DE4324481A1 - Halbleitervorrichtung und Herstellungsverfahren - Google Patents

Halbleitervorrichtung und Herstellungsverfahren

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Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Halbleiter­ vorrichtung aufweisend Gräben, die über einen PN-Übergang gebildet sind, und bezieht sich insbesondere auf einen MOSFET, einen IGBT und dergleichen, welche Graben-MOS-Gates aufweisen.
Fig. 25 zeigt in einer schematischen Schnittansicht einen IGBT mit einer Graben-MOS-Struktur. Gemäß Fig. 25 ist eine N-Epitaxie-Schicht 2 auf einem P⁺-Substrat 1 gebildet, und eine N⁻-Epitaxieschicht 3 ist auf der N-Epitaxieschicht 2 gebildet. Auf der N⁻-Epitaxieschicht 3 ist eine Vielzahl von P-Wannenbereichen 4 gebildet, die durch Graben-Isolier­ schichten 10 voneinander isoliert sind, von denen jede hier­ herum angeordnet Gate-Polysilicium 7 und einen Oxidfilm 6 aufweist. In der Oberfläche von jedem P-Wannenbereich 4 ist ein N⁺-Emitterbereich 5 gebildet. Eine Emitterelektrode 8 ist oberhalb der P-Wannenbereiche 4, der N⁺-Emitterbereiche 5 und der Graben-Isolierschichten 10 gebildet. Eine Kollek­ torelektrode 9 ist auf der unteren Oberfläche des P⁺-Sub­ strates 1 gebildet.
Wenn bei einem derart angeordneten IGBT eine Treiberspannung von nicht weniger als eine Schwellenspannung an das Gate- Polysilicium 7 angelegt wird, wobei die Emitterelektrode 8 geerdet ist und eine vorbestimmte positive Spannung an die Kollektorelektrode 9 gemäß Fig. 26 angelegt ist, werden Kanäle in den P-Wannenbereichen 4 entlang der Seitenwände des Gate-Polysiliciums 7 ausgebildet. Strom fließt durch die Kanäle, so daß der IGBT eingeschaltet wird.
Wenn die an das Gate-Polysilicium 7 angelegte Treiber­ spannung nicht mehr als die Schwellenspannung beträgt, ver­ schwinden die Kanäle, so daß der IGBT ausgeschaltet wird. In dem ausgeschalteten Zustand wird eine Kollektorspannung durch eine Verammungsschicht aufrechterhalten, welche sich in Richtung zur N⁻-Epitaxieschicht 3 ausgehend von einem PN- Übergang J erstreckt, der in Rückwärtsrichtung bei der Grenzfläche der P-Wannenbereiche 4 und der N⁻-Epitaxie­ schicht 3 vorgespannt ist.
Der bisher verwendete IGBT mit einer Graben-MOS-Struktur weist diese Anordnung auf. Ein zuäußerster P-Wannenbereich 4A, der isoliert auf der Außenseite der zuäußersten Schicht der Vielzahl von Graben-Isolierschichten 10 zur Isolierung der P-Wannenbereiche 4 gebildet ist, besitzt eine genauso große Tiefe wie die anderen P-Wannenbereiche 4.
Hierdurch wird die größte elektrische Feldstärkekonzentra­ tion in einem bodenseitigen Rand in der Nachbarschaft des Bereiches R1 der zuäußersten Graben-Isolierschicht 10 verur­ sacht, welche in der Verammungsschicht liegt, die sich aus­ gehend von dem PN-Übergang J erstreckt, welche die Kollek­ torspannung aufrechterhält, wie es in Fig. 26 gezeigt ist, wenn der IGBT ausgeschaltet ist.
Fig. 27 zeigt eine Potentialeverteilung (F1) um den boden­ seitigen Rand der zuäußersten Graben-Isolierschicht und eine Potentialverteilung (F2) um den bodenseitigen Rand der wei­ teren Graben-Isolierschicht, wenn der IGBT ausgeschaltet ist. Fig. 28 zeigt eine elektrische Feldstärkeverteilung (F3) um den bodenseitigen Rand der zuäußersten Graben- Isolierschicht und eine elektrische Feldstärkeverteilung (F4) um den bodenseitigen Rand der anderen Graben- Isolierschicht, wenn der IGBT ausgeschaltet ist. Aus den Fig. 27 und 28 ergibt sich augenscheinlich, daß die um den bodenseitigen Rand der zuäußersten Graben-Isolierschicht erzeugte elektrische Feldstärkekonzentration erheblich größer als die um den bodenseitigen Rand der anderen Graben- Isolierschichten ist.
Die Halbleitervorrichtung mit der Grabenstruktur, welche den PN-Übergang trennt wie beispielsweise ein IGBT mit einer Graben-MOS-Struktur weist einen Nachteil dahingehend auf, daß, da die elektrische Feldstärkekonzentration um den bodenseitigen Rand der zuäußersten Grabenstruktur erheblich größer als diejenige der anderen Bereiche ist, wenn der PN- Übergang in Rückwärtsrichtung vorgespannt ist, eine Vorrich­ tungsdurchbruchsspannung verringert wird, welches die Durch­ bruchsspannung bei dem PN-Übergang der Halbleitervorrichtung darstellt.
Demgemäß liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Halbleitervorrichtung zur Verfügung zu stellen, welche eine Abschwächung der elektrischen Feldstärkekonzentration um den bodenseitigen Rand der zuäußersten einer Vielzahl von Gra­ benstrukturen zur Isolierung des PN-Überganges ermöglicht, um eine Verbesserung der Vorrichtungsdurchbruchsspannung zu ermöglichen, sowie ein Verfahren zur Herstellung einer der­ artigen Halbleitervorrichtung zur Verfügung zu stellen.
Diese Aufgabe wird durch eine Halbleitervorrichtung gemäß Anspruch 1, 10, 12, und ein Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung gemäß Anspruch 16, 24, 25 gelöst.
Entsprechend der vorliegenden Erfindung weist eine Halblei­ tervorrichtung auf: eine erste Halbleiterschicht eines ersten Leitungstyps mit einer ersten und einer zweiten Hauptoberfläche; eine zweite Halbleiterschicht eines zweiten Leitungstyps, welche auf der ersten Hauptoberfläche der ersten Halbleiterschicht gebildet ist; und eine Vielzahl von voneinander entfernten Isolierschichten, von denen jede über die zweite Halbleiterschicht ausgebildet ist und dieselbe Tiefe aufweist, wobei die Vielzahl der Isolierschichten die zweite Halbleiterschicht in eine Vielzahl von unterteilten Halbleiterbereichen trennt, die voneinander isoliert sind, und die Vielzahl von unterteilten Halbleiterbereichen einen außerhalb hiervon angeordneten zuäußersten unterteilten Halbleiterbereich aufweist, wobei der zuäußerste unterteilte Halbleiterbereich tiefer ausgebildet ist als die anderen unterteilten Halbleiterbereiche.
Entsprechend der Halbleitervorrichtung gemäß der vorliegen­ den Erfindung ist der zuäußerst der Vielzahl der unterteil­ ten Halbleiterbereiche angeordnete zuäußerste unterteilte Halbleiterbereich tiefer als die anderen unterteilten Halb­ leiterbereiche ausgebildet.
Die Position des bei der Grenzfläche zwischen dem zuäußer­ sten unterteilten Halbleiterbereich und der erste Halblei­ terschicht gebildeten PN-Überganges ist näher bei dem tief­ sten Abschnitt der Isolierschichten als die Position des bei der Grenzfläche zwischen den anderen unterteilten Halblei­ terbereichen und der ersten Halbleiterschicht gebildeten PN- Überganges, bzw. ist tiefer als der tiefste Abschnitt der Isolierschichten. Wenn der PN-Übergang bei der Grenzfläche zwischen der ersten Halbleiterschicht und der unterteilten Halbleiterbereiche in Rückwärtsrichtung vorgespannt ist, wird die elektrische Feldstärkekonzentration abgeschwächt, welche um den bodenseitigen Rand der zuäußersten Isolier­ schicht in der Nachbarschaft des zuäußersten unterteilten Halbleiterbereiches erzeugt wird.
Als Ergebnis hiervon wird eine Vorrichtungsdurchbruchs­ spannung verbessert, welche die Durchbruchsspannung des bei der Grenzfläche der ersten Halbleiterschicht und der unter­ teilten Halbleiterbereiche der Halbleitervorrichtung gebil­ deten PN-Überganges darstellt, in welchem die elektrische Feldstärkekonzentration abgeschwächt wird.
Bei einer weiteren Ausführung gemäß der vorliegenden Erfindung weist die Halbleitervorrichtung auf: eine erste Halbleiterschicht eines ersten Leitungstyps mit ersten und zweiten Hauptoberflächen; eine zweite Halbleiterschicht eines zweiten Leitungstyps, die auf der ersten Hauptoberfläche der ersten Halbleiterschicht gebildet ist; und eine Vielzahl von voneinander entfernten Isolierschichten, welche dieselbe Tiefe aufweisen und eine vorbestimmte zuäußerste Isolierschicht aufweisen, wobei die Isolierschichten selektiv derart ausgebildet sind, daß die vorbestimmte zuäußerste Isolierschicht sich nicht über die zweite Halbleiterschicht erstreckt und die anderen Isolier­ schichten sich durch die zweite Halbleiterschicht er­ strecken, wobei die Vielzahl der Isolierschichten mit Ausnahme der vorbestimmten zuäußersten Isolierschicht die zweite Halbleiterschicht in eine Vielzahl von unterteilten Halbleiterbereichen trennt, die voneinander isoliert sind, wobei die Vielzahl der unterteilten Halbleiterbereiche einen zuäußersten unterteilten Halbleiterbereich aufweist, der zuäußerst hiervon angeordnet ist, und der zuäußerste unter­ teilte Halbleiterbereich eine Tiefe aufweist, die es verhindert, daß sich die darin vorgesehene vorbestimmte zuäußerste Isolierschicht hierdurch erstreckt.
Entsprechend der Halbleitervorrichtung gemäß der vorliegen­ den Erfindung ist der zuäußerst von der Vielzahl der unter­ teilten Halbleiterbereiche angeordnete zuäußerste Halblei­ terbereich derart ausgebildet, daß er vollständig die vor­ bestimmte zuäußerste Isolierschicht bedeckt. Wenn somit der PN-Übergang bei einer Grenzfläche zwischen der ersten Halb­ leiterschicht und der unterteilten Halbleiterbereiche in Rückwärtsrichtung vorgespannt wird, wird keine elektrische Feldstärkekonzentration in der vorbestimmten Isolierschicht erzeugt, welche mit dem zuäußersten unterteilten Halbleiter­ bereich bedeckt ist.
Als Ergebnis hiervon wird die Vorrichtungsdurchbruchs­ spannung verbessert, welche die Durchbruchsspannung des PN- Überganges darstellt, der bei der Grenzfläche zwischen der ersten Halbleiterschicht und der unterteilten Halbleiterbe­ reiche der Halbleitervorrichtung gebildet ist.
Bei einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung weist eine Halbleitervorrichtung auf: eine erste Halbleiterschicht eines ersten Leitungstyps mit einer ersten und einer zweiten Hauptoberfläche; eine zweite Halbleiterschicht eines zweiten Leitungstyps, die auf der ersten Hauptoberfläche der ersten Halbleiterschicht gebildet ist; und eine Vielzahl von voneinander entfernten Isolierschichten, von denen jede selektiv über die zweite Halbleiterschicht gebildet ist und dieselbe Tiefe aufweist, wobei die Vielzahl der Isolierschichten mit einem ersten Abstand voneinander entfernt angeordnet ist und die zweite Halbleiterschicht in eine Vielzahl von unterteilten Halbleiterbereichen trennt, die voneinander isoliert sind, und die Vielzahl der unterteilten Halbleiterbereiche einen zuäußersten unterteilten Halbleiterbereich aufweist, der zuäußert hiervon angeordnet ist, wobei die Vielzahl der Isolierschichten eine zuäußerste Isolierschicht benachbart zu dem zuäußersten unterteilten Halbleiterbereich aufweist, und der zuäußerste unterteilte Halbleiterbereich einen ersten Bereich aufweist, der sich nach außen von einer Position erstreckt, die um einen zweiten Abstand von der zuäußersten Isolierschicht entfernt ist, wobei der zweite Abstand kürzer ist als der erste Abstand, und der erste Bereich des zuäußersten unterteilten Halbleiterbereiches tiefer ist als die anderen unterteilten Halbleiterbereiche.
Entsprechend der Halbleitervorrichtung gemäß der vorliegen­ den Erfindung ist der zuäußerste unterteilte Halbleiterbe­ reich in dem ersten Bereich, der um den zweiten Abstand, welcher kürzer ist als der erste Abstand zwischen benachbarten Isolierschichten, von der zuäußersten Isolier­ schicht benachbart hierzu entfernt ist, tiefer als die anderen unterteilten Halbleiterbereiche.
Die Position des bei der Grenzfläche zwischen dem zuäußer­ sten unterteilten Halbleiterbereich in dem ersten Bereich und der ersten Halbleiterschicht gebildeten PN-Überganges ist näher an dem tiefsten Abschnitt der Isolierschichten als die Position des PN-Überganges, der bei der Grenzfläche zwi­ schen den anderen unterteilten Halbleiterbereichen und der ersten Halbleiterschicht gebildet ist, bzw. ist tiefer als der tiefste Abschnitt der Isolierschichten. Wenn der PN- Übergang bei der Grenzfläche zwischen der ersten Halbleiter­ schicht und der unterteilten Halbleiterbereiche in Rück­ wärtsrichtung vorgespannt wird, wird die elektrische Feld­ stärkekonzentration abgeschwächt, welche um den bodenseiti­ gen Rand der zuäußersten Isolierschicht benachbart zu dem zuäußersten unterteilten Halbleiterbereich erzeugt wird. Als Ergebnis hiervon wird die Vorrichtungsdurchbruchsspannung verbessert, welche die Durchbruchsspannung des bei der Grenzfläche zwischen der ersten Halbleiterschicht und der unterteilten Halbleiterbereiche der Halbleitervorrichtung gebildeten PN-Überganges darstellt.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich ferner auf ein Ver­ fahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung. Gemäß der Erfindung weist das Verfahren die Schritte auf: (a) Vorsehen einer ersten Halbleiterschicht eines ersten Leitungstyps mit einer ersten und einer zweiten Hauptober­ fläche; (b) Bilden einer zweiten Halbleiterschicht eines zweiten Leitungstyps auf der ersten Hauptoberfläche der ersten Halbleiterschicht, wobei die zweite Halbleiterschicht einen ersten inneren Teilbereich mit einer ersten Tiefe und einen zweiten Teilbereich außerhalb des ersten Teilbereiches mit einer zweiten Tiefe aufweist, wobei die zweite Tiefe größer ist als die erste Tiefe; und (c) selektives Bilden einer Vielzahl von voneinander entfernten Isolierschichten durch die zweite Halbleiterschicht, wobei die Vielzahl der Isolierschichten dieselbe Tiefe aufweist und die zweite Halbleiterschicht in eine Vielzahl von unterteilten Halblei­ terbereichen trennt, die voneinander isoliert sind, wobei die Vielzahl von unterteilten Halbleiterbereichen einen zuäußersten unterteilten Halbleiterbereich, der zuäußerst hiervon angeordnet ist, aufweist, und die Tiefe des zuäußersten unterteilten Halbleiterbereiches auf die zweite Tiefe eingestellt wird, und die Tiefe der anderen unterteilten Halbleiterbereiche auf die erste Tiefe eingestellt wird.
Entsprechend einer durch das Verfahren der vorliegenden Er­ findung hergestellten Halbleitervorrichtung ist der zu­ äußerst der Vielzahl der unterteilten Halbleiterbereiche angeordnete zuäußerste unterteilte Halbleiterbereich tiefer ausgebildet als die anderen unterteilten Halbleiterbereiche.
Die Position des bei der Grenzfläche zwischen dem zuäußer­ sten unterteilten Halbleiterbereich und der ersten Halblei­ terschicht gebildeten PN-Überganges ist näher an dem tief­ sten Abschnitt der Isolierschichten als die Position des bei der Grenzfläche zwischen den anderen unterteilten Halblei­ terbereichen und der ersten Halbleiterschicht gebildeten PN- Überganges, bzw. ist tiefer als der tiefste Abschnitt der Isolierschicht. Wenn der PN-Übergang bei der Grenzfläche zwischen der ersten Halbleiterschicht und der unterteilten Halbleiterbereiche in Rückwärtsrichtung vorgespannt wird, wird die elektrische Feldstärkekonzentration abgeschwächt, welche um den bodenseitigen Rand der zuäußersten Isolier­ schicht in der Nachbarschaft des zuäußersten unterteilten Halbleiterbereiches erzeugt wird.
Als Ergebnis hiervon wird die Vorrichtungsdurchbruchs­ spannung verbessert, welche die Durchbruchsspannung des bei der Grenzfläche der ersten Halbleiterschicht und der unter­ teilten Halbleiterbereiche der Halbleitervorrichtung gebil­ deten PN-Überganges darstellt, bei dem die elektrische Feld­ stärkekonzentration abgeschwächt wird.
Bei einer weiteren Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung weist ein Verfahren zur Herstellung einer Halblei­ tervorrichtung die Schritte auf: Vorsehen einer ersten Halbleiterschicht eines ersten Leitungstyps mit einer ersten und einer zweiten Hauptoberfläche; Bilden einer zweiten Halbleiterschicht eines zweiten Leitungstyps auf der ersten Hauptoberfläche der ersten Halbleiterschicht, wobei die zweite Halbleiterschicht einen ersten inneren Teilbereich mit einer ersten Tiefe und einen zweiten Teilbereich außerhalb des ersten Teilbereiches mit einer zweiten Tiefe aufweist, wobei die zweite Tiefe größer ist als die erste Tiefe; und selektives Bilden einer Vielzahl von voneinander entfernten Isolierschichten, die dieselbe Tiefe aufweisen, derart, daß sich einige der Isolierschichten über den ersten Teilbereich der zweiten Halbleiterschicht erstrecken und die anderen sich nicht über den zweiten Teilbereich hiervon erstrecken, wobei sich die Isolierschichten über den ersten Teilbereich erstrecken, der die zweite Halbleiterschicht in eine Vielzahl von unterteilten Halbleiterbereichen trennt, die voneinander isoliert sind.
Entsprechend einer durch das Verfahren der vorliegenden Er­ findung hergestellten Halbleitervorrichtung ist der zu­ äußerste Halbleiterbereich, der zuäußerst der Vielzahl von unterteilten Halbleiterbereichen angeordnet ist, derart aus­ gebildet, daß er vollständig die vorbestimmte zuäußerste Isolierschicht bedeckt. Wenn somit der PN-Übergang bei der Grenzfläche zwischen der ersten Halbleiterschicht und der unterteilten Halbleiterbereiche in Rückwärtsrichtung vorge­ spannt wird, wird keine elektrische Feldstärkekonzentration in der vorbestimmten Isolierschicht erzeugt, die mit dem zuäußersten unterteilten Halbleiterbereich bedeckt ist.
Als Ergebnis wird die Vorrichtungsdurchbruchsspannung ver­ bessert, welche die Durchbruchsspannung des bei der Grenz­ fläche zwischen der ersten Halbleiterschicht und der unter­ teilten Halbleiterbereiche der Halbleitervorrichtung gebil­ deten PN-Überganges darstellt.
Bei einer weiteren Ausführung gemäß der vorliegenden Erfin­ dung weist ein Verfahren zur Herstellung einer Halbleiter­ vorrichtung die Schritte auf: Vorsehen einer ersten Halbleiterschicht eines ersten Leitungstyps mit einer ersten und einer zweiten Hauptoberfläche; Bilden einer zweiten Halbleiterschicht eines zweiten Leitungstyps auf der ersten Hauptoberfläche der ersten Halbleiterschicht, wobei die zweite Halbleiterschicht einen ersten internen Teilbereich mit einer ersten Tiefe und einen zweiten Teilbereich außerhalb des ersten Teilbereiches mit einer zweiten Tiefe aufweist, wobei die zweite Tiefe größer ist als die erste Tiefe; und selektives Bilden einer Vielzahl von voneinander entfernten Isolierschichten derselben Tiefe über die zweite Halbleiterschicht, wobei die Vielzahl der Isolierschichten durch einen ersten Abstand voneinander entfernt sind, und die Vielzahl der Isolierschichten die zweite Halbleiterschicht in eine Vielzahl von unterteilten Halbleiterbereichen trennt, die voneinander isoliert sind, wobei die Vielzahl der unterteilten Halbleiterbereiche einen zuäußersten unterteilten Halbleiterbereich aufweisen, der zuäußerst hiervon angeordnet ist, und die Vielzahl der Iso­ lierschichten eine zuäußerste Isolierschicht benachbart zu dem zuäußerst unterteilten Halbleiterbereich aufweist, wobei der zuäußerst unterteilte Halbleiterbereich einen ersten Be­ reich aufweist, der sich nach außen erstreckt von einer Position, die um einen zweiten Abstand von der zuäußersten Isolierschicht entfernt ist, und einen zweiten Bereich auf­ weist, der sich nach innen hiervon erstreckt, wobei der zweite Abstand kürzer ist als der erste Abstand, und der erste Bereich des zuäußersten unterteilten Halbleiterberei­ ches die zweite Tiefe aufweist, wobei der zweite Bereich des zuäußersten unterteilten Halbleiterbereiches die erste Tiefe aufweist.
Entsprechend einer durch das Verfahren gemäß der vorliegen­ den Erfindung hergestellten Halbleitervorrichtung ist der zuäußerste unterteilte Halbleiterbereich in dem ersten Bereich um den zweiten Abstand beabstandeten, welcher kürzer ist als der erste Abstand zwischen benachbarten Isolierschichten, entfernt von der zuäußersten Isolier­ schicht benachbart hierzu, und tiefer als die anderen unterteilten Halbleiterbereiche.
Die Position des bei der Grenzfläche zwischen dem zu­ äußersten unterteilten Halbleiterbereiches in dem ersten Be­ reich und der ersten Halbleiterschicht gebildeten PN-Über­ ganges ist näher an dem tiefsten Abschnitt der Isolier­ schichten als die Position des bei der Grenzfläche zwischen den anderen unterteilten Halbleiterbereichen und der ersten Halbleiterschicht gebildeten PN-Überganges, bzw. ist tiefer als der tiefste Abschnitt der Isolierschichten. Wenn der PN- Übergang bei der Grenzfläche zwischen der ersten Halbleiter­ schicht und der unterteilten Halbleiterbereiche in Rück­ wärtsrichtung vorgespannt wird, wird die elektrische Feld­ stärkekonzentration abgeschwächt, welche um den bodenseiti­ gen Rand der zuäußersten Isolierschicht in der Nachbarschaft des zuäußersten unterteilten Halbleiterbereiches erzeugt wird. Als Ergebnis hiervon wird die Vorrichtungsdurchbruchs­ spannung verbessert, welche die Durchbruchsspannung des bei der Grenzfläche zwischen der ersten Halbleiterschicht und der unterteilten Halbleiterbereiche der Halbleitervorrich­ tung gebildeten PN-Überganges darstellt.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Weitere Einzelheiten, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnung.
Es zeigt:
Fig. 1 eine schematische Schnittansicht einer ersten Mode eines IGBT gemäß einem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel gemäß der vorliegenden Er­ findung;
Fig. 2 eine Potentialverteilung der ersten Mode des IGBT des ersten bevorzugten Ausführungsbeispie­ les, wenn dieser ausgeschaltet ist;
Fig. 3 eine schematische Schnittansicht einer zweiten Mode des IGBT gemäß dem ersten bevorzugten Aus­ führungsbeispiel entsprechend der vorliegenden Erfindung;
Fig. 4 eine Potentialverteilung der zweiten Mode des IGBT gemäß dem ersten bevorzugten Ausführungs­ beispiel, wenn dieser ausgeschaltet ist;
Fig. 5 eine schematische Schnittansicht einer dritten Mode des IGBT gemäß dem ersten bevorzugten Aus­ führungsbeispiel entsprechend der vorliegenden Erfindung;
Fig. 6 eine Potentialverteilung der dritten Mode des IGBT gemäß dem ersten bevorzugten Ausführungs­ beispiel, wenn dieser ausgeschaltet ist;
Fig. 7 eine schematische Schnittansicht des IGBT gemäß einem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel entsprechend der vorliegenden Erfindung;
Fig. 8 eine Potentialverteilung des IGBT gemäß dem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel, wenn dieser ausgeschaltet ist;
Fig. 9 eine schematische Schnittansicht des IGBT gemäß einem dritten bevorzugten Ausführungsbeispiel entsprechend der vorliegenden Erfindung;
Fig. 10 eine Potentialverteilung des IGBT gemäß dem dritten bevorzugten Ausführungsbeispiel, wenn dieser ausgeschaltet ist;
Fig. 11 eine schematische Schnittansicht des IGBT gemäß einem vierten bevorzugten Ausführungsbeispiel entsprechend der vorliegenden Erfindung;
Fig. 12 eine Potentialverteilung des IGBT gemäß dem vierten bevorzugten Ausführungsbeispiel, wenn dieser ausgeschaltet ist;
Fig. 13 bis 19 schematische Schnittansichten zur Dar­ stellung eines Verfahrens zur Herstellung des IGBT gemäß den ersten bis dritten bevorzugten Ausführungsbeispielen;
Fig. 20 bis 23 Draufsichten zur Darstellung des Verfahrens zur Herstellung des IGBT gemäß den ersten bis dritten bevorzugten Ausführungsbeispielen;
Fig. 24 eine schematische Schnittansicht der Basisstruk­ tur gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 25 eine schematische Schnittansicht eines IGBT;
Fig. 26 eine Potentialverteilung des IGBT, wenn dieser ausgeschaltet ist;
Fig. 27 eine Darstellung eines Simulationsergebnisses der Potentialverteilung des IGBT, wenn dieser ausgeschaltet ist;
Fig. 28 eine Darstellung eines Simulationsergebnisses einer elektrischen Feldstärkeverteilung des IGBT, wenn dieser ausgeschaltet ist; und
Fig. 29 eine schematische Schnittansicht eines MOSFET mit einem Graben-MOS-Gate, an dem die vor­ liegende Erfindung anwendbar ist.
Fig. 1 zeigt eine schematische Schnittansicht eines IGBT mit einer Graben-MOS-Gatestruktur einer ersten Mode eines ersten bevorzugten Ausführungsbeispieles gemäß der vorliegenden Er­ findung. Gemäß Fig. 1 ist eine N-Expitaxieschicht 2 auf einem P⁺-Substrat 1 gebildet, und eine N⁻-Epitaxieschicht 3 ist auf der N-Epitaxieschicht 2 gebildet. Auf der N⁻-Epi­ taxieschicht 3 sind eine Vielzahl von P-Wannenbereichen 4 und ein P-Wannenbereich 41 gebildet, die voneinander iso­ liert sind durch eine Vielzahl von Graben-Isolationsschich­ ten 10, von denen jede hierum gebildet ein Gate-Polysilicon 7 und einen Oxidfilm 6 aufweist.
Die Graben-Isolierschichten 10 sind regelmäßig in vorbe­ stimmten Abständen zueinander ausgebildet und weisen die­ selbe Tiefe auf. Ein N⁺-Emitterbereich 5 ist in der Ober­ fläche von jedem P-Wannenbereich 4, 41 gebildet. Eine Emitterelektrode 8 ist über den P-Wannenbereichen 4 und 41, den N⁺-Emitterbereichen 5 und den Graben-Isolierschichten 10 gebildet. Eine Kollektorelektrode 9 ist auf der unteren Oberfläche des P⁺-Substrates 1 gebildet.
Der zuäußerste P-Wannenbereich 41 in der Nachbarschaft der zuäußersten Graben-Isolierschicht 10A ist ebenso tief wie die Graben-Isolierschichten 10 ausgebildet, wobei diese tiefer als die P-Wannenbereiche 4 mit Ausnahme des zu­ äußersten P-Wannenbereiches 41 gebildet ist.
Wenn bei einem derart angeordneten IGBT die Treiberspannung mit einem nicht geringeren Wert als eine Schwellenspannung an das Gate-Polysilicon 7 angelegt ist, wobei die Emitter­ elektrode 8 geerdet ist und eine vorbestimmte positive Spannung an die Kollektorelektrode 9 gemäß Fig. 2 angelegt ist, werden Kanäle an den P-Wannenbereichen 4 entlang der Seitenwände des Gate-Polysiliciums 7 ausgebildet. Über die Kanäle flieht Strom, so daß der IGBT eingeschaltet wird.
Wenn die an das Gate-Polysilicium 7 angelegte Treiber­ spannung nicht mehr als die Schwellenspannung beträgt, wobei eine Leistungsversorgungsspannung über die Emitterelektrode 8 und die Kollektorelektrode 9 derart angelegt ist, daß die Kollektorelektrode 9 positiv ist, schaltet der IGBT aus.
Wenn der IGBT ausgeschaltet ist, erstreckt sich ein erhebli­ cher Teil einer Verarmungsschicht in Richtung der N⁻-Epi­ taxieschicht 3 ausgehend von einem PN-Übergang J1, der in Rückwärtsrichtung vorgespannt ist, um eine Kollektorspannung aufrecht zu erhalten. Die dabei auftretende Potentialver­ teilung ist in Fig. 2 dargestellt, wobei die elektrische Feldstärkekonzentration in einem bodenseitigen Rand in der Nachbarschaft des Bereiches RA1 der zuäußersten Graben- Isolierschicht 10A im Vergleich zur elektrischen Feldstärke­ konzentration an dem bodenseitigen Rand in der Nachbarschaft des Bereiches R1 der zuäußersten Graben-Isolierschicht 10 bei der Vorrichtung gemäß Fig. 26 sanft und erheblich abge­ schwächter ausgebildet ist.
Hierdurch ergibt sich ein geringer Unterschied zwischen dem elektrischen Feld, welches in dem bodenseitigen Rand in der Nachbarschaft des Bereiches RA1 der zuäußersten Graben- Isolierschicht 10A erzeugt ist, und dem elektrischen Feld, welches in dem bodenseitigen Rand in der Nachbarschaft der Bereiche der anderen Graben-Isolierschichten erzeugt ist. Eine Vorrichtungsdurchbruchsspannung, d. h. die Durchbruchs­ spannung des PN-Überganges des IGBT selbst wird nicht durch das elektrische Feld bestimmt, welches in dem bodenseitigen Rand in der Nachbarschaft des Bereiches RA1 der zuäußersten Graben-Isolierschicht 10A erzeugt ist, so daß die Vorrich­ tungsdurchbruchsspannung des IGBT verbessert ist.
Fig. 3 zeigt eine schematische Schnittansicht einer zweiten Mode des IGBT des ersten bevorzugten Ausführungsbeispieles gemäß der vorliegenden Erfindung. Gemäß Fig. 3 beträgt die Tiefe eines zuäußersten P-Wannenbereiches 41′ mehr als die­ jenige der anderen P-Wannenbereiche 4 und beträgt weniger als diejenige der Graben-Isolierschichten 10 (das Gate- Polysilicium 7 und die Oxidfilme 6). Die weitere Anordnung des IGBT der zweiten Mode ist identisch mit derjenigen des IGBT der ersten Mode gemäß dem ersten bevorzugten Ausfüh­ rungsbeispiel, so daß deren weitere Erläuterung weggelassen werden kann.
Fig. 4 zeigt eine Potentialverteilung des IGBT gemäß Fig. 3, wenn dieser ausgeschaltet ist. Die elektrische Feldkonzen­ tration in einem bodenseitigen Rande der Nachbarschaft des Bereiches RA1′ der zuäußersten Graben-Isolierschicht 10A ist im Vergleich zur elektrischen Feldkonzentration in dem bodenseitigen Rand in der Nachbarschaft des Bereiches R1 der zuäußersten Graben-Isolierschicht 10 gemäß der in Fig. 26 dargestellten Vorrichtung sanft und erheblich abgeschwächt ausgebildet.
Die zweite Mode liefert denselben Effekt wie die erste Mode. Aus dem Vergleich zwischen den Fig. 2 und 4 ergibt sich jedoch, daß die erste Mode einen deutlicheren Wert der Abschwächung der elektrischen Feldkonzentration liefert als die zweite Mode. Hieraus ergibt sich, daß die erste Mode ge­ genüber der zweiten Mode besser ist.
Fig. 5 zeigt eine schematische Schnittansicht einer dritten Mode des IGBT gemäß dem ersten bevorzugten Ausführungsbei­ spiel. Gemäß Fig. 5 beträgt der Wert der Tiefe eines zuäußersten P-Wannenbereiches 41′′ mehr als derjenige der Graben-Isolierschichten 10. Die weitere Anordnung des IGBT der dritten Mode ist identisch mit derjenigen des IGBT der ersten Mode, so daß deren genauere Erläuterung weggelassen werden kann.
Fig. 6 zeigt eine Potentialverteilung des IGBT gemäß Fig. 5, wenn dieser ausgeschaltet ist. Keine elektrische Feldkonzen­ tration wird in dem bodenseitigen Rand in der Nachbarschaft des Bereiches der zuäußersten Graben-Isolierschicht 10A er­ zeugt. Eine geringe elektrische Feldkonzentration wird in einem bodenseitigen Rand in der Nachbarschaft des Bereiches RA1′′ eines PN-Überganges J1′′ des zuäußersten P-Wannenberei­ ches 41′′ erzeugt. Die elektrische Feldkonzentration in dem Bereich RA1′′ ist jedoch im Vergleich zur elektrischen Feld­ konzentration des bodenseitigen Randes in der Nachbarschaft des Bereiches R1 der zuäußersten Graben-Isolierschicht 10 der in Fig. 26 dargestellten Vorrichtung relativ sanft und erheblich abgeschwächt ausgebildet.
Die dritte Mode liefert ebenfalls denselben Effekt wie die erste Mode. Aus dem Vergleich zwischen den Fig. 2 und 6 ergibt sich jedoch, daß der Wert der Abschwächung der elek­ trischen Feldkonzentration in dem Bereich RA1 der ersten Mode deutlicher ausfällt als bei dem Bereich RA1′′ der dritten Mode. Es ergibt sich daher, daß die erste Mode besser als die dritte Mode ist. Zusätzlich verursacht der P- Wannenbereich 41 bei einer zu tiefen Ausgestaltung, daß die N⁻-Epitaxieschicht 3 entsprechend dünn ausgebildet wird, wo­ durch die Durchbruchsspannung des PN-Überganges verringert werden könnte. Es kann davon gesprochen werden, daß die erste Mode diesbezüglich besser ist als die dritte Mode.
Fig. 7 zeigt eine schematische Schnittansicht des IGBT einer Graben-MOS-Gate-Struktur eines zweiten bevorzugten Ausfüh­ rungsbeispieles gemäß der vorliegenden Erfindung. Gemäß Fig. 7 ist die N-Epitaxieschicht 2 auf der Oberfläche des P⁺-Sub­ strates 1 gebildet, und die N⁻-Epitaxieschicht 3 ist auf der N-Epitaxieschicht 2 gebildet. Auf der N⁻-Epitaxieschicht 3 sind die Vielzahl von P-Wannenbereichen 4 und ein P-Wannen­ bereich 42 gebildet, die voneinander durch die Vielzahl der Graben-Isolierschichten 10 voneinander isoliert sind, von denen jede das Gate-Polysilicium 7 und den Oxidfilm 6 hierum gebildet aufweist.
Die Graben-Isolierschichten 10 sind regelmäßig in vorbe­ stimmten Abständen zueinander ausgebildet und weisen die­ selbe Tiefe auf. Der N⁺-Emitterbereich 5 ist in der Ober­ fläche von jedem P-Wannenbereich 4, 42 gebildet. Die Emitterelektrode 8 ist über den P-Wannenbereichen 4 und 42, den N⁺-Emitterbereichen 5 und den Graben-Isolierschichten 10 gebildet. Die Kollektorelektrode 9 ist auf der unteren Ober­ fläche des P⁺-Substrates 1 gebildet.
Der P-Wannenbereich 42 bedeckt die zuäußerste Graben-Iso­ lierschicht 10A und weist eine vorbestimmte Tiefe auf. In einem Bereich, der sich nach außen von der zuäußersten Gra­ ben-Isolierschicht 10A erstreckt (in Richtung eines Berei­ ches, in dem keine Graben-Isolierschicht 10 gebildet ist), weist der P-Wannenbereich 42 eine vorbestimmte Tiefe auf, die durchwegs größer ist als die Tiefe der Graben-Isolier­ schichten 10.
Der IGBT gemäß dem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel, bei dem keine Kanäle in der Oberfläche der P-Wannenbereiche 4 entlang der Seitenwände des Gate-Polysilicium 7 in der zuäußersten Graben-Isolierschicht 10A gebildet sind, führt keinen MOS-Betrieb durch. Es können zwei oder mehrere Gra­ ben-Isolierschichten 10 vorgesehen sein, die mit dem P-Wan­ nenbereich 42 bedeckt sind. Jedoch bewirkt eine Erhöhung der Anzahl von Gate-Polysilicium, welches den MOS-Betrieb nicht ausführt, eine mehr als notwendige Wechselwirkung mit dem Ein-Betrieb des IGBT. Somit ist die Anzahl der Graben-Iso­ lierschichten 10, die durch den P-Wannenbereich 42 bedeckt sind, vorzugsweise kleiner.
Bei einem solchermaßen angeordneten IGBT wird die Leistungs­ versorgungsspannung über der Emitterelektrode 8 und der Kollektorelektrode 9 derart angelegt, daß die Kollektorelek­ trode positiv ist, wie es in Fig. 8 dargestellt ist. Wenn in diesem Zustand die an das Gate-Polysilicium angelegte Trei­ berspannung nicht größer ist als die Schwellenspannung, wird der IGBT ausgeschaltet.
Wenn der IGBT ausgeschaltet ist, erstreckt sich ein erhebli­ cher Teil der Verarmungsschicht in Richtung zur N⁻-Epitaxie­ schicht 3 ausgehend von einem PN-Übergang J2, der in Rück­ wärtsrichtung vorgespannt ist, um die Kollektorspannung auf­ recht zu erhalten. Da die zuäußerste Graben-Isolierschicht 10A vollständig mit dem P-Wannenbereich 42 bedeckt ist, wird keine elektrische Feldkonzentration in einem bodenseitigen Rand in der Nachbarschaft des Bereiches RA2 der zuäußersten Graben-Isolierschicht 10A erzeugt, wie es in Fig. 8 darge­ stellt ist.
Da somit keine elektrische Feldkonzentration in dem boden­ seitigen Rand in der Nachbarschaft des Bereiches RA2 der zuäußersten Graben-Isolierschicht 10A erzeugt wird, und die Vorrichtungsdurchbruchsspannung, d. h. die Durchbruchs­ spannung des PN-Überganges des IGBT nicht durch das elektri­ sche Feld bestimmt wird, welches in dem bodenseitigen Rand in der Nachbarschaft des Bereiches RA2 der zuäußersten Gra­ ben-Isolierschicht 10A erzeugt ist, ist die Vorrichtungs­ durchbruchsspannung des IGBT verbessert. Obwohl eine kleine elektrische Feldkonzentration in einem Bereich RA2′ in der Nachbarschaft eines Stufenabschnittes 12 in dem P- Wannenbereich 42 erzeugt wird, kann die elektrische Feldkon­ zentration auf einen Pegel begrenzt werden, der es verhindert, daß die Vorrichtungsdurchbruchsspannung des IGBT durch Minimierung eines Unterschiedes in der Tiefe zwischen den P-Wannenbereichen 42 und 4 verringert wird.
Falls der P-Wannenbereich 42 zu tief ausgebildet wird, wird eine entsprechend dünne N⁻-Epitaxieschicht 3 verursacht, was die Durchbruchsspannung des PN-Überganges verringern kann. In dieser Hinsicht besitzt der P-Wannenbereich 42 vorzugs­ weise eine Minimaltiefe auf, welche es ermöglicht, daß er die Graben-Isolierschicht 10 vollständig bedeckt.
Fig. 9 zeigt eine schematische Schnittansicht des IGBT der Graben-MOS-Gate-Struktur eines dritten bevorzugten Ausfüh­ rungsbeispieles gemäß der vorliegenden Erfindung. Gemäß Fig. 9 ist die N-Epitaxieschicht 2 auf der Oberfläche des P⁺-Sub­ strates 1 gebildet, und die N⁻-Epitaxieschicht 3 ist auf der N-Epitaxieschicht 2 gebildet. Auf der N⁻-Epitaxieschicht 3 sind eine Vielzahl von P-Wannenbereichen 4 und ein P-Wannen­ bereich 43 gebildet, die voneinander durch die Graben-Iso­ lierschichten 10 isoliert sind, von denen jede das Gate- Polysilicium 7 und den Oxidfilm 6 hierum aufweist.
Die Graben-Isolierschichten 10 sind regelmäßig mit einem vorbestimmten Abstand DD voneinander entfernt angeordnet und weisen dieselbe Tiefe auf. Der N⁺-Emitterbereich 5 ist in der Oberfläche von jedem P-Wannenbereich 4, 43 gebildet. Die Emitterelektrode 8 ist über den P-Wannenbereichen 4 und 43, den N⁺-Emitterbereichen 5 und den Graben-Isolierschichten gebildet. Die Kollektorelektrode 9 ist auf der unteren Ober­ fläche des P⁺-Substrates 1 gebildet.
Der zuäußerste P-Wannenbereich 43, der außerhalb der zuäußersten Graben-Isolierschicht 10A gebildet ist, besitzt zwei Bereiche: einen Bereich innerhalb eines Abstandes L (<DD) von der äußeren Graben-Isolierschicht 10A, welche genauso tief ist wie die P-Wannenbereiche 4; und einen Be­ reich außerhalb des Abstandes L entfernt von dem Gate- Polisilicium 7, welches genauso tief ist wie die Graben- Isolierschichten 10.
Wie vorstehend beschrieben wurde, beträgt die Entfernung L zwischen dem tieferen Bereich des zuäußersten P-Wannenberei­ ches 43 und der zuäußersten Graben-Isolierschicht 10A nicht mehr als die Entfernung (Graben-zu-Graben-Entfernung) DD zwischen benachbarten Graben-Isolierschichten 10. Dies wird deshalb vorgesehen, um das Problem zu vermeiden, welches darin besteht, daß, falls der Abstand L länger ist als der Graben-zu-Graben-Abstand DD, der Grad der elektrischen Feld­ konzentration in dem bodenseitigen Rand der zuäußersten Gra­ ben-Isolierschicht 10A größer wird als derjenige in dem bo­ denseitigen Rand der anderen Graben-Isolierschichten 10 aus demselben Grund wie eingangs dargestellt, so daß die Vor­ richtungs-Durchbruchsspannung des IGBT durch das elektrische Feld in dem bodenseitigen Rand der zuäußersten Graben-Iso­ lierschicht 10 bestimmt wird.
Bei einem solchermaßen angeordneten IGBT wird die Leistungsversorgungsspannung über die Emitter-Elektrode 8 und die Kollektor-Elektrode 9 derart angelegt, daß die Kollektor-Elektrode 9 positiv ist, wie es in Fig. 10 darge­ stellt ist. Wenn in diesem Zustand die an das Gate-Polysili­ sium 7 angelegte Treiberspannung nicht größer ist als die Schwellenspannung, wird der IGBT ausgeschaltet.
Wenn der IGBT ausgeschaltet ist, erstreckt sich ein grober Teil der Verarmungsschicht in Richtung zur N⁻- Epitaxieschicht 3 ausgehend von einem PN-Übergang J3, der in Rückwärtsrichtung zur Aufrechterhaltung der Kollektor- Spannung vorgespannt ist. Die hierbei auftretende Potentialverteilung ist in Fig. 10 dargestellt, wobei die elektrische Feldstärke-Konzentration in einem bodenseitigen Rand in der Nachbarschaft des Bereiches RA3 der zuäußersten Graben-Isolierschicht 10 in demselben Male abgeschwächt ist wie diejenige in dem bodenseitigen Rand in der Nachbarschaft der Bereiche der anderen Graben-Isolierschichten 10.
Ähnlich wie bei den ersten und zweiten bevorzugten Ausfüh­ rungsbeispielen gibt es einen geringen Unterschied zwischen dem elektrischen Feld, welches in dem bodenseitigen Rand in der Nachbarschaft des Bereiches RA3 der zuäußersten Graben- Isolierschicht 10 erzeugt ist, und dem elektrischen Feld in den anderen Bereichen. Die Vorrichtungs-Durchbruchsspannung, d. h. die Durchbruchsspannung des PN-Überganges IGBT, wird nicht durch das in dem bodenseitigen Rand in der Nachbar­ schaft des Bereiches RA3 der zuäußersten Graben-Isolier­ schicht 10 bestimmt, so daß die Vorrichtungs-Durchbruchs­ spannung des IGBT verbessert wird.
Fig. 11 zeigt eine schematische Schnittansicht des IGBT der Graben-MOS-Gate-Struktur eines vierten bevorzugten Ausfüh­ rungsbeispieles gemäß der vorliegenden Erfindung. Gemäß Fig. 11 sind P-Typ-Schutzringbereiche 44, die genauso tief sind wie der P-Wannenbereich 41, in einem Oberflächenbereich der N⁻-Epitaxieschicht 3 ausgebildet, der sich nach außerhalb des P-Wannenbereiches 41 erstreckt (ein in Richtung erstreckender Bereich, in der die P-Wannenbereiche 4 abwesend sind). Die Bezugsziffer 11 bezeichnet einen als Kanalstopper dienenden N⁺-Diffusionsbereich, und die Bezugsziffer 12 bezeichnet einen Isolierfilm. Die weitere Anordnung des IGBT des vierten bevorzugten Ausführungsbeispieles ist identisch mit derjenigen des IGBT des ersten bevorzugten Ausführungsbeispieles, so daß deren genauere Beschreibung weggelassen werden kann.
Fig. 12 veranschaulicht eine Potentialverteilung des IGBT in einer Schnittansicht des vierten bevorzugten Ausführungsbei­ spieles, wenn der IGBT ausgeschaltet ist. Die P-Typ-Schutz­ ringbereiche 44 sind genauso tief wie die P-Wannenbereiche 41 ausgebildet, so daß zwischen dem P-Wannenbereich 41 und den P-Typ-Schutzringbereichen 44 eine glatte Potentialver­ teilung vorgesehen ist. Somit wird die elektrische Feld­ stärke-Konzentration, die bewirkt, daß die Vorrichtungs- Durchbruchsspannung verringert wird, nicht zwischen dem P- Wannenbereich 41 und den P-Typ-Schutzringbereichen 44 er­ zeugt.
Der IGBT gemäß dem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel kann denselben Effekt bewirken wie bei dem vierten bevorzugten Ausführungsbeispiel durch Vorsehen von Schutzringbereichen entsprechend den P-Typ- Schutzringbereichen 44, die genauso tief sind wie der P- Wannenbereich 42 und in einem Oberflächenbereich der N⁻- Epitaxieschicht 3 ausgebildet sind, die sich nach außen des P-Wannenbereiches 42 erstreckt (ein sich in der Richtung erstreckender Bereich, in der die P-Wannenbereiche 4 abwesend sind).
Ähnlich kann der IGBT gemäß dem dritten bevorzugten Ausfüh­ rungsbeispiel dieselbe Wirkung wie bei dem vierten bevorzug­ ten Ausführungsbeispiel zeigen durch Vorsehen von Schutz­ ringbereichen entsprechend der P-Typ-Schutzringbereichen 44, die genauso tief sind wie der tiefere Bereich des P-Wannen­ bereiches 43 in einem Oberflächenbereich der N⁻-Epitaxie­ schicht 3, welche sich nach außen von dem P-Wannenbereich 43 erstreckt (ein in einer Richtung erstreckender Bereich, in der die P-Wannenbereiche 4 abwesend sind).
Die Fig. 13 bis 23 veranschaulichen ein Verfahren zur Her­ stellung des IGBT gemäß dem ersten bevorzugten Ausführungs­ beispiel. Die Fig. 13 bis 19 stellen schematische Schnittansichten, und die Fig. 20 bis 23 stellen Draufsichten dar. Unter Bezugnahme auf die Fig. 13 bis 23 erfolgt im folgenden die Beschreibung des Verfahrens der Herstellung des IGBT gemäß dem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel.
Gemäß Fig. 13 wird die N-Epitaxieschicht 2 auf dem P⁺-Sub­ strat 1 durch ein epitaktisches Verfahren ausgebildet, und anschließend wird die N⁻-Epitaxieschicht 3 auf der Epitaxie­ schicht 2 durch ein epitaktisches Verfahren ausgebildet.
Gemäß Fig. 14 werden P-Typ-Verunreinigungen wie beispiels­ weise Bor in die Oberfläche der N⁻-Epitaxieschicht 3 zur Ausbildung eines P-Abscheidungsbereiches 45 auf der N⁻-Epi­ taxieschicht 3 abgeschieden. Die Abscheidung der P-Typ-Ver­ unreinigungen wird mittels Ionen-Implantation in den schattierten Bereich 21 gemäß Fig. 20 durchgeführt. Ein ent­ lang der Linie A-A aus Fig. 20 genommener Schnitt entspricht der Fig. 14.
Gemäß Fig. 15 wird ein strukturiertes Maskenmaterial 31 auf einem Teil des P-Abscheidungsbereiches 45 ausgebildet. Unter Verwendung des Maskenmaterials 31 als Maske werden P-Typ- Verunreinigungen erneut auf den P-Abscheidungsbereich 45 zur Bildung eines P-Abscheidungsbereiches 46 abgeschieden, der einen größeren Betrag an Verunreinigungen als der P-Abschei­ dungsbereich 45 aufweist. In Fig. 21 ist eine ebene Struktur der P-Abscheidungsbereiche 45 und 46 dargestellt. Ein ent­ lang der Linie B-B aus Fig. 21 genommener Schnitt entspricht der Fig. 15.
Durch Einstellen der Konfiguration des strukturierten Maskenmaterials 31 wird die Weite WP (Fig. 21) des P-Ab­ scheidungsbereiches 46 auf L1 eingestellt.
Die P-Abscheidungsbereiche 45 und 46 werden einer Wärmebe­ handlung unterzogen zur Bildung eines P-Bereiches 47 mit einer Tiefe d47 und eines P-Bereiches 48 mit einer Tiefe d48 (<d47), wie es in Fig. 16 dargestellt ist. Die Bezugsziffer 49 bezeichnet einen Oxidfilm.
Anschließend wird gemäß Fig. 17 eine Strukturierung zur Bil­ dung eines strukturierten Maskenmaterials 32 durchgeführt. Unter Verwendung des Maskenmaterials 32 als Maske werden N- Typ-Verunreinigungen wie beispielsweise Arsen selektiv auf der Oberfläche der P-Bereiche 47 und 48 abgeschieden, und werden anschließend mittels einer Wärmebehandlung zur Bil­ dung eines N⁺-Diffusionsbereiches 15 eindiffundiert. Fig. 22 zeigt eine Draufsicht des N⁺-Diffusionsbereiches 15. Ein entlang der Linie C-C aus Fig. 22 genommener Schnitt ent­ spricht der Fig. 17.
Gemäß Fig. 18 wird eine Vielzahl von Gräben 50 selektiv ausgebildet, welche sich von der Oberfläche des N⁺-Diffu­ sionsbereiches 15 über den P-Bereich 47 bis zur gleichen Tiefe wie der P-Bereich 48 erstrecken. Der zuäußerste Graben 50A wird etwa um die Grenzfläche zwischen den P-Bereichen 47 und 48 gebildet. Als Ergebnis hiervon sind die P-Bereiche 47 und 48 voneinander durch die Gräben 50 isoliert, so daß die P-Wannenbereiche 4 mit der Tiefe d47 und der P-Wannenbereich 41 mit der Weite d48 gebildet werden. Der N⁺-Emitterbereich wird in der Oberfläche von jedem P-Wannenbereich 4, 41 ge­ bildet.
Gemäß Fig. 19 wird ein dünner Oxidfilm oberhalb der inneren peripheren Oberfläche von jedem Graben 50 ausgebildet. Die Gräben 50 mit den Oberflächen, auf denen die Oxidfilme ge­ bildet werden, werden zur Bildung des Gate-Polysiliciums 7 mit Polysilicium gefüllt. Ein Oxidfilm wird auf der Oberflä­ che des Gate-Polysiliciums 7 zur Bildung des Oxidfilmes 6, welcher das Gate-Polysilicium 7 schließt, gebildet. Die Gra­ ben-Isolierschichten 10 werden vervollständigt, wobei jede das Gate-Polysilicium 7 und den Oxidfilm 6 aufweist. Die Emitterelektrode 8 wird oberhalb der oberen Oberfläche ge­ bildet, und die Kollektorelektrode 9 wird über die bodensei­ tige Oberfläche des P⁺-Substrates 1 gebildet, so daß der IGBT vervollständigt wird Fig. 23 zeigt eine Draufsicht des vervollständigten IGBT. Eine entlang der Linie D-D aus Fig. 23 genommene Schnittansicht entspricht der Fig. 19.
Der IGBT gemäß dem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel kann auf dieselbe Weise hergestellt werden. Es folgt die Be­ schreibung des Verfahrens der Herstellung des IGBT gemäß der zweiten bevorzugten Ausführungsbeispieles, wobei insbeson­ dere die Unterschiede zu dem Verfahren der Herstellung des IGBT gemäß dem ersten bevorzugten Ausführungsbeispieles dar­ gestellt werden.
Es werden dieselben Verfahrensschritte wie bei dem Verfahren gemäß dem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel durchge­ führt bis zur Bildung des P-Abscheidungsbereiches 45, so daß deren Beschreibung weggelassen werden kann.
Nach der Bildung des P-Abscheidungsbereiches 45 wird das strukturierte Maskenmaterial 31 auf einem Teil des P-Ab­ scheidungsbereiches 45 gebildet, wie es in Fig. 15 darge­ stellt ist. Unter Verwendung des Maskenmateriales 31 als Maske werden P-Typ-Verunreinigungen erneut auf dem P-Ab­ scheidungsbereich 45 zur Bildung des P-Abscheidungsbereiches 46 abgeschieden, welcher einen größeren Betrag an Verun­ reinigungen als der P-Abscheidungsbereich 45 aufweist. Durch Einstellen der Konfiguration des strukturierten Masken­ materials 31 wird die Weite WP (Fig. 21) des P-Abscheidungs­ bereiches 46 auf L2 eingestellt. Der P-Abscheidungsbereich 46 wird derart ausgebildet, daß der sich mehr nach innen als der Abscheidungsbereich 46 gemäß dem ersten bevorzugten Aus­ führungsbeispiel erstreckt.
Daran anschließend werden dieselben Verfahrensschritte wie bei dem Verfahren gemäß dem ersten bevorzugten Ausführungs­ beispiel durchgeführt, bis zur Bildung des N⁺-Diffusionsbe­ reiches 15, so daß deren Beschreibung weggelassen werden kann.
Nach der Bildung des N⁺-Diffusionsbereiches 15 wird die Vielzahl von Gräben 50 selektiv ausgebildet, welche sich von der Oberfläche des N⁺-Diffusionsbereiches 15 über den P-Be­ reich 47 derart erstreckt, daß der zuäußerste Graben 50A in dem P-Bereich 48 vergraben ist. Als Ergebnis hiervon sind die P-Bereiche 47 und 48 voneinander durch die Gräben 50 isoliert, so daß die P-Wannenbereiche 4 und der P-Wannenbe­ reich 42, welche den zuäußersten Graben 50A bedecken, gebil­ det werden.
Daran anschließend werden dieselben Verfahrensschritte wie bei dem Verfahren gemäß dem ersten bevorzugten Ausführungs­ beispiel durchgeführt, so daß deren nähere Beschreibung weg­ gelassen werden kann.
Der IGBT gemäß dem dritten bevorzugten Ausführungsbeispiel kann auf dieselbe Weise hergestellt werden. Es folgt die Be­ schreibung des Verfahrens der Herstellung des IGBT gemäß dem dritten bevorzugten Ausführungsbeispieles, insbesondere mit Blick auf die Unterschiede des Verfahrens gemäß dem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel.
Bis zur Bildung des P-Abscheidungsbereiches 45 werden die­ selben Verfahrensschritte wie bei dem Verfahren gemäß dem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel durchgeführt, so daß deren genauere Beschreibung weggelassen werden kann.
Nach der Bildung des P-Abscheidungsbereiches 45 wird das strukturierte Maskenmaterial 31 auf einem Teil des P-Ab­ scheidungsbereiches 45 gebildet, wie es in Fig. 15 darge­ stellt ist. Unter Verwendung des Maskenmaterials 31 als Maske werden P-Typ-Verunreinigungen erneut auf den P-Ab­ scheidungsbereich 45 zur Bildung des P-Abscheidungsbereiches 46 abgeschieden, welcher einen größeren Betrag an Verun­ reinigungen als der P-Abscheidungsbereich 45 aufweist.
Durch Einstellung der Konfiguration des strukturierten Maskenmaterials 31 wird die Weite WP (Fig. 21) des P-Ab­ scheidungsbereiches 46 auf L3 eingestellt. Der P-Abschei­ dungsbereich 46 wird ausgebildet, dessen Weite kürzer ist als diejenige des Abscheidungsbereiches 46 gemäß dem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel.
Daran anschließend werden dieselben Verfahrensschritte wie bei dem Verfahren gemäß dem ersten bevorzugten Ausführungs­ beispiel durchgeführt, bis zur Bildung des N⁺-Diffusionsbe­ reiches 15, so daß deren Beschreibung weggelassen werden kann.
Daran anschließend wird gemäß Fig. 18 die Vielzahl von Grä­ ben 50 selektiv, welche sich von der Oberfläche des N⁺- Diffusionsbereiches 15 über den P-Bereich 47 bis zur selben Tiefe wie der P-Bereich 48 erstreckt, derart ausgebildet, daß sich der zuäußerste Graben 50A über den P-Bereich 47 mit einem Abstand L von dem P-Bereich 48 erstreckt. Als Ergebnis hiervon werden die P-Bereiche 47 und 48 voneinander durch die Gräben 50 isoliert, so daß die Vielzahl von P- Wannenbereichen 4 aufweisend die Tiefe d47 und der P- Wannenbereich 43 aufweisend die Tiefe d47 in dem Bereich innerhalb des Abstandes L von dem zuäußersten Graben 50A und aufweisend die Tiefe d48 in dem Bereich außerhalb des Ab­ standes L hiervon gebildet werden. Der N⁺-Emitterbereich 5 wird in der Oberfläche von jedem P-Wannenbereich 4, 43 ge­ bildet.
Daran anschließend werden dieselben aufeinandefolgenden Ver­ fahrensschritte wie bei dem Verfahren gemäß dem ersten be­ vorzugten Ausführungsbeispiel durchgeführt, so daß deren genauere Beschreibung weggelassen werden kann.
Die Schutzringbereiche 44 des IGBT gemäß dem vierten bevor­ zugten Ausführungsbeispieles können durch Ausbilden eines Überlappbereiches zwischen den P-Abscheidungsbereichen 45 und 46 in einem Schutzringbildungsbereich auf der N⁻-Epi­ taxieschicht 3 und anschließendem Durchführen einer Wärmebe­ handlung gebildet werden.
Die ersten bis vierten bevorzugten Ausführungsbeispiele offenbaren den IGBT mit den Graben-MOS-Gates. Die vorlie­ gende Erfindung kann jedoch auch auf einen MOSFET angewendet werden mit Graben-MOS-Gates, bei dem ein N⁺-Substrat 101 er­ setzt ist für das P⁺-Substrat 1 des IGBT gemäß den ersten bis vierten bevorzugten Ausführungsbeispielen, und die N- Epitaxieschicht abwesend ist, wie es in Fig. 29 dargestellt ist.
Fig. 24 veranschaulicht eine Basisstruktur der vorliegenden Erfindung. Die vorliegende Erfindung ist auf eine beliebige Halbleitervorrichtung anwendbar, die derart strukturiert ist, daß ein PN-Übergang, der durch eine erste Halbleiter­ schicht 131 eines ersten Leitungstyps gebildet ist, und eine zweite Halbleiterschicht 132 eines zweiten Leitungstyps von­ einander durch Isolierschichten 133 einer Grabenstruktur ge­ trennt ist.

Claims (28)

1. Halbleitervorrichtung, welche aufweist:
eine erste Halbleiterschicht eines ersten Leitungs­ typs mit einer ersten und einer zweiten Hauptober­ fläche;
eine zweite Halbleiterschicht eines zweiten Lei­ tungstyps, welche auf der ersten Hauptoberfläche der ersten Halbleiterschicht gebildet ist; und
eine Vielzahl von voneinander entfernten Isolier­ schichten, von denen jede über die zweite Halblei­ terschicht ausgebildet ist und dieselbe Tiefe auf­ weist,
wobei die Vielzahl der Isolierschichten die zweite Halbleiterschicht in eine Vielzahl von unterteilten Halbleiterbereichen trennt, die voneinander isoliert sind, und die Vielzahl von unterteilten Halbleiter­ bereichen einen außerhalb hiervon angeordneten zuäußersten unterteilten Halbleiterbereich aufweist, wobei der zuäußerste unterteilte Halbleiterbereich tiefer ausgebildet ist als die anderen unterteilten Halbleiterbereiche.
2. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß eine Hauptdurchbruchsspannung bei einer Grenzfläche zwischen der ersten und der zwei­ ten Halbleiterschicht aufrecht erhalten ist.
3. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Tiefe des zuäußersten unter­ teilten Halbleiterbereiches gleich ist zu derjenigen der Vielzahl von Isolierschichten.
4. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Tiefe des zuäußersten unter­ teilten Halbleiterbereiches kleiner ist als die­ jenige der Vielzahl der Isolierschichten.
5. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Tiefe des zuäußersten unter­ teilten Halbleiterbereiches größer ist als diejenige der Vielzahl der Isolierschichten.
6. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß jede der Vielzahl der Isolier­ schichten aufweist:
einen Steuerelektrodenbereich; und
einen um den Steuerelektrodenbereich herum gebilde­ ten Isolierfilm zur Bedeckung desselben,
und die Halbleitervorrichtung des weiteren aufweist:
einen ersten Halbleiterbereich des ersten Leitungs­ typs, der in einer Oberfläche von jedem der Vielzahl der unterteilten Halbleiterbereiche gebildet ist;
eine dritte Halbleiterschicht des zweiten Leitungs­ typs, die auf der zweiten Hauptoberfläche der ersten Halbleiterschicht gebildet ist;
eine auf den ersten Halbleiterbereichen und den unterteilten Halbleiterbereichen gebildete erste Elektrode; und
eine auf der dritten Halbleiterschicht gebildete zweite Elektrode.
7. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß jede der Vielzahl von Isolier­ schichten aufweist:
einen Steuerelektrodenbereich; und
einen um die Steuerelektrodenschicht herum gebilde­ ten Isolierfilm zur Bedeckung desselben,
und die Halbleitervorrichtung des weiteren aufweist:
einen ersten Halbleiterbereich des ersten Leitungs­ typs, welcher in einer Oberfläche von jedem der Vielzahl von unterteilten Halbleiterbereichen gebil­ det ist;
eine dritte Halbleiterschicht des ersten Leitungs­ typs, die auf der zweiten Hauptoberfläche der ersten Halbleiterschicht gebildet ist, wobei die Verun­ reinigungskonzentration der dritten Halbleiter­ schicht größer ist als diejenige der ersten Halblei­ terschicht;
eine auf den ersten Halbleiterbereichen und den unterteilten Halbleiterbereichen gebildete erste Elektrode; und
eine auf der dritten Halbleiterschicht gebildete zweite Elektrode.
8. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 6, gekennzeich­ net durch:
einen zweiten Halbleiterbereich des zweiten Lei­ tungstyps, der in der ersten Hauptoberfläche der ersten Halbleiterschicht in einem äußeren Bereich zu dem zuäußersten unterteilten Halbleiterbereich ge­ bildet ist, wobei die Tiefe des zweiten Halbleiter­ bereiches gleich ist mit derjenigen des zuäußersten unterteilten Halbleiterbereiches.
9. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 8, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der erste Leitungstyp einen N-Typ, und der zweite Leitungstyp einen P-Typ darstellt.
10. Halbleitervorrichtung, welche aufweist:
eine erste Halbleiterschicht eines ersten Leitungs­ typs mit ersten und zweiten Hauptoberflächen;
eine zweite Halbleiterschicht eines zweiten Lei­ tungstyps, die, auf der ersten Hauptoberfläche der ersten Halbleiterschicht gebildet ist; und
eine Vielzahl von voneinander entfernten Isolierschichten, welche dieselbe Tiefe aufweisen und eine vorbestimmte zuäußerste Isolierschicht aufweisen, wobei die Isolierschichten selektiv derart ausgebildet sind, daß die vorbestimmte zuäußerste Isolierschicht sich nicht über die zweite Halbleiterschicht erstreckt und die anderen Isolierschichten sich durch die zweite Halbleiterschicht erstrecken,
wobei die Vielzahl der Isolierschichten mit Ausnahme der vorbestimmten zuäußersten Isolierschicht die zweite Halbleiterschicht in eine Vielzahl von unter­ teilten Halbleiterbereichen trennt, die voneinander isoliert sind, wobei die Vielzahl der unterteilten Halbleiterbereiche einen zuäußersten unterteilten Halbleiterbereich aufweist, der zuäußerst hiervon angeordnet ist, und der zuäußerste unterteilte Halb­ leiterbereich eine Tiefe aufweist, die es verhindert, daß sich die darin vorgesehene vorbestimmte zuäußerste Isolierschicht hierdurch erstreckt.
11. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 10, gekennzeich­ net durch:
einen zweiten Halbleiterbereich des zweiten Lei­ tungstyps, der in der ersten Hauptoberfläche der ersten Halbleiterschicht in einem äußeren Bereich zu dem zuäußersten unterteilten Halbleiterbereich ge­ bildet ist, wobei die Tiefe des zweiten Halbleiter­ bereiches gleich ist zu derjenigen des zuäußersten unterteilten Halbleiterbereiches.
12. Halbleitervorrichtung, welche aufweist:
eine erste Halbleiterschicht eines ersten Leitungs­ typs mit einer ersten und einer zweiten Hauptober­ fläche;
eine zweite Halbleiterschicht eines zweiten Lei­ tungstyps, die auf der ersten Hauptoberfläche der ersten Halbleiterschicht gebildet ist; und
eine Vielzahl von voneinander entfernten Isolierschichten, von denen jede selektiv über die zweite Halbleiterschicht gebildet ist und dieselbe Tiefe aufweist, wobei die Vielzahl der Isolierschichten mit einem ersten Abstand voneinander entfernt angeordnet ist und die zweite Halbleiterschicht in eine Vielzahl von unterteilten Halbleiterbereichen trennt, die voneinander isoliert sind,
und die Vielzahl der unterteilten Halbleiterbereiche einen zuäußersten unterteilten Halbleiterbereich aufweist, der zuäußerst hiervon angeordnet ist, wo­ bei die Vielzahl der Isolierschichten eine zu­ äußerste Isolierschicht benachbart zu dem zu­ äußersten unterteilten Halbleiterbereich aufweist, und der zuäußerste unterteilte Halbleiterbereich einen ersten Bereich aufweist, der sich nach außen von einer Position erstreckt, die um einen zweiten Abstand von der zuäußersten Isolierschicht entfernt ist, wobei der zweite Abstand kürzer ist als der erste Abstand, und der erste Bereich des zuäußersten unterteilten Halbleiterbereiches tiefer ist als die anderen unterteilten Halbleiterbereiche.
13. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 12, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die anderen unterteilten Halblei­ terbereiche dieselbe Tiefe aufweisen.
14. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 13, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der zuäußerste unterteilte Halb­ leiterbereich des weiteren einen zweiten Bereich auf­ weist, der sich nach innen erstreckt von der Posi­ tion, die um den zweiten Abstand von der zuäußersten Isolierschicht entfernt ist, und die Tiefe des ersten Bereiches des zuäußersten unterteilten Halb­ leiterbereiches gleich ist derjenigen der isolier­ schichten, und die Tiefe des zweiten Bereiches des zuäußersten unterteilten Halbleiterbereiches gleich ist zu derjenigen der anderen unterteilten Halblei­ terbereiche.
15. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 14, gekennzeich­ net durch:
einen zweiten Halbleiterbereich des zweiten Lei­ tungstyps, der in der ersten Hauptoberfläche der ersten Halbleiterschicht in einem Bereich außerhalb des zuäußersten unterteilten Halbleiterbereiches ge­ bildet ist, wobei die Tiefe des zweiten Halbleiter­ bereiches gleich ist zu derjenigen des ersten Berei­ ches des zuäußersten unterteilten Halbleiterberei­ ches.
16. Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrich­ tung mit den Schritten:
  • a) Vorsehen einer ersten Halbleiterschicht eines ersten Leitungstyps mit einer ersten und einer zweiten Hauptoberfläche;
  • b) Bilden einer zweiten Halbleiterschicht eines zweiten Leitungstyps auf der ersten Hauptoberfläche der ersten Halbleiter­ schicht, wobei die zweite Halbleiterschicht einen ersten inneren Teilbereich mit einer ersten Tiefe und einen zweiten Teilbereich außerhalb des ersten Teilbereiches mit einer zweiten Tiefe aufweist, wobei die zweite Tiefe größer ist als die erste Tiefe; und
  • c) selektives Bilden einer Vielzahl von voneinander entfernten Isolierschichten durch die zweite Halbleiterschicht, wobei die Vielzahl der Isolierschichten dieselbe Tiefe aufweist und die zweite Halbleiter­ schicht in eine Vielzahl von unterteilten Halbleiterbereichen trennt, die voneinander isoliert sind, wobei die Vielzahl von unter­ teilten Halbleiterbereichen einen zu­ äußersten unterteilten Halbleiterbereich, der zuäußerst hiervon angeordnet ist, auf­ weist, und die Tiefe des zuäußersten unter­ teilten Halbleiterbereiches auf die zweite Tiefe eingestellt wird, und die Tiefe der anderen unterteilten Halbleiterbereiche auf die erste Tiefe eingestellt wird.
17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Tiefe gleich ist zu der Tiefe der Isolierschichten.
18. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Tiefe kleiner als die Tiefe der Iso­ lierschichten ist.
19. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Tiefe größer ist als die Tiefe der Isolierschichten.
20. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt (a) die Schritte aufweist:
  • a-1) Vorsehen eines Halbleitersubstrates des zweiten Leitungstyps mit einer ersten und einer zweiten Hauptoberfläche; und
  • a-2) Bilden der ersten Halbleiterschicht auf der ersten Hauptoberfläche des Halbleiter­ substrats, wobei der Schritt (b) den Schritt aufweist:
  • b-1) selektives Einführen einer Verunreinigung des zweiten Leitungstyps mit unterschiedli­ chen Verunreinigungskonzentrationen in die erste Hauptoberfläche der ersten Halbleiter­ schicht und anschließendes Durchführen einer Wärmebehandlung zur Bildung der zweiten Halbleiterschicht derart, daß der erste Teilbereich die erste Tiefe und der zweite Teilbereich die zweite Tiefe aufweist, und wobei der Schritt (c) die Schritte aufweist:
  • c-1) selektives Bilden einer Vielzahl von Gräben, die als die Vielzahl der Isolierschichten dienen, durch die zweite Halbleiterschicht, wobei die Vielzahl der Gräben dieselbe Tiefe aufweist und die zweite Halbleiterschicht die Vielzahl der unterteilten Halbleiterbe­ reiche trennt, die voneinander isoliert sind, und die Tief e des zuäußersten unter­ teilten Halbleiterbereiches auf die zweite Tiefe eingestellt wird, und die Tiefe der anderen unterteilten Halbleiterbereiche auf die erste Tiefe eingestellt wird;
  • c-2) Bilden eines Isolierfilmes auf einer inneren Oberfläche von jedem der Vielzahl der Grä­ ben; und
  • c-3) Füllen von jedem der Vielzahl der Gräben aufweisend die innere Oberfläche, auf der der Isolierfilm gebildet ist, mit leitendem Material zur Bildung einer leitenden Schicht.
21. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt (b-1) die Schritte aufweist:
  • b-1-1) selektives Abscheiden der Verunreinigung des zweiten Leitungstyps auf die erste Hauptoberfläche der ersten Halbleiterschicht zur Bildung eines ersten Abscheidungsberei­ ches;
  • b-1-2) Abscheiden der Verunreinigung des zweiten Leitungstyps auf die erste Hauptoberfläche der ersten Halbleiterschicht zur Bildung eines zweiten Abscheidungsbereiches in über­ lappender Beziehung zu dem ersten Abschei­ dungsbereich; und
  • b-1-3) Durchführen einer Wärmebehandlung auf den ersten und zweiten Abscheidungsbereichen zur Bildung der zweiten Halbleiterschicht der­ art, daß der erste Teilbereich dem Teil des ersten Abscheidungsbereiches entspricht, der nicht mit dem zweiten Abscheidungsbereich überlappt, der die erste Tiefe aufweist, und der zweite Teilbereich dem Teil des ersten Abscheidungsbereiches entspricht, der mit dem zweiten Abscheidungsbereich der zweiten Tiefe überlappt.
22. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß der Isolierfilm ein Oxidfilm, und das leitende Material Polysilicium darstellt.
23. Verfahren nach Anspruch 22, gekennzeichnet durch den Schritt:
  • d) Bilden einer dritten Halbleiterschicht des ersten Leitungstyps in einer Oberfläche der zweiten Halbleiterschicht nach dem Schritt (b), wobei der Schritt (c-1) den Schritt auf­ weist:
selektives Bilden der Vielzahl von Gräben durch die zweiten und dritten Halbleiter­ schichten, wobei die Vielzahl der Gräben dieselbe Tiefe aufweist und die zweite Halb­ leiterschicht in die Vielzahl der unterteil­ ten Halbleiterbereiche trennt, die voneinan­ der isoliert sind, und die Tiefe des zuäußersten unterteilten Halbleiterbereiches auf die zweite Tiefe eingestellt wird, die Tiefe der anderen unterteilten Halbleiterbe­ reiche auf die erste Tiefe eingestellt wird, und die dritte Halbleiterschicht in eine Vielzahl von ersten Halbleiterbereichen ge­ trennt ist, die jeweils in den unterteilten Halbleiterbereichen gebildet sind,
  • e) Bilden einer ersten Elektrode auf den ersten Halbleiterbereichen und den unterteilten Halbleiterbereichen; und
  • f) Bilden einer zweiten Elektrode auf der zwei­ ten Hauptoberfläche des Halbleiter­ substrates.
24. Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrich­ tung, welches die Schritte aufweist:
Vorsehen einer ersten Halbleiterschicht eines ersten Leitungstyps mit einer ersten und einer zweiten Hauptoberfläche;
Bilden einer zweiten Halbleiterschicht eines zweiten Leitungstyps auf der ersten Hauptoberfläche der ersten Halbleiterschicht, wobei die zweite Halblei­ terschicht einen ersten inneren Teilbereich mit einer ersten Tief e und einen zweiten Teilbereich außerhalb des ersten Teilbereiches mit einer zweiten Tiefe aufweist, wobei die zweite Tiefe größer ist als die erste Tiefe; und
selektives Bilden einer Vielzahl von voneinander entfernten Isolierschichten, die dieselbe Tiefe auf­ weisen, derart, daß sich einige der Isolierschichten über den ersten Teilbereich der zweiten Halbleiter­ schicht erstrecken und die anderen sich nicht über den zweiten Teilbereich hiervon erstrecken, wobei sich die Isolierschichten über den ersten Teilbe­ reich erstrecken, der die zweite Halbleiterschicht in eine Vielzahl von unterteilten Halbleiterberei­ chen trennt, die voneinander isoliert sind.
25. Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervor­ richtung, welches die Schritte aufweist:
Vorsehen einer ersten Halbleiterschicht eines ersten Leitungstyps mit einer ersten und einer zweiten Hauptoberfläche;
Bilden einer zweiten Halbleiterschicht eines zweiten Leitungstyps auf der ersten Hauptoberfläche der ersten Halbleiterschicht, wobei die zweite Halblei­ terschicht einen ersten internen Teilbereich mit einer ersten Tiefe und einen zweiten Teilbereich außerhalb des ersten Teilbereiches mit einer zweiten Tiefe aufweist, wobei die zweite Tiefe größer ist als die erste Tiefe; und
selektives Bilden einer Vielzahl von voneinander entfernten Isolierschichten derselben Tiefe über die zweite Halbleiterschicht, wobei die Vielzahl der Isolierschichten durch einen ersten Abstand von­ einander entfernt sind, und die Vielzahl der iso­ lierschichten die zweite Halbleiterschicht in eine Vielzahl von unterteilten Halbleiterbereichen trennt, die voneinander isoliert sind, wobei die Vielzahl der unterteilten Halbleiterbereiche einen zuäußersten unterteilten Halbleiterbereich aufwei­ sen, der zuäußerst hiervon angeordnet ist, und die Vielzahl der Isolierschichten eine zuäußerste Isolierschicht benachbart zu dem zuäußerst unterteilten Halbleiterbereich aufweist, wobei der zuäußerst unterteilte Halbleiterbereich einen ersten Bereich aufweist, der sich nach außen erstreckt von einer Position, die um einen zweiten Abstand von der zuäußersten Isolierschicht entfernt ist, und einen zweiten Bereich aufweist, der sich nach innen hier­ von erstreckt, wobei der zweite Abstand kürzer ist als der erste Abstand, und der erste Bereich des zuäußersten unterteilten Halbleiterbereiches die zweite Tiefe aufweist, wobei der zweite Bereich des zuäußersten unterteilten Halbleiterbereiches die erste Tiefe aufweist.
26. Verfahren nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Vielzahl der unterteilten Halbleiterbereiche mit Ausnahme des zuäußersten unterteilten Halb­ leiterbereiches die erste Tiefe aufweist.
27. Verfahren nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Tiefe gleich ist zu der Tiefe der Isolierschichten.
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