elektrodenabschnitt (25e-25h), der einen seitwärts aus bzw. von der Öffnung (52) vorstehenden und auf den peripheren Isolierfilm (38A, 39) gestapelten Vorsprung (28a/74) aufweist, wobei der periphere Elektrodenabschnitt (25e-25h) einen Teil der Kopfoberfläche (30s) der zweiten Halbleiterregion (25a-25d), die von der Öffnung (52) freigelegt ist, kontaktiert,
        • eine Barriereschicht (40), die sowohl den peripheren Isolierfilm (38A, 39) als auch den peripheren Elektrodenabschnitt (25e-25h) bedeckt, wobei die Barriereschicht (40) einen kleineren Diffusionskoeffizienten aufweist als der periphere Isolierfilm (38A, 39), und
        • einen Passivierungsfilm (13), der auf die Barriereschicht (40) gestapelt ist und einen größeren Diffusionskoeffizienten als die Barriereschicht (40) aufweist; und
      • eine Dicke (T2/T10) des Vorsprungs (28a/74) kleiner ist als eine Dicke (T1) des Stapelteils (21c).
  • [Klausel 2]
  • Halbleiterbauteil nach Klausel 1, wobei die Dicke (T2/T10) des Vorsprungs (28a/74) geringer ist als eine Dicke (T3) des peripheren Isolierfilms (38A, 39).
  • [Klausel 3]
  • Halbleiterbauteil nach Klausel 1 oder 2, wobei:
    • der periphere Elektrodenabschnitt (25e-25h) eine eingebettete Elektrode (27) aufweist, die in der Öffnung (52) eingebettet ist; und
    • der Vorsprung (28a) mit der eingebetteten Elektrode (27) integriert ist.
  • [Klausel 4]
  • Halbleiterbauteil nach Klausel 1 oder 2, wobei:
    • der periphere Elektrodenabschnitt (25e-25h) eine Elektrodenschicht (70) und eine eingebettete Elektrode (71) aufweist, wobei die Elektrodenschicht (70) auf einer Kopfoberfläche (39S) des peripheren Isolierfilms (38A, 39) und auf einer Wandoberfläche (52a) des peripheren Isolierfilms (38A, 39) ausgebildet ist, wobei die Wandoberfläche die Öffnung (52) definiert, und wobei die eingebettete Elektrode (71) in der Öffnung (52) eingebettet ist; und
    • der Vorsprung (74) durch die Elektrodenschicht (70) ausgebildet ist.
  • [Klausel 5]
  • Halbleiterbauteil nach einer der Klauseln 1 bis 4, wobei die Dicke (T2/T10) des Vorsprungs (28a/74) 2 µm oder weniger beträgt.
  • [Klausel 6]
  • Halbleiterbauteil nach einer der Klauseln 1 bis 5, wobei der Vorsprung (28a/74), die zweite Halbleiterregion (25a/25b/25c/25d), in einer Dickenrichtung (z-Richtung) der ersten Halbleiterschicht (33) betrachtet, vollständig bedeckt.
  • [Klausel 7]
  • Halbleiterbauteil nach Klausel 6, wobei der Vorsprung (28a/74) einen Teil aufweist, der sich, in der Dickenrichtung (z-Richtung) der ersten Halbleiterschicht (33) betrachtet, über einen Rand bzw. eine Kante („edge“) der zweiten Halbleiterregion (25a/25b/25c/25d) hinaus erstreckt.
  • [Klausel 8]
  • Halbleiterbauteil nach Klausel 3, wobei der Vorsprung (28a) eine geneigte Oberfläche (28b) aufweist, die derart geneigt ist, dass sie zu einem seitlichen Ende des Vorsprungs (28a) hin näher an den peripheren Isolierfilm (38A, 39) heranrückt.
  • [Klausel 9]
  • Halbleiterbauteil nach Klausel 8, wobei der periphere Elektrodenabschnitt (25e-25h) aufweist:
    • eine Kopfoberfläche (25s) des peripheren Elektrodenabschnitts (25e-25h), wobei die Kopfoberfläche am weitesten von dem peripheren Isolierfilm (38A, 39) entfernt ist; und
    • eine gekrümmte Oberfläche (25c), die die geneigte Oberfläche (25b) und die Kopfoberfläche (25s) verbindet.
  • [Klausel 10]
  • Halbleiterbauteil nach Klausel 8 oder 9, wobei die geneigte Oberfläche (28b) gekrümmt ist.
  • [Klausel 11]
  • Halbleiterbauteil nach einer der Klauseln 1 bis 10, wobei eine Dicke (T5) der Barriereschicht (40) geringer ist als eine Dicke des Passivierungsfilms (13).
  • [Klausel 12]
  • Halbleiterbauteil nach einer der Klauseln 1 bis 11, wobei die Dicke (T10) des Vorsprungs (74) geringer ist als eine Dicke (T5) der Barriereschicht (40).
  • [Klausel 13]
  • Halbleiterbauteil nach einer der Klauseln 1 bis 11, wobei eine Dicke (T5) der Barriereschicht (40) geringer ist als die Dicke (T2) des Vorsprungs (28a).
  • [Klausel 14]
  • Halbleiterbauteil nach einer der Klauseln 1 bis 13, wobei:
    • der periphere Isolierfilm (38A, 39) ein Siliziumoxidfilm ist;
    • der Passivierungsfilm (13) ein organischer Isolierfilm ist; und
    • die Barriereschicht (40) ein Siliziumnitridfilm ist.
  • [Klausel 15]
  • Halbleiterbauteil, aufweisend:
    • eine Zellregion (11), in der Zellen (11A) ausgebildet sind; und
    • eine periphere Region (12), die an einer Außenseite der Zellregion (11) derart angeordnet ist, dass sie die Zellregion (11) umgibt, wobei:
      • die Zellregion (11) aufweist
      • einen Isolierfilm (38, 39), der die Zellen (11A) bedeckt, und
      • einen Elektrodenabschnitt (21), der ein auf den Isolierfilm (38, 39) gestapeltes Stapelteil (21c) aufweist; und
    • die periphere Region (12) aufweist
      • eine erste Halbleiterschicht (33) eines ersten Leitfähigkeitstyps, eine zweite Halbleiterregion (25a-25d) eines zweiten Leitfähigkeitstyps,
    • die teilweise in der ersten Halbleiterschicht (33) ausgebildet ist,
      • einen aus einem Siliziumoxidfilm ausgebildeten peripheren Isolierfilm (38A, 39), wobei der periphere Isolierfilm (38A, 39) eine Kopfoberfläche (30s) der ersten Halbleiterschicht (33) und eine Kopfoberfläche (30s) der zweiten Halbleiterregion (25a-25d) bedeckt und eine Öffnung (52) aufweist, die einen Teil der Kopfoberfläche (30s) der zweiten Halbleiterregion (25a-25d) freigibt,
      • einen peripheren Elektrodenabschnitt (25e-25h), der einen seitwärts aus bzw. von der Öffnung (52) vorstehenden und auf den peripheren Isolierfilm (38A, 39) gestapelten Vorsprung (28a/74) aufweist, wobei der periphere Elektrodenabschnitt (25e-25h) einen Teil der Kopfoberfläche (30s) der zweiten Halbleiterregion (25a-25d), die von der Öffnung (52) freigelegt ist, kontaktiert,
      • eine Barriereschicht (40), die aus einem Siliziumnitridfilm ausgebildet ist und sowohl den peripheren Isolierfilm (38A, 39) als auch den peripheren Elektrodenabschnitt (25e-25h) bedeckt, und
      • einen aus einem organischen Isolierfilm ausgebildeten Passivierungsfilm (13), wobei der Passivierungsfilm auf die Barriereschicht (40) gestapelt ist; und
    • eine Dicke (T2/T10) des Vorsprungs (28a/74) geringer ist als eine Dicke (T1) des Stapelteils (21c).
  • [Klausel 16]
  • Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterbauteils (10), wobei das Halbleiterbauteil (10) eine Zellregion (11), in der Zellen (11A) ausgebildet sind, und eine periphere Region (12), die an einer Außenseite der Zellregion (11) derart angeordnet ist, dass sie die Zellregion (11) umgibt, aufweist, wobei das Verfahren aufweist:
    • Ausbilden eines Isolierfilms (838, 839), der die Zellen (11A) in der Zellregion (11) bedeckt;
    • Ausbilden eines Elektrodenabschnitts (821, 822) mit einem Stapelteil (822) auf dem Isolierfilm (838, 839);
    • Ausbilden einer ersten Halbleiterschicht (33) eines ersten Leitfähigkeitstyps in der peripheren Region (12);
    • teilweises Ausbilden einer zweiten Halbleiterregion (25a-25d) eines zweiten Leitfähigkeitstyps auf der ersten Halbleiterschicht (33);
    • Ausbilden eines peripheren Isolierfilms (38A, 39), der eine Kopfoberfläche (30s) der ersten Halbleiterschicht (33) und eine Kopfoberfläche (30s) der zweiten Halbleiterregion (25a-25d) bedeckt;
    • Ausbilden einer Öffnung (862) in dem peripheren Isolierfilm (838B/850, 838, 839), wobei die Öffnung (862) einen Teil der Kopfoberfläche (30s) der zweiten Halbleiterregion (25a-25d) freilegt;
    • Ausbilden eines peripheren Elektrodenabschnitts (25e-25h), der einen Vorsprung (28a/74) aufweist, der seitwärts aus bzw. von der Öffnung (862) vorsteht, auf dem peripheren Isolierfilm (838B, 838, 839), wobei der periphere Elektrodenabschnitt (25e-25h) einen Teil der zweiten Halbleiterregion (834/25a-25d), der von der Öffnung (862) freigelegt ist, kontaktiert;
    • Ausbilden einer Barriereschicht (840), die sowohl den peripheren Isolierfilm (838B/850, 838, 839) als auch den peripheren Elektrodenabschnitt (25a-25h) bedeckt, wobei die Barriereschicht (840) einen kleineren Diffusionskoeffizienten aufweist als der periphere Isolierfilm (838B/850, 838, 839); und
    • Ausbilden eines Passivierungsfilms (13) auf der Barriereschicht (840), wobei der Passivierungsfilm (13) einen größeren Diffusionskoeffizienten aufweist als die Barriereschicht (840),
    wobei das Ausbilden eines peripheren Elektrodenabschnitts (25a-25h) ein Ausbilden des Vorsprungs (28a/74) mit einer Dicke (T2/T10), die geringer als eine Dicke (T1) des Stapelteils (822/21c) ist, aufweist.
  • [Klausel 17]
  • Verfahren nach Klausel 15, wobei:
    • das Ausbilden eines Elektrodenabschnitts (21) ein Ausbilden einer Elektrodenschicht (821, 822) sowohl auf dem Isolierfilm (838, 839) als auch auf dem peripheren Isolierfilm (838B/850, 838, 839) aufweist; und
    • das Ausbilden eines peripheren Elektrodenabschnitts (25e-25h) ein Ausbilden der Elektrodenschicht (821, 822) derart aufweist, dass ein auf dem peripheren Isolierfilm (838B/850, 838, 839) ausgebildeter Teil eine Dicke aufweist, die geringer ist als eine Dicke eines auf dem Isolierfilm (838, 839) ausgebildeten Teils.
  • [Klausel 18]
  • Verfahren nach Klausel 15, wobei das Ausbilden eines peripheren Elektrodenabschnitts (25e-25h) aufweist:
    • Ausbilden einer ersten Elektrodenschicht (870) auf einer Kopfoberfläche des peripheren Isolierfilms (838B/850, 838, 839) und einer Wandoberfläche des peripheren Isolierfilms (838B, 850, 838, 839), die die Öffnung (862) definiert,
    • Ausbilden einer eingebetteten Elektrode (871), die in der Öffnung (862) eingebettet ist und eine größere Dicke als die der ersten Elektrodenschicht (870) aufweist;
    • Ausbilden einer zweiten Elektrodenschicht (872) auf dem Isolierfilm (838, 839), dem peripheren Isolierfilm (838B/850, 838, 839), und der eingebetteten Elektrode (871); und
    • Entfernen der zweiten Elektrodenschicht (872) von dem peripheren Isolierfilm (838B/850, 838, 839) und der ersten Elektrodenschicht (871).
  • [Klausel 19]
  • Verfahren nach Klausel 18, wobei:
    • das Ausbilden eines Elektrodenabschnitts (21) aufweist
      • Ausbilden einer ersten Elektrodenschicht (870) auf einer Wandoberfläche einer sich durch den Isolierfilm (838, 839) erstreckenden Zellöffnung (861) und einer Kopfoberfläche des Isolierfilms (838, 839),
      • Ausbilden einer eingebetteten Elektrode (871), die in der Öffnung (861) eingebettet ist und eine größere Dicke als die der ersten Elektrodenschicht (870) aufweist, und
      • Ausbilden der zweiten Elektrodenschicht (872) auf der eingebetteten Elektrode (871) und dem Isolierfilm (838, 839);
    • das Ausbilden einer ersten Elektrodenschicht (870) in dem Ausbilden eines Elektrodenabschnitts (21) in dem gleichen Schritt wie das Ausbilden einer ersten Elektrodenschicht (870) in dem Ausbilden einer peripheren Elektrode (25e-25h) durchgeführt wird;
    • das Ausbilden einer eingebetteten Elektrode (871) in dem Ausbilden eines Elektrodenabschnitts (21) in dem gleichen Schritt wie das Ausbilden einer eingebetteten Elektrode (871) in dem Ausbilden eines peripheren Elektrodenabschnitts (25e-25h) durchgeführt wird; und
    • das Ausbilden der zweiten Elektrodenschicht (872) in dem Ausbilden eines Elektrodenabschnitts (21) in dem gleichen Schritt wie das Ausbilden einer zweiten Elektrodenschicht (872) in dem Ausbilden einer peripheren Elektrode (25e-25h) durchgeführt wird.
  • [Klausel 20]
  • Verfahren nach einer der Klauseln 16 bis 19, wobei:
    • das Ausbilden eines peripheren Elektrodenabschnitts (838B/850, 838, 839) aufweist
      • Ausbilden eines ersten Isolierfilms (838B/850, 838) durch thermisches Oxidieren sowohl einer Kopfoberfläche (830s) der ersten Halbleiterschicht (33) als auch einer Kopfoberfläche (830s) der zweiten Halbleiterregion (25a-25d), und
      • Ausbilden eines zweiten Isolierfilms (839) auf einer Kopfoberfläche des ersten Isolierfilms (838B, 838) durch chemische Gasphasenabscheidung; und
    • das Ausbilden einer Barriereschicht (840) ein Ausbilden der Barriereschicht (840) auf einer Kopfoberfläche des zweiten Isolierfilms (839) aufweist.
  • [Klausel 21]
  • Verfahren nach Klausel 20, wobei das Ausbilden eines Isolierfilms (850) aufweist:
    • Ausbilden einer Maske (852) auf einem Teil einer Kopfoberfläche (830s) der ersten Halbleiterschicht (33) und einer Kopfoberfläche (830s) der zweiten Halbleiterregion (25a-25d); und
    • Ausbilden eines thermisch oxidierten Films (851) durch Oxidieren eines Teils der Kopfoberfläche (830s) der ersten Halbleiterschicht (33) und eines Teils der Kopfoberfläche (830s) der zweiten Halbleiterregion (25a-25d), die von der Maske (852) freigelegt sind.
  • [Klausel 22]
  • Verfahren nach Klausel 20, wobei das Ausbilden eines ersten Isolierfilms (838B) aufweist:
    • Ausbilden einer ersten Isolierschicht (838B) durch thermisches Oxidieren sowohl der Kopfoberfläche (830s) der ersten Halbleiterschicht (33) als auch der Kopfoberfläche (830s) der zweiten Halbleiterregion (25a-25d); und
    • Nassätzen der ersten Isolierschicht (838B) und anschließendes Trockenätzen der ersten Isolierschicht (838B).
  • [Klausel 23]
  • Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterbauteils (10), wobei das Halbleiterbauteil (10) eine Zellregion (11), in der Zellen (11A) ausgebildet sind, und eine periphere Region (12), die an einer Außenseite der Zellregion (11) derart angeordnet ist, dass sie die Zellregion (11) umgibt, aufweist, wobei das Verfahren aufweist:
    • Ausbilden eines Isolierfilms (838, 839), der die Zellen (11A) in der Zellregion (11) bedeckt;
    • Ausbilden eines Elektrodenabschnitts (821, 822), der ein Stapelteil (822) aufweist, auf dem Isolierfilm (838, 839);
    • Ausbilden einer ersten Halbleiterschicht (33) eines ersten Leitfähigkeitstyps in der peripheren Region (12);
    • teilweises Ausbilden einer zweiten Halbleiterregion (25a-25d) eines zweiten Leitfähigkeitstyps auf der ersten Halbleiterschicht (33);
    • Ausbilden eines peripheren Isolierfilms (838B/850) mit einem Siliziumoxidfilm, der eine Kopfoberfläche (830s) der ersten Halbleiterschicht (33) und eine Kopfoberfläche (830s) der zweiten Halbleiterregion (25a-25d) bedeckt;
    • Ausbilden einer Öffnung (862), die einen Teil der Kopfoberfläche (830s) der zweiten Halbleiterregion (25a-25d) in dem peripheren Isolierfilm (838B/850, 838, 839) freilegt;
    • Ausbilden eines peripheren Elektrodenabschnitts (25e-25h), der einen seitwärts aus bzw. von der Öffnung (862) vorstehenden Vorsprung aufweist, auf dem peripheren Isolierfilm (838B/850, 838, 839), wobei der periphere Elektrodenabschnitt (25e-25h) einen Teil der zweiten Halbleiterregion (25a-25d) kontaktiert, der von der Öffnung (862) freigelegt ist;
    • Ausbilden einer Barriereschicht (840) mit einem Siliziumnitridfilm, die sowohl den peripheren Isolierfilm (838B/850, 838, 839) als auch den peripheren Elektrodenabschnitt (25e-25h) bedeckt; und
    • Ausbilden eines Passivierungsfilms (13), der aus einem organischen Isolierfilm ausgebildet bzw. hergestellt ist, auf der Barriereschicht (840),
    wobei das Ausbilden eines peripheren Elektrodenabschnitts (25e-25h) ein Ausbilden des Vorsprungs (28a/870) mit einer Dicke (T2/T10) aufweist, die geringer als eine Dicke (T1) des Stapelteils (822/21c) ist.
  • BEZUGSZEICHENLISTE
    • 10
    Halbleiterbauteil
    11
    Zellregion
    11A
    Hauptzelle (Zelle)
    12
    periphere Region
    13
    Passivierungsfilm
    21
    Emitter-Elektrode
    21c
    Elektrodenhauptkörper (Stapelteil)
    22
    Gate-Elektrode
    23
    Gate-Finger
    23ba
    eingebettete Elektrode
    23bc
    Vorsprung
    24
    Emitter-Erweiterung
    24a
    eingebettete Elektrode
    24c
    Vorsprung
    25
    Feldbegrenzungsring („FLR“)
    25a-25d
    Schutzring (zweite Halbleiterregion)
    25e-25h
    Feldplatte (peripherer Elektrodenabschnitt)
    25s
    Kopfoberfläche
    27
    eingebettete Elektrode
    28a
    Vorsprung
    28b
    geneigte Oberfläche
    28c
    gekrümmte Oberfläche
    28s
    Kopfoberfläche bzw. Hauptoberfläche
    30
    Halbleitersubstrat
    30s
    Substratkopfoberfläche (Kopfoberfläche der ersten Halbleiterschicht, Kopfoberfläche der zweiten Halbleiterregion)
    33
    Driftschicht (erste Halbleiterschicht)
    34A
    Basisregion
    35
    Graben („trench“)
    36
    Emitterregion
    37
    Basiskontaktregion
    38
    Isolierfilm
    38A
    Isolierfilm
    39
    Zwischenisolierfilm
    40
    Barriereschicht
    41
    Stufe
    51
    innere Öffnung
    52, 53, 54
    periphere Öffnung (Öffnung)
    52a
    Wandoberfläche
    60
    LOCOS-Oxidfilm („Local Oxidation of Silicon“)
    70
    Elektrodenschicht
    71
    eingebettete Elektrode
    74
    Vorsprung
    T1
    Vorsprungsdicke
    T2
    Stapelteildicke
    T3
    Gesamtdicke des Isolierfilms 38A und des Zwischenisolierfilms 39 (Dicke des peripheren Isolierfilms)
    T5
    Barriereschicktdicke
    T10
    Elektrodenschichtdicke
  • 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 2020136472 [0004]

Claims (15)

  1. Halbleiterbauteil, aufweisend: eine Zellregion, in der Zellen ausgebildet sind; und eine periphere Region, die an einer Außenseite der Zellregion derart angeordnet ist, dass sie die Zellregion umgibt, wobei: die Zellregion aufweist einen Isolierfilm, der die Zellen bedeckt, und einen Elektrodenabschnitt mit einem auf den Isolierfilm gestapelten Stapelteil; und die periphere Region aufweist eine erste Halbleiterschicht eines ersten Leitfähigkeitstyps, eine zweite Halbleiterregion eines zweiten Leitfähigkeitstyps, die teilweise in der ersten Halbleiterschicht ausgebildet ist, einen peripheren Isolierfilm, der eine Kopfoberfläche der ersten Halbleiterschicht und eine Kopfoberfläche der zweiten Halbleiterregion bedeckt, wobei der periphere Isolierfilm eine Öffnung aufweist, die einen Teil der Kopfoberfläche der zweiten Halbleiterregion freilegt, einen peripheren Elektrodenabschnitt, der einen seitwärts aus der Öffnung vorstehenden und auf den peripheren Isolierfilm gestapelten Vorsprung aufweist, wobei der periphere Elektrodenabschnitt einen Teil der Kopfoberfläche der zweiten Halbleiterregion, der von der Öffnung freigelegt ist, kontaktiert, eine Barriereschicht, die sowohl den peripheren Isolierfilm als auch den peripheren Elektrodenabschnitt bedeckt, wobei die Barriereschicht einen kleineren Diffusionskoeffizienten aufweist als der periphere Isolierfilm, und einen Passivierungsfilm, der auf die Barriereschicht gestapelt ist und einen größeren Diffusionskoeffizienten als die Barriereschicht aufweist; und wobei eine Dicke des Vorsprungs geringer ist als eine Dicke des Stapelteils.
  2. Halbleiterbauteil nach Anspruch 1, wobei die Dicke des Vorsprungs geringer ist als eine Dicke des peripheren Isolierfilms.
  3. Halbleiterbauteil nach Anspruch 1 oder 2, wobei: der periphere Elektrodenabschnitt eine eingebettete Elektrode aufweist, die in der Öffnung eingebettet ist; und der Vorsprung mit der eingebetteten Elektrode integriert ist.
  4. Halbleiterbauteil nach Anspruch 1 oder 2, wobei: der periphere Elektrodenabschnitt eine Elektrodenschicht und eine eingebettete Elektrode aufweist, wobei die Elektrodenschicht auf einer Kopfoberfläche des peripheren Isolierfilms und auf einer Wandoberfläche des peripheren Isolierfilms ausgebildet ist, wobei die Wandoberfläche die Öffnung definiert, und wobei die eingebettete Elektrode in der Öffnung eingebettet ist; und der Vorsprung durch die Elektrodenschicht ausgebildet ist.
  5. Halbleiterbauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Dicke des Vorsprungs 2 µm oder weniger beträgt.
  6. Halbleiterbauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Vorsprung die zweite Halbleiterregion, in einer Dickenrichtung der ersten Halbleiterschicht betrachtet, vollständig bedeckt.
  7. Halbleiterbauteil nach Anspruch 6, wobei der Vorsprung einen Teil aufweist, der sich, in der Dickenrichtung der ersten Halbleiterschicht betrachtet, über einen Rand der zweiten Halbleiterregion hinaus erstreckt.
  8. Halbleiterbauteil nach Anspruch 3, wobei der Vorsprung eine geneigte Oberfläche aufweist, die derart geneigt ist, dass sie zu einem seitlichen Ende des Vorsprungs hin näher an den peripheren Isolierfilm heranrückt.
  9. Halbleiterbauteil nach Anspruch 8, wobei der periphere Elektrodenabschnitt aufweist: eine Kopfoberfläche des peripheren Elektrodenabschnitts, wobei die Kopfoberfläche am weitesten von dem peripheren Isolierfilm entfernt ist; und eine gekrümmte Oberfläche, die die geneigte Oberfläche und die Kopfoberfläche verbindet.
  10. Halbleiterbauteil nach Anspruch 8 oder 9, wobei die geneigte Oberfläche gekrümmt ist.
  11. Halbleiterbauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei eine Dicke der Barriereschicht geringer ist als eine Dicke des Passivierungsfilms.
  12. Halbleiterbauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei die Dicke des Vorsprungs geringer ist als eine Dicke der Barriereschicht.
  13. Halbleiterbauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei eine Dicke der Barriereschicht geringer ist als die Dicke des Vorsprungs.
  14. Halbleiterbauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei: der periphere Isolierfilm ein Siliziumoxidfilm ist; der Passivierungsfilm ein organischer Isolierfilm ist; und die Barriereschicht ein Siliziumnitridfilm ist.
  15. Halbleiterbauteil, aufweisend: eine Zellregion, in der Zellen ausgebildet sind; und eine periphere Region, die an einer Außenseite der Zellregion derart angeordnet ist, dass sie die Zellregion umgibt, wobei: die Zellregion aufweist einen Isolierfilm, der die Zellen bedeckt, und einen Elektrodenabschnitt mit einem auf den Isolierfilm gestapelten Stapelteil; und die periphere Region aufweist eine erste Halbleiterschicht eines ersten Leitfähigkeitstyps, eine zweite Halbleiterregion eines zweiten Leitfähigkeitstyps, die teilweise in der ersten Halbleiterschicht ausgebildet ist, einen aus einem Siliziumoxidfilm ausgebildeten peripheren Isolierfilm, wobei der periphere Isolierfilm eine Kopfoberfläche der ersten Halbleiterschicht und eine Kopfoberfläche der zweiten Halbleiterregion bedeckt und eine Öffnung aufweist, die einen Teil der Kopfoberfläche der zweiten Halbleiterregion freilegt, einen peripheren Elektrodenabschnitt, der einen seitwärts aus der Öffnung vorstehenden und auf den peripheren Isolierfilm gestapelten Vorsprung aufweist, wobei der periphere Elektrodenabschnitt einen Teil der Kopfoberfläche der zweiten Halbleiterregion kontaktiert, der von der Öffnung freigelegt ist, eine Barriereschicht, die aus einem Siliziumnitridfilm ausgebildet ist und sowohl den peripheren Isolierfilm als auch den peripheren Elektrodenabschnitt bedeckt, und einen aus einem organischen Isolierfilm ausgebildeten Passivierungsfilm, wobei der Passivierungsfilm auf die Barriereschicht gestapelt ist; und wobei eine Dicke des Vorsprungs geringer ist als eine Dicke des Stapelteils.
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