DE10004548B4 - Trench-IGBT - Google Patents
Trench-IGBT Download PDFInfo
- Publication number
- DE10004548B4 DE10004548B4 DE10004548A DE10004548A DE10004548B4 DE 10004548 B4 DE10004548 B4 DE 10004548B4 DE 10004548 A DE10004548 A DE 10004548A DE 10004548 A DE10004548 A DE 10004548A DE 10004548 B4 DE10004548 B4 DE 10004548B4
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- zones
- igbt
- drift layer
- emitter
- trenches
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 claims description 18
- 238000003287 bathing Methods 0.000 abstract description 3
- 239000011800 void material Substances 0.000 abstract 1
- 239000002800 charge carrier Substances 0.000 description 27
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 12
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 7
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 6
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 6
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 5
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 5
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 5
- -1 boron ions Chemical class 0.000 description 4
- 239000005380 borophosphosilicate glass Substances 0.000 description 4
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 4
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 4
- 230000002301 combined effect Effects 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 2
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 2
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 2
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 2
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 2
- TVEXGJYMHHTVKP-UHFFFAOYSA-N 6-oxabicyclo[3.2.1]oct-3-en-7-one Chemical compound C1C2C(=O)OC1C=CC2 TVEXGJYMHHTVKP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 1
- 230000003472 neutralizing effect Effects 0.000 description 1
- 230000001902 propagating effect Effects 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/06—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions
- H01L29/0684—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions characterised by the shape, relative sizes or dispositions of the semiconductor regions or junctions between the regions
- H01L29/0692—Surface layout
- H01L29/0696—Surface layout of cellular field-effect devices, e.g. multicellular DMOS transistors or IGBTs
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
- H01L29/70—Bipolar devices
- H01L29/72—Transistor-type devices, i.e. able to continuously respond to applied control signals
- H01L29/739—Transistor-type devices, i.e. able to continuously respond to applied control signals controlled by field-effect, e.g. bipolar static induction transistors [BSIT]
- H01L29/7393—Insulated gate bipolar mode transistors, i.e. IGBT; IGT; COMFET
- H01L29/7395—Vertical transistors, e.g. vertical IGBT
- H01L29/7396—Vertical transistors, e.g. vertical IGBT with a non planar surface, e.g. with a non planar gate or with a trench or recess or pillar in the surface of the emitter, base or collector region for improving current density or short circuiting the emitter and base regions
- H01L29/7397—Vertical transistors, e.g. vertical IGBT with a non planar surface, e.g. with a non planar gate or with a trench or recess or pillar in the surface of the emitter, base or collector region for improving current density or short circuiting the emitter and base regions and a gate structure lying on a slanted or vertical surface or formed in a groove, e.g. trench gate IGBT
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)
- Thin Film Transistor (AREA)
Abstract
eine Driftschicht (1) eines ersten Leitfähigkeitstyps,
Wannenzonen (2) eines zweiten Leitfähigkeitstyps, die selektiv ausgebildet sind und voneinander beanstandet in einem Oberflächenbereich der Driftschicht (1) angeordnet sind,
Emitterzonen (3) des ersten Leitfähigkeitstyps, die jeweils in den Wannenzonen (2) ausgebildet sind,
Trenche (7), die sich von den Emitterzonen (3) durch die Wannenzonen (2) zur Driftschicht (1) erstrecken,
eine Gateelektrode (10) in jedem der Trenche (7), die unter Zwischenlage eines Gateisolierfilms in dem Trench vergraben ist,
eine Emitterelektrode (11), die sowohl mit den Emitterzonen (3) als auch den Wannenzonen (2) in Kontakt steht,
eine Kollektorschicht des zweiten Leitfähigkeitstyps an der Rückseite der Driftschicht (1),
und eine Kollektorelektrode (12) auf der Kollektorschicht,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Driftschicht (1) Abschnitte aufweist, die sich zwischen den Wannenzonen (2) erstrecken, und
die Trenche (7) jeweilige nicht von einer der Wannenzonen (2) oder einer der...
Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft einen sogenannten Trench-IGBT, d. h. einen Bipolartransistor mit isoliertem Gate, bei dem der Metallfilm eines MOS-Aufbau, umfassend den Metallfilm, einen Oxidfilm und ein Halbleitermaterial, in einem Graben, einem sogenannten ”Trench”, in dem Oberflächenabschnitt eines Halbleitersubstrats ausgebildet ist.
- IGBTs zeichnen sich durch die hohe Durchbruchsspannung und die hohe Strombelastbarkeit von Bipolartransistoren sowie die Hochfrequenzeigenschaften von MOSFETs aus. In der letzten Zeit hat man die Durchbruchsspannung und die Strombelastbarkeit von IGBTs weiter erhöht, und so wurden Hochleistungsbauelemente mit einer Durchbruchsspannung von 2500 bis 4500 V und einer Strombelastbarkeit von etlichen hundert bis zu 1800 A entwickelt. Diese Hochleistungsbauelemente enthalten ein modulartiges Gehäuse oder ein sogenanntes Flat-Package, in dem mehrere IGBT-Chips parallel angeordnet sind.
-
18 zeigt einen Querschnitt eines herkömmlichen planaren IGBT (nachfolgend als ”P-IGBT” bezeichnet). Bei diesem in18 gezeigten IGBT sind Wannenzonen2 , ausgehend von einer der Hauptflächen einer schwach dotierten und damit hohen Widerstand aufweisenden n Driftschicht1 , selektiv ausgebildet. In dem Oberflächenabschnitt der Wannenzonen2 sind n Emitterzonen3 selektiv ausgebildet. Eine Gateelektrode10 ist unter Zwischenlage eines Oxidfilms6 über dem Teil einer jeweiligen Wannenzone2 ausgebildet, der sich zwischen der Driftschicht1 und einer Emitterzone3 erstreckt. Eine Emitterelektrode11 steht sowohl mit den Wannenzonen2 als auch den Emitterzonen3 in Kontakt. Eine p Kollektorschicht4 ist unter Zwischenlage einer stark dotierten n Pufferschicht5 auf der anderen Hauptfläche der Driftschicht1 ausgebildet. Die Pufferschicht5 ist stärker dotiert als die Driftschicht1 . Eine Kollektorelektrode12 steht mit der Kollektorschicht4 in Kontakt. - Es soll nun die Arbeitsweise des P-IGBT erläutert werden. Im Einschaltmodus wird eine Inversionsschicht (nachfolgend als ”Kanal” bezeichnet) im Oberflächenabschnitt der Wannenzone
2 dadurch gebildet, daß an die Gateelektrode eine positive Spannung oberhalb eines bestimmten Schwellenwerts angelegt wird, während die Kollektorelektrode12 positiv vorgespannt ist und die Emitterelektrode11 negativ vorgespannt ist oder auf Masse liegt. Elektronen werden jeweils von einer Emitterzone3 durch den Kanal zur Driftschicht1 injiziert. Die injizierten Elektronen senken das Potential der Pufferschicht5 bezüglich desjenigen der Kollektorschicht4 . Wenn die Spannung in Durchlaßrichtung über dem pn-Zonenübergang zwischen der Pufferschicht5 und der Kollektorschicht4 die Sperrschicht- oder Schwellenspannung von etwa 0,6 V erreicht, werden Löcher von der Kollektorschicht4 über die Pufferschicht5 in die Driftschicht1 injiziert. Die injizierten Elektronen und Löcher sammeln sich in der Driftschicht1 an, wo sie sich elektrisch neutralisieren. Die angesammelten Elektronen und Löcher modulieren die Leitfähigkeit der Driftschicht1 , was zu einem sehr niedrigen Widerstand der Driftschicht1 führt. Durch diesen sehr niedrigen Widerstand der Driftschicht1 schaltet der IGBT ein. Nachfolgend werden Elektronen und Löcher, die sich im Übermaß in der Driftschicht1 im Einschaltzustand des IGBT angesammelt haben, als die ”akkumulierten Ladungsträger” bezeichnet. Die im Einschaltzustand von der Kollektorschicht4 injizierten Löcher durchlaufen die Wannenzonen2 und fließen von der Emitterelektrode11 , die mit den Wannenzonen2 in Kontakt steht, ab. - Die oben beschriebene Arbeitsweise ist die gleiche wie die bei einem pnp Transistor aus der p Kollektorschicht
4 , der n Driftschicht1 und einer p Wannenzone2 . Der Spannungsabfall, der im Einschaltzustand des IGBT über dem Kollektor und dem Emitter bei einem bestimmten Strom (normalerweise dem Nennstrom) hervorgerufen wird, wird ”Sättigungsspannung” genannt. - Im Abschaltmodus verschwindet der Kanal zwischen einer jeweiligen Emitterzone
3 und der Driftschicht1 , wenn die an die Gateelektrode10 angelegte positive Spannung vermindert wird. Während der Kanal zwischen der Emitterzone3 und der Driftschicht1 verschwindet stoppt die Elektroneninjektion von der Emitterzone3 , und die von der Kollektorschicht4 zur Driftschicht1 über die Pufferschicht5 injizierten Löcher nehmen ab. die akkumulierten Ladungsträger in der Driftschicht1 bilden Paare in der Driftschicht1 und verschwinden. Elektronen können andererseits über die Kollektorschicht4 von der Kollektorelektrode12 abfließen, während Löcher über die Wannenzonen2 von der Emitterelektrode11 abfließen können. Wenn all die akkumulierten Ladungsträger verschwunden sind, wird der Widerstand der Driftschicht1 sehr hoch, was zum Ausschaltzustand des IGBT führt. Der Verlust während der Zeitspanne des Übergangs vom Einschaltzustand zum Ausschaltzustand wird als ”Abschaltverlust” bezeichnet. - Wie oben beschrieben, sind der Einschaltzustand und der Ausschaltzustand des IGBT vom Verhalten der Elektronen und Löcher in der Driftschicht
1 bestimmt. Wenn viele Ladungsträger im Einschaltzustand in der Driftschicht1 akkumuliert werden, ist die Sättigungsspannung infolge des niedrigen Widerstands der Driftschicht1 gering. Da jedoch dann entsprechend viele akkumulierte Ladungsträger beim Abschalten entfernt werden müssen, ist der Abschaltverlust hoch. Wenn wenige Ladungsträger im Einschaltzustand in der Driftschicht1 akkumuliert werden, ist der Abschaltverlust gering, da nur wenige akkumulierte Ladungsträger zu entfernen sind. Dagegen ist dann die Sättigungsspannung infolge des hohen Widerstands der Driftschicht1 hoch. - Es besteht somit ein Widerspruch zwischen einer niedrigen Sättigungsspannung im Leitzustand des IGBT und niedrigen Abschaltverlusten beim Abschalten des IGBT, da die Sättigungsspannung zunimmt, wenn der Abschaltverlust abnimmt und umgekehrt. Für die Anwendung von IGBTs bei Stromrichtern unterschiedlichster Art ist es wichtig, diesen Widerspruch zwischen der Sättigungsspannung und dem Abschaltverlust zu verringern, um Wärmeverluste zu reduzieren.
- Der IGBT wurde in den frühen Achtzigern erfunden. Seitdem sind verschiedene Maßnahmen untersucht worden, um den erwähnten Widerspruch zwischen der Sättigungsspannung und dem Abschaltverlust zu verringern. Typische Maßnahmen schließen eine Pufferschicht zwischen einer Basisschicht und einer Kollektorschicht und ein Verfahren zur Steuerung der Ladungsträgerlebensdauer in der Basisschicht ein.
- Es ist jedoch schwierig, den Widerspruch zwischen der Sättigungsspannung und dem Abschaltverlust allein durch Ändern der Gesamtmenge an Elektronen und Löchern, die in die Driftschicht
1 injiziert werden, zu verringern. Der Widerspruch kann dadurch entschärft werden, daß die Verteilungen der Elektronen und Löcher, die in das Halbleitersubstrat bzw. die Driftschicht1 injiziert werden, verringert werden. Es ist darauf hingewiesen worden, daß man zur Verringerung des genannten Widerspruchs die Menge an Ladungsträgern erhöhen kann, die sich an der Seite der Emitterelektrode des IGBT ansammeln. - In letzter Zeit ist ein (nachfolgend als ”T-IGBT” bezeichneter) IGBT vorgeschlagen worden, der eine Entschärfung des genannten Widerspruchs dadurch ermöglicht, daß ein MOS-Gate in einem Trench ausgebildet wird, welches in den Oberflächenabschnitt des Halbleitersubstrats eingebracht wird.
-
19 zeigt eine Querschnittsansicht eines herkömmlichen T-IGBT. Wie dargestellt, sind p Wannenzonen2 und n Emitterzonen3 ausgehend von einer der Hauptflächen einer schwach dotierten n Driftschicht1 ausgebildet. Ein Trench7 (Graben) erstreckt sich von der Oberfläche einer jeweiligen Emitterzone3 bis zur Driftschicht1 . Eine Gateelektrode10 ist unter Zwischenlage eines Gateisolierfilms6 in dem Trench7 ausgebildet. An der anderen Hauptfläche der Driftschicht1 sind eine n Pufferschicht5 und auf dieser eine p Kollektorschicht4 ausgebildet. Eine Emitterelektrode11 steht gemeinsam mit den Emitterzonen3 und den Wannenzonen2 in Kontakt. Eine Kollektorelektrode12 steht mit der Kollektorschicht4 in Kontakt. - Die Parameter eines beispielhaften T-IGBT mit einer Nennspannung von 4500 V und einer Nennstromdichte von 40 A·cm–2 sind wie folgt. Der spezifische Widerstand der Driftschicht
1 beträgt 320 Ω·cm. Die Dicke der Driftschicht1 beträgt 490 μm. Die Tiefe des Trenches7 beträgt 6 μm. Die kurze Seitenlänge des Bodens des Trenches7 beträgt 2 μm. Der Abstand zwischen benachbarten Trenchen beträgt 10 μm. Die Oberflächendotierstoffkonzentration der Wannenzonen2 beträgt 4 × 1017 cm–3. Die Tiefe der Wannenzonen2 beträgt 5 μm. Die Oberflächendotierstoffkonzentration der Emitterzonen3 beträgt 1 × 1020 cm–3. Die Tiefe der Emitterzonen3 beträgt etwa 0,5 μm. Die Breite der Emitterzonen3 beträgt 1 μm. Die Dicke des Gateisolierfilms6 beträgt 80 nm. Die Dicke eines Isolierfilms8 liegt bei etwa 1 μm. Ein Lebensdauerkiller ist in einen Teil der Driftschicht1 dotiert. Die Sättigungsspannung des T-IGBT liegt bei etwa 6,3 V bei einer Stromdichte von 40 A·cm–2 und einer Temperatur von 125°C. - Die Prinzipien zum Einschalten und Ausschalten des T-IGBT sind die gleichen wie beim P-IGBT.
- Da jedoch die Kanäle beim P-IGBT auf der Seite der Emitterelektrode statt der Seite der pn-Zonenübergänge zwischen der Driftschicht
1 und den Wannenzonen2 gebildet werden, engen Verarmungsschichten, die sich von den pn-Zonenübergängen ausbreiten, die Stromwege ein (was auch als ”J-FET-Effekt” bezeichnet wird), was die Sättigungsspannung erhöht. Infolge des J-FET-Effekts ist der Widerspruch zwischen einer niedrigen Sättigungsspannung und einem niedrigen Abschaltverlust beim P-IGBT kritischer. Im Gegensatz dazu werden die Kanäle beim T-IGBT auf der Seite der Kollektorelektrode anstelle der Seite der pn-Zonenübergänge zwischen der Driftschicht1 und den Wannenzonen2 geschaffen. Daher tritt keinerlei J-FET-Effekt auf. - Daher ist der T-IGBT zur Verringerung des Widerspruchs zwischen niedriger Sättigungsspannung und geringem Abschaltverlust vorteilhaft, da der T-IGBT ermöglicht, die Sättigungsspannung zu verringern, ohne den Abschaltverlust zu erhöhen.
- Da es nötig ist, den spezifischen Widerstand und die Dicke der Driftschicht
1 zu erhöhen, um die hohe Durchbruchsspannung eines IGBT aufrecht zu erhalten, wird der Widerspruch zwischen niedriger Sättigungsspannung und geringem Abschaltverlust beim P-IGBT schlechter als beim T-IGBT, wenn die Durchbruchsspannung zunimmt. - Die Wannenzonen
2 , die mit der Emitterelektrode11 in Kontakt stehen, nehmen bei dem T-IGBT auf der Seite der Emitterelektrode11 eine größere Fläche ein als beim P-IGBT. Infolgedessen neigen die von der Kollektorschicht4 injizierten Löcher dazu, zu diffundieren bzw. sich zu verteilen und zur Emitterelektrode11 zu fließen, was die Konzentration akkumulierter Ladungsträger auf Seiten der Emitterelektrode11 senkt. Daher besteht noch ein gewisser Spielraum für eine weitere Entschärfung des Widerspruchs zwischen niedriger Sättigungsspannung und geringem Abschaltverlust. - Es gibt Berichte über einen Injektions-Anreicherungs-IGBT, einen sogenannten IEGT, und einen T-IGBT mit p Wannenzonen, die nicht in elektrischer Verbindung mit einer Emitterelektrode stehen, als Beispiele, die den Widerspruch zwischen niedriger Sättigungsspannung und geringem Abschaltverlust durch Erhöhung der Konzentration akkumulierter Ladungsträger auf Seiten der Emitterelektrode
11 verringern. Der IEGT und der T-IGBT, über die berichtet wurde, haben jedoch komplizierte Strukturen und eignen sich nicht für eine Massenproduktion. - Ein Trench-IGBT gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 ist aus der
DE 197 22 441 C2 bekannt. Bei dem bekannten IGBT umfasst jede einer Vielzahl von Einheitszellen zwei Trenche, von denen ein erster mit einer Seite an eine Wannenzone und die darin ausgebildete Emitterzone angrenzt, während der zweite mit seiner dem ersten Trench abgewandten Seite an eine Löcherabziehzone gleichen Leitungstyps wie der Wannenzone angrenzt. Zwischen die beiden Trenchen einer solchen Einheitszelle erstreckt sich die Driftschicht, währe. - Aus der
US 5,821,580 A ist ein Trench-IGBT (Haupt-IGBT) bekannt, dessen Aufbau demjenigen der oben erläuterten19 entspricht, jedoch zusätzlich eine Stromfühleranordnung aufweist, die aus einem oder mehreren Trench-IGBTs gleichen Aufbaus besteht. Die Trenche des Haupt-IGBT einerseits und derjenige oder diejenigen der Stromfühleranordnung andererseits sind in gesonderten Wannenzonen, und die Driftschicht2 erstreckt sich zwischen diesen beiden Wannenzonen bis zur Substratoberfläche. - Aufgabe der Erfindung ist es, einen Trench-IGBT (T-IGBT) zu schaffen, der es ermöglicht, den Widerspruch zwischen einer niedrigen Sättigungsspannung und einem geringen Abschaltverlust durch Erhöhen der Konzentration akkumulierter Ladungsträger auf Seiten der Emitterelektrode mit einem einfachen Aufbau zu verringern.
- Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Trench-IGBT gemäß Patentanspruch 1 und 3 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
- Dadurch, daß in der Hauptfläche der Driftschicht Abschnitte gelassen werden, in denen keine Wannenzonen ausgebildet sind, wird verhindert, daß von der Kollektorschicht injizierte Löcher diffundieren und durch die Emitterelektrode abfließen, was die Konzentration akkumulierter Ladungsträger auf Seiten der Emitterelektrode erhöht. Die Leitfähigkeitsmodulation wird durch Erhöhen der Konzentration akkumulierter Ladungsträger weiter verbessert, und als Folge davon, wird die Sättigungsspannung verringert.
- Vorzugsweise sind in den Abschnitten an der Hauptoberfläche der Driftschicht, in denen keine Wannenzonen ausgebildet sind, dotierte Zonen des ersten Leitfähigkeitstyps mit stärkerer Dotierung als die Driftschicht ausgebildet. Diese dotierten Zonen tragen weiter dazu bei, daß verhindert wird, daß die von der Kollektorschicht injizierten Löcher diffundieren und über die Emitterelektrode abfließen. Die injizierten Löcher neutralisieren die Elektronen in den dotierten Zonen. Die Löcherkonzentration in der Nachbarschaft der dotierten Zonen wird erhöht, wodurch die Konzentration akkumulierter Ladungsträger weiter erhöht wird. Infolge der kombinierten Wirkungen wird die Konzentration akkumulierter Ladungsträger auf Seiten der Emitterelektrode in großem Umfang erhöht.
- Vorzugsweise beträgt die Oberflächendotierstoffkonzentration in den dotierten Zonen 1 × 1016 cm–3 oder weniger. Diese Dotierstoffkonzentration ist zu gering, um den Leitfähigkeitstyp der Wannenzonen umzukehren. Eine Oberflächendotierstoffkonzentration von 1 × 1016 cm–3 oder weniger reicht aber aus, eine ausreichende Menge an Löchern zu induzieren, um die Löcherkonzentration in der Nachbarschaft der dotierten Zonen zu erhöhen.
- Vorteilhafterweise sind Hilfsgateelektroden oberhalb der jeweiligen ausgedehnten Abschnitte der Driftschicht angeordnet, die sich zwischen den Wannenzonen erstrecken, oder oberhalb der jeweiligen dotierten Zonen, und zwar unter Zwischenlage entsprechender Hilfsgateoxidfilme oder Hilfsgateisolierfilme.
- Durch Vorspannen der Hilfsgateelektroden mit einem positiven Potential im Einschaltzustand und mit einem Nullpotential oder einem negativen Potential im Ausschaltzustand werden Elektronen im Oberflächenabschnitt der Driftschicht unterhalb der Hilfsgateelektroden angesammelt. Die von der Kollektorschicht injizierten Löcher werden aufgrund der Coulomb'schen Kraft zu diesen Teilen hingezogen, wo sich Elektronen angesammelt haben, was zu einer hohen Löcherkonzentration führt. Damit wird die Konzentration akkumulierter Ladungsträger weiter erhöht.
- Wenn die Gateelektroden mit den jeweiligen Hilfsgateelektroden verbunden werden, können die Hilfsgateelektroden im Einschaltzustand auf ein positives Potential vorgespannt werden und eine einzige Stromversorgung kann zum Anlegen der Vorspannung genutzt werden.
- Wenn die Trenche jeweilige nicht von irgendeiner Wannenzone oder irgendeiner Emitterzone umgebene Abschnitt aufweisen, werden Elektronen in den Oberflächenabschnitten der Seitenwände der Trenche durch Anlegen einer Spannung an die Gateelektrode in den jeweiligen Trenchen akkumuliert. Die akkumulierten Elektronen erhöhen die Löcherkonzentration, was die Konzentration akkumulierter Ladungsträger weiter erhöht.
- Dadurch, daß die Trenche und die Wannenzonen in senkrecht zueinander verlaufenden Streifen angeordnet werden, ist es leicht die Trenche mit Abschnitten zu versehen, die nicht von irgendeiner Wannenzone oder einer Emitterzone umgeben werden.
- Die Weiterbildungen der Ansprüche 9 bis 11 ermöglichen es jeweils die Trenche mit Abschnitten zu versehen, die von keiner Wannenzone oder Emitterzone umgeben sind.
- Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen. Es zeigen:
-
1 eine Querschnittsansicht eines T-IGBT (A1-Typ) gemäß einem ersten Beispiels (Hintergrund der Erfindung), -
2 eine Querschnittsansicht eines T-IGBT (A2-Typ) gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung, -
3 eine Querschnittsansicht eines T-IGBT (A3-Typ) gemäß einem zweiten Beispiel (Hintergrund der Erfindung), -
4 eine Querschnittsansicht eines T-IGBT (A4-Typ) gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung, -
5 eine Kurvenschar zum Vergleich der Löcherverteilungen bei den T-IGBTs gemäß der Erfindung mit der Löcherverteilung bei einem herkömmlichen T-IGBT, -
6(a) eine perspektivische Ansicht eines T-IGBT (B11-Typ) gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung, -
6(b) eine Draufsicht auf den T-IGBT von6(a) , -
7(a) eine Querschnittsansicht der Schnittebene A in den6(a) und6(b) , -
7(b) eine Querschnittsansicht der Schnittebene B in den6(a) und6(b) , -
7(c) eine Querschnittsansicht der Schnittebene C in den6(a) und6(b) , -
8 eine perspektivische Ansicht eines T-IGBT (B12-Typ) gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung, -
9 eine perspektivische Ansicht eines T-IGBT (B13-Typ) gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel der Erfindung, -
10 eine perspektivische Ansicht eines T-IGBT (B14-Typ) gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel der Erfindung, -
11(a) eine perspektivische Ansicht eines T-IGBT (B21-Typ) gemäß einem siebten Ausführungsbeispiel der Erfindung, -
11(b) eine Draufsicht auf den T-IGBT von11(a) , -
12(a) eine Querschnittsansicht der Schnittfläche A in den11(a) und11(b) , -
12(b) eine Querschnittsansicht der Schnittebene B in den11(a) und11(b) , -
13 eine perspektivische Ansicht eines T-IGBT (B22-Typ) gemäß einem achten Ausführungsbeispiel der Erfindung, -
14 eine perspektivische Ansicht eines T-IGBT (B23-Typ) gemäß einem neunten Ausführungsbeispiel der Erfindung, -
15 eine perspektivische Ansicht eines T-IGBT (B24-Typ) gemäß einem zehnten Ausführungsbeispiel der Erfindung, -
16 eine Kurve, die den Zusammenhang zwischen der Sättigungsspannung und der Bodenbreite des Trenches wiedergibt, -
17 eine Kurvenschar zum Vergleich der Löcherkonzentrationsverteilungen bei einigen beispielhaften T-IGBTs mit dem Verhältnis der Breite des Trenches zur Wannenzone als Parameter, -
18 eine Querschnittsansicht eines herkömmlichen P-IGBT, und -
19 eine Querschnittsansicht eines herkömmlichen T-IGBT. - In den nachstehend beschriebenen Figuren sind dieselben Bezugszeichen wie in den
18 und19 zur Bezeichnung gleicher Komponenten verwendet. Elektronen sind die Majoritätsladungsträger in Zonen und Schichten, die mit dem Zusatz ”n” bezeichnet sind, während Löcher die Majoritätsladungsträger in den Zonen und Schichten sind, die mit dem Zusatz ”p” bezeichnet sind. - Erstes Beispiel (Hintergrund der Erfindung)
-
1 ist eine Querschnittsansicht eines T-IGBT gemäß einem ersten Beispiel (Hintergrund der Erfindung), der nachfolgend als A1-Typ T-IGBT bezeichnet werden soll. Alle T-IGBTs einschließlich des A1-Typs gemäß der Erfindung stellen Beispiele mit einer Nennspannung von 4500 V und einer Nennstromdichte von 40 A·cm–2 dar. - Gemäß Darstellung in
1 sind Gräben oder Trenche7 von einer Hauptfläche einer n Driftschicht1 mit dem spezifischen Widerstand von 320 Ω·cm und einer Dicke von 490 μm ausgebildet. Die Trenche7 haben eine Tiefe von 6 μm und sind 100 μm voneinander beabstandet. Die kurze Seite des Bodens der Trenche weist eine Länge von 2 μm auf. Eine p Wannenzone2 ist parallel zu und in Kontakt mit jedem Trench7 ausgebildet. Die Wannenzone2 weist eine Breite von 10 μm und eine Tiefe von 5 μm auf. Im Oberflächenabschnitt jeder Wannenzone2 sind n Emitterzonen3 ausgebildet, die jeweils eine Breite von 1 μm und eine Tiefe von 0,5 μm aufweisen. Die Wannenzonen2 sind beispielsweise durch Implantieren von Borionen und thermische Diffusion der implantierten Borionen gebildet worden. Die Emitterzonen3 sind beispielsweise durch Implantieren von Phosphorionen und thermische Diffusion der implantierten Phosphorionen gebildet. Die Oberflächendotierstoffdichte beträgt 4 × 1017 cm–3 für die Wannenzonen2 und 1 × 1020 cm–3 für die Emitterzonen3 . Eine Gateisolierfilm6 ist durch Abscheiden eines Oxidfilms einer Dicke von 80 nm auf der Innenfläche des Trenches7 in jedem dieser Trenche ausgebildet. Eine Gateelektrode10 aus polykristallinem Silicium ist in jedem Trench7 auf dem Gateisolierfilm6 ausgebildet. Ein Isolierfilm8 aus Borphosphorsilikatglas und einer Dicke von etwa 1 μm bedeckt die Hauptfläche mit Ausnahme eines Teiles der Oberflächen der Emitterzonen3 und der Wannenzonen2 . Eine Emitterelektrode11 steht durch die Fenster in diesem Isolierfilm8 hindurch mit den Emitterzonen und den Wannenzonen2 in Kontakt. In vielen Fällen erstreckt sich die Emitterelektrode11 über den Isolierfilm8 , wie in1 gezeigt. Auf der anderen Hauptfläche der Driftschicht1 ist zunächst eine n+ Pufferschicht5 und darauf eine p Kollektorschicht4 ausgebildet. Eine Kollektorelektrode12 ist an der Kollektorschicht4 ausgebildet. Die Pufferschicht5 ist starker dotiert als die Driftschicht1 . Die Pufferschicht5 und die Kollektorschicht4 werden beispielsweise durch Implantieren jeweiliger Dotierstoffionen und thermische Diffusion der implantierten Dotierstoffionen ausgebildet. Die maximale Dotierstoffkonzentration in der Pufferschicht beträgt 2 × 1017 cm–3. Die Dicke der Pufferschicht5 beträgt 5 μm. Die Oberflächendotierstoffkonzentration der Kollektorschicht4 beträgt 2 × 1019 cm–3. Die Dicke der Kollektorschicht4 beträgt 1 μm. Ein Metallgateanschluß ist in Kontakt mit den Gateelektroden10 im nicht dargestellten Teil der1 ausgebildet. - Der A1-Typ T-IGBT von
1 unterscheidet sich von dem T-IGBT in19 dadurch, daß bei dem A1-Typ T-IGBT die Wannenzonen2 selektiv ausgebildet sind und benachbarte Wannenzonen durch die Driftschicht1 voneinander getrennt sind. Die Breite des sich zwischen den Wannenzonen2 erstreckenden Abschnitts der Driftschicht1 beträgt 80 μm. - Wenn der Abschaltverlust des A1-Typ T-IGBT etwa 400 mJ beträgt, liegt die Sättigungsspannung bei etwa 6,2 V bei einer Stromdichte von 40 A·cm–2 und einer Temperatur von 125°C. Somit ist der Widerspruch zwischen einer niedrigen Sättigungsspannung und geringem Abschaltverlust bei dem A1-Typ T-IGBT gemäß dem ersten Beispiel verringert. Alle anderen im Folgenden beschriebenen T-IGBTs gemäß Ausführungsbeispielen der Erfindung werden ebenfalls durch Vergleich ihrer Sättigungsspannungen bei demselben Abschaltverlust bewertet werden.
-
5 zeigt eine Kurvenschar zum Vergleich der Löcherverteilungen bei den T-IGBTs gemäß dem ersten und zweiten Beispiel und dem ersten und zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung mit der Löcherverteilung des herkömmlichen T-IGBT. Die Ordinate in5 zeigt die Löcherkonzentration in logarithmischem Maßstab, und die Abszisse zeigt die Tiefe von der Halbleiteroberfläche. Die linke Seite der Figur entspricht der Emitterelektrode und die rechte Seite der Kollektorelektrode. Die Abmessungen und die Parameter der beispielhaften T-IGBTs sind die gleichen wie jene desjenigen des ersten Beispiels. Die in5 gezeigten Löcherverteilungen wurden durch Simulation bei der Nennstromdichte von 40 A·cm–2 und einer Temperatur von 125°C erhalten. - Wie in
5 gezeigt, ist die Löcherkonzentration bei dem T-IGBT des A1-Typs gemäß dem ersten Beispiel auf der Seite der Emitterelektrode höher als bei dem herkömmlichen T-IGBT. Da wegen des neutralen Zustands nahezu die gleiche Menge an Elektronen vorhanden ist, ist die Konzentration akkumulierter Ladungsträger in der Driftschicht1 hoch. Somit wird eine Leitfähigkeitsmodulation in der Driftschicht1 verursacht, die zu einer niedrigen Sättigungsspannung für den IGBT führt. Infolge der niedrigen Sättigungsspannung ist der Widerspruch zwischen einer niedrigen Sättigungsspannung und einem geringen Abschaltverlust verringert. - Erstes Ausführungsbeispiel
-
2 ist eine Querschnittsansicht eines T-IGBT gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung, der nachfolgend als A2-Typ T-IGBT bezeichnet wird. - Der IGBT des A2-Typs unterscheidet sich von dem des A1-Typs dadurch, daß bei ersterem stark dotierte n+ Zonen
9 in den Abschnitten an der Hauptoberfläche ausgebildet sind, in denen sich keine Wannenzonen2 befinden. Die dotierten Zonen9 sind stärker dotiert als die Driftschicht1 . Die dotierten Zonen9 werden beispielsweise durch Implantieren von Dotierstoffionen und thermische Diffusion der implantierten Ionen ausgebildet. Die Oberflächendotierstoffkonzentration in den dotierten Zonen9 beträgt 1,0 × 1015 cm–3, und ihre Tiefe liegt bei etwa 5 μm. Da die Oberflächendotierstoffkonzentration der Wannenzonen2 um zwei Größenordnungen höher als diejenige der dotierten Zonen9 liegt, werden die Wannenzonen2 nicht zu n Zonen verändert. - Wenn der Abschaltverlust des A2-Typ T-IGBT etwa 400 mJ beträgt, liegt die Sättigungsspannung bei etwa 6,0 V bei der Stromdichte von 40 A·cm–2 und der Temperatur von 125°C.
- Die Löcherverteilung bei dem A2-Typ T-IGBT, die durch Simulation unter der Nennstromdichte von 40 A·cm–2 bei der Temperatur von 125°C erhalten wurde, ist in
5 gezeigt. Wie man sieht, liegt die Löcherkonzentration bei dem A2-Typ T-IGBT auf der linken Seite der Figur höher als bei dem A1-Typ T-IGBT, um die Elektronen in den dotierten Zonen9 zu neutralisieren. Infolge der höheren Löcherkonzentration ist die Konzentration akkumulierter Ladungsträger in der Driftschicht1 höher, was in einer Sättigungsspannung resultiert, die niedriger als die des A1-Typ T-IGBT ist. - Zweites Beispiel (Hintergrund der Erfindung)
-
3 ist eine Querschnittsansicht eines T-IGBT gemäß einem zweiten Beispiel (Hintergrund der Erfindung), der nachfolgend als A3-Typ T-IGBT bezeichnet wird. Der IGBT dieses A3-Typs unterscheidet sich von dem A1-Typ gemäß dem ersten Beispiel dadurch, daß eine Hilfsgateelektrode13 aus polykristallinem Silicium mit einer Dicke von 1 μm über dem ausgedehnten Abschnitt der Driftschicht1 angeordnet ist, der sich zwischen den Wannenzonen2 erstreckt, wobei ein Hilfsgateisolierfilm6a aus einem Oxid mit einer Dicke von 80 nm dazwischengefügt ist. Die Hilfsgateelektroden13 sind elektrisch mit den Gateelektroden10 verbunden. - Wenn der Abschaltverlust des A3-Typ T-IGBT etwa 400 mJ beträgt, dann liegt die Sättigungsspannung bei etwa 5,7 V bei der Stromdichte von 40 A·cm–2 und der Temperatur von 125°C.
- Die Löcherverteilung in dem A3-Typ T-IGBT, die durch Simulation bei der Nennstromdichte von 40 A·cm–2 und der Temperatur von 125°C erhalten wurde, ist in
5 gezeigt. Wie aus5 ersichtlich, ist die Löcherkonzentration des A3-Typ T-IGBT auf der linken Seite der Figur höher als die des A2-Typ T-IGBT, und zwar aufgrund der Löcher zur Neutralisierung der Elektronen, die sich unter den Hilfsgateelektroden13 ansammeln. Infolge der höheren Löcherkonzentration ist die Konzentration akkumulierter Ladungsträger in der Driftschicht1 hoch, was dazu führt, daß die Sättigungsspannung kleiner als die des A2-Typ T-IGBT ist. Infolge der niedrigen Sättigungsspannung wird der Widerspruch zwischen einer niedrigen Sättigungsspannung und einem geringen Abschaltverlust verringert. - Zweites Ausführungsbeispiel
-
4 ist eine Querschnittsansicht eines T-IGBT gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung, der nachfolgend als A4-Typ T-IGBT bezeichnet wird. Dieser A4-Typ T-IGBT besitzt einen Aufbau, der sich durch Kombination des A2-Typs mit dem A3-Typ ergibt. - Wenn der Abschaltverlust des A4-Typ T-IGBT etwa 400 mJ beträgt, liegt die Sättigungsspannung bei etwa 5,5 V bei der Stromdichte von 40 A·cm–2 und der Temperatur von 125°C.
- Die Löcherverteilung in dem A4-Typ T-IGBT, die durch Simulation für die Nennstromdichte von 40 A·cm–2 bei einer Temperatur von 125°C gewonnen wurde, ist in
5 gezeigt. Wie in5 dargestellt, liegt die Löcherkonzentration bei dem A4-Typ T-IGBT höher als die beim A3-Typ T-IGBT, was auf die Kombination der Wirkungen des A2-Typs und des A3-Typs zurückzuführen ist. Infolge der hohen Löcherkonzentration ist die Konzentration akkumulierter Ladungsträger in der Driftschicht1 hoch, was zur Folge hat, daß die Sättigungsspannung niedriger als beim A3-Typ T-IGBT ist. - Tabelle 1 vergleicht die Sättigungsspannungen der T-IGBTs der Typen A1 bis A4 gemäß der vorliegenden Erfindung mit dem herkömmlichen T-IGBT bei der Nennstromdichte von 40 A·cm–2 und der Temperatur von 125°C. Tabelle 1
T-IGBTs Sättigungsspannung (V) (40 A·cm–2, 125°C) A1-Typ 6,2 A2-Typ 6,0 A3-Typ 5,7 A4-Typ 5,5 Stand der Technik 6,3 - Der A2-Typ T-IGBT mit seinen n+ dotierten Zonen
9 und der A3-Typ T-IGBT mit seinen Hilfsgateelektroden13 verringern die Sättigungsspannung deutlich. Der A4-Typ T-IGBT, der die Strukturen des A2-Typs mit denen des A3-Typs vereint, verringert die Sättigungsspannung noch weiter. - Wie aus
5 deutlich erkennbar, nimmt die Konzentration akkumulierter Ladungsträger an der Oberflächenseite mit niedriger werdender Sättigungsspannung in der Reihenfolge des Typs A1, A2, A3 und A4 zu. - Drittes Ausführungsbeispiel
-
6(a) ist eine perspektivische Ansicht eines T-IGBT gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung, der nachfolgend als B11-Typ T-IGBT bezeichnet wird.6(b) ist eine Draufsicht auf den T-IGBT von6(a) .7(a) ist ein Querschnitt längs der Schnittebene A in den6(a) und6(b) .7(b) ist ein Querschnitt längs der Schnittebene B in den6(a) und6(b) .7(c) ist ein Querschnitt längs der Schnittebene C in den6(a) und6(b) . - Gemäß Darstellung in den
6(a) und6(b) sind Trenche7 ausgehend von einer der Hauptflächen einer n Driftschicht1 mit einem spezifischen Widerstand von 320 Ω·cm ausgebildet. Die Trenche7 sind 6 μm tief und weisen eine kurze Seitenlänge ihres Bodens von 2 μm auf. Die Trenche sind 10 μm voneinander beabstandet. Senkrecht zu den Trenchen7 verlaufend sind p Wannenzonen2 ausgebildet. Die Wannenzonen2 weisen eine Breite von 20 μm und eine Tiefe von 5 μm auf. Sie sind im Abstand von 80 μm voneinander angeordnet. Im Oberflächenbereich jeder der Wannenzonen2 sind n Emitterzonen3 ausgebildet, die jeweils eine Breite von 1 μm, eine Länge von 10 μm und eine Tiefe von 0,5 μm aufweisen. Ein Gateisolierfilm6 ist in jedem der Trenche7 durch Abscheiden eines Oxidfilms einer Dicke von 80 nm an der Innenfläche des Trenches7 ausgebildet. Eine Gateelektrode10 aus polykristallinem Silicium ist auf dem Gateisolierfilm6 im Trench7 ausgebildet. Ein Isolierfilm8 aus Borphosphorsilikatglas mit etwa 1 μm Dicke bedeckt die Hauptfläche mit Ausnahme eines Teiles der Oberflächen der Emitterzonen3 und der Wannenzonen2 . Eine Emitterelektrode11 steht über die Fenster in dem Isolierfilm8 mit den Emitterzonen3 und den Wannenzonen2 in Kontakt. In vielen Fällen erstreckt sich die Emitterelektrode11 über den Isolierfilm8 , wie in6(a) gezeigt. An der anderen Hauptfläche der Driftschicht1 sind eine n+ Pufferschicht5 und darauf eine p Kollektorschicht4 ausgebildet. Eine Kollektorelektrode12 ist an der Kollektorschicht4 ausgebildet. - Wie in
6(b) gezeigt, verlaufen die Trenche7 und die Wannenzonen senkrecht zueinander. Die Emitterzonen3 erstrecken sich parallel zu den Trenchen7 . - Der in
7(a) gezeigte Schnitt A ist der gleiche wie der des in19 gezeigten T-IGBT. Die Wannenzonen2 nehmen den gesamten Raum zwischen den Trenchen7 ein. Der Schnitt B in7(b) ist ein Querschnitt längs eines Trenches und gleicht dem entsprechenden Querschnitt des herkömmlichen T-IGBT. In dem in7(c) gezeigten Schnitt C sind die Wannenzonen2 voneinander getrennt, was einen Unterschied zum herkömmlichen T-IGBT darstellt. - Wenn der Abschaltverlust des B11-Typ T-IGBT etwa 400 mJ beträgt, liegt die Sättigungsspannung bei etwa 4,8 V bei einer Stromdichte von 40 A·cm–2 und einer Temperatur von 125°C. Bei dem B11-Typ T-IGBT werden Elektronen in den Abschnitten der Driftschicht
1 akkumuliert, in denen keinerlei Wannenzone2 ausgebildet ist und die mit den Trenchen7 in Kontakt stehen, in welchen die Gateelektroden10 vergraben sind. In Verbindung mit der Elektronenansammlung nimmt die Löcherkonzentration zu, was zu einer erhöhten Ladungsträgerkonzentration in der Driftschicht1 führt. Die erhöhte Ladungsträgerkonzentration in der Driftschicht1 verringert die Sättigungsspannung. - Viertes Ausführungsbeispiel
-
8 ist eine perspektivische Ansicht eines T-IGBT gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung, der nachfolgend als B12-Typ T-IGBT bezeichnet wird. Dieser B12-Typ T-IGBT unterscheidet sich von dem vorgenannten B11-Typ darin, daß n+ dotierte Zonen9 in den Abschnitten der Hauptfläche ausgebildet sind, die von den Wannenzonen2 und den Trenchen7 umgeben sind. Die Oberflächendotierstoffkonzentration der dotierten Zonen9 beträgt 1,0 × 1015 cm–3 und ihre Tiefe 5 μm. - Die Sättigungsspannung des B12-Typ T-IGBT beträgt bei einer Stromdichte von 40 A·cm–2 und einer Temperatur von 125°C etwa 4,5 V. Die gegenüber dem B11-Typ noch weiter verminderte Sättigungsspannung wird der Tatsache zugeschrieben, daß die Konzentration akkumulierter Ladungsträger in der Driftschicht
1 aus den früher in Verbindung mit der Sättigungsspannung des A2-Typ T-IGBTs genannten Gründen erhöht ist. - Fünftes Ausführungsbeispiel
-
9 ist eine perspektivische Ansicht eines T-IGBTs gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel der Erfindung, der nachfolgend als B13-Typ T-IGBT bezeichnet wird. Gemäß9 unterscheidet sich der B13-Typ T-IGBT von dem B11-Typ darin, daß eine Hilfsgateelektrode13 aus polykristallinem Silicium mit einer Dicke von 1 μm über dem verlängerten Abschnitt der Driftschicht1 angeordnet ist, der sich jeweils zwischen Wannenzonen2 erstreckt. Die Hilfsgateelektroden13 liegen auf einem zwischengefügten Hilfsgateisolierfilm6a aus einem Oxid mit einer Dicke von 80 nm. Die Hilfsgateelektroden13 sind elektrisch mit den Gateelektroden10 verbunden. Wie in9 gezeigt, können die Emitterzonen3 senkrecht zu den Trenchen7 und parallel zu den Wannenzonen2 verlaufen. - Die Sättigungsspannung des B13-Typ T-IGBT liegt bei etwa 4,2 V bei einer Stromdichte von 40 A·cm–2 und einer Temperatur von 125°C. Die gegenüber dem B12-Typ T-IGBT weiter verringerte Sättigungsspannung ist der Konzentration akkumulierter Ladungsträger in der Driftschicht
1 zuzuschreiben, die aus früher in Verbindung mit der Sättigungsspannung des A3-Typ T-IGBT beschriebenen Gründen erhöht ist. - Sechstes Ausführungsbeispiel
-
10 ist eine perspektivische Ansicht eines T-IGBT gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel der Erfindung, der nachfolgend als B14-Typ T-IGBT bezeichnet wird. Dieser B14-Typ T-IGBT vereint die Strukturen des B12-Typs mit denen des B13-Typs. In den gesamten Oberflächenabschnitten, die von den Wannenzonen2 und den Trenchen7 umgeben sind, sind n+ dotierte Zonen9 ausgebildet. Die Oberflächendotierstoffkonzentration dieser dotierten Zonen9 beträgt 1,0 × 1015 cm–3, und ihre Tiefe liegt bei etwa 5 μm. Eine Hilfsgateelektrode13 einer Dicke von 1 μm befindet sich auf einem 80 nm dicken Hilfsgateisolierfilm6a über den dotierten Zonen9 . Die Hilfsgateelektroden13 sind elektrisch mit einer Gateelektrode10 verbunden. - Die Sättigungsspannung des B14-Typ T-IGBT beträgt bei einer Stromdichte von 40 A·cm–2 und einer Temperatur von 125°C etwa 4,0 V. Die Konzentration akkumulierter Ladungsträger in dem B14-Typ T-IGBT ist infolge der kombinierten Wirkungen des B12-Typs und des B13-Typs höher, was zu einer niedrigeren Sättigungsspannung als die des B13-Typ T-IGBT führt.
- Seibtes Ausführungsbeispiel
-
11(a) ist eine perspektivische Ansicht eines T-IGBT gemäß einem siebten Ausführungsbeispiel der Erfindung, der nachfolgend als B21-Typ T-IGBT bezeichnet wird.11(b) ist eine Draufsicht auf den T-IGBT von11(a) .12(a) ist eine Schnittansicht längs der Schnittebene A in den11(a) und11(b) .12(b) ist eine Schnittansicht längs der Schnittebene B in den11(a) und11(b) . - Wie aus den
11(a) und11(b) hervorgeht, sind Trenche7 ausgehend von einer der Hauptflächen einer n Driftschicht1 ausgebildet, die einen spezifischen Widerstand von 320 Ω·cm aufweist. Die Trenche7 haben eine Tiefe von 6 μm und am Boden eine kurze Seitenlänge von 25 μm. Sie sind um 10 μm voneinander beabstandet. Im Kontakt mit den kurzen Seiten der Trenche sind p Wannenzonen2 ausgebildet. Die Wannenzonen2 weisen eine Breite von 10 μm und eine Tiefe von 5 μm auf. Im Oberflächenabschnitt jeder Wannenzone2 sind n Emitterzonen3 mit einer Breite von 1 μm und einer Tiefe von 0,5 μm ausgebildet. Ein Gateisolierfilm6 ist durch Abscheiden eines Oxidfilms mit einer Dicke von 80 nm an der Innenfläche des Trenches7 ausgebildet. Eine Gateelektrode10 aus polykristallinem Silicium ist auf dem Gateisolierfilm6 in jedem der Trenche7 ausgebildet. Ein Isolierfilm8 aus Borphosphorsilikatglas mit einer Dicke von etwa 1 μm bedeckt die Hauptfläche mit Ausnahme eines Teiles der Oberflächen der Emitterzonen3 und der Wannenzonen2 . Eine Emitterelektrode11 steht mit den Emitterzonen3 und den Wannenzonen2 in Kontakt. In vielen Fällen erstreckt sich die Emitterelektrode11 über den Isolierfilm8 , wie in11(a) gezeigt. - An der anderen Hauptfläche der Driftschicht
1 ist eine n+ Pufferschicht5 ausgebildet, auf der sich eine p Kollektorschicht4 befindet. An der Kollektorschicht4 ist eine Kollektorelektrode12 ausgebildet. - Wie in
11(b) gezeigt, verlaufen die Trenche7 und die Wannenzonen2 senkrecht zueinander. Die Emitterzonen3 des B21-Typ T-IGBT verlaufen anders als jene des B11-Typs ebenfalls senkrecht zu den Trenchen7 . - Die Schnittebene A, die in
12(a) gezeigt ist, stellt einen Querschnitt längs der langen Seite von Trenchen7 dar und zeigt, daß die Trenche7 voneinander beabstandet sind. Zwischen den Trenchen7 sind die Wannenzonen2 ausgebildet. In12(b) sind die Wannenzonen2 voneinander beabstandet, und die Emitterzonen3 im Oberflächenabschnitt jeder der Wannenzonen2 sind erkennbar. - Die Sättigungsspannung des B21-Typ T-IGBT liegt bei einer Stromdichte von 40 A·cm–2 und einer Temperatur von 125°C bei etwa 5,1 V. In dem B21-Typ T-IGBT werden Elektronen in den Abschnitten der Driftschicht
1 angesammelt, in denen keinerlei Wannenzone2 ausgebildet ist und die mit den Trenchen7 in Kontakt stehen, in welchen die Gateelektroden10 vergraben sind. In Zusammenhang mit der Elektronenansammlung steigt die Löcherkonzentration, was die Konzentration akkumulierter Ladungsträger in der Driftschicht1 erhöht. Die erhöhte Ladungsträgerkonzentration in der Driftschicht1 verringert die Sättigungsspannung. - Achtes Ausführungsbeispiel
-
13 ist eine perspektivische Ansicht eines T-IGBT gemäß einem achten Ausführungsbeispiel der Erfindung, der nachfolgend als B22-Typ T-IGBT bezeichnet wird. Dieser B22-Typ T-IGBT unterscheidet sich von dem vorgenannten B21-Typ darin, daß n+ dotierte Zonen9 in den Abschnitten der Hauptfläche ausgebildet sind, die von den Wannenzonen2 und den Trenchen7 umgeben sind. Die Oberflächendotierstoffkonzentration der dotierten Zonen9 beträgt 1,0 × 1015 cm–3, und ihre Tiefe liegt bei etwa 5 μm. - Die Sättigungsspannung des B22-Typ T-IGBT beträgt bei einer Stromdichte von 40 A·cm–2 und einer Temperatur von 125°C etwa 4,8 V. Die gegenüber dem B21-Typ weiter verringerte Sättigungsspannung ist auf die erhöhte Konzentration akkumulierter Ladungsträger in der Driftschicht
1 zurückzuführen, die auf den früher in Verbindung mit der Sättigungsspannung des A2-Typ T-IGBT erläuterten Gründen beruht. - Neuntes Ausführungsbeispiel
-
14 ist eine perspektivische Ansicht eines T-IGBT gemäß einem neunten Ausführungsbeispiel der Erfindung, der nachfolgend als B23-Typ T-IGBT bezeichnet wird. Gemäß Darstellung in14 unterscheidet sich der B23-Typ T-IGBT von dem B21-Typ dadurch, daß eine Hilfsgateelektrode13 einer Dicke von 1 μm auf einem Hilfsgateisolierfilm6a einer Dicke von 80 nm über dem ausgedehn ten Abschnitt der Driftschicht1 angeordnet ist, der sich jeweils zwischen den Wannenzonen2 erstreckt. Die Hilfsgateelektrode13 ist elektrisch mit einer Gateelektrode10 verbunden. - Die Sättigungsspannung des B23-Typ T-IGBT beträgt bei einer Stromdichte von 40 A·cm–2 und einer Temperatur von 125°C etwa 4,6 V. Die gegenüber dem B22-Typ T-IGBT weiter verringerte Sättigungsspannung ist darauf zurückzuführen, daß die Konzentration akkumulierter Ladungsträger in der Driftschicht
1 aus den früher in Verbindung mit der Sättigungsspannung des A3-Typ T-IGBT erläuterten Gründen erhöht ist. - Zehntes Ausführungsbeispiel
-
15 ist eine perspektivische Ansicht eines T-IGBT gemäß einem zehnten Ausführungsbeispiel der Erfindung, der nachfolgend als B24-Typ T-IGBT bezeichnet wird. Bei diesem B24-Typ T-IGBT sind die Strukturen des B22-Typs und des B23-Typs kombiniert. In den Oberflächenabschnitten, die von den Wannenzonen2 und den Trenchen7 umgeben sind, sind n+ dotierte Zonen9 ausgebildet. Die Oberflächendotierstoffkonzentration dieser dotierten Zonen9 beträgt 1,0 × 1015 cm–3, und ihre Tiefe liegt bei etwa 5 μm. Eine Hilfsgateelektrode13 einer Dicke von 1 μm ist auf einem Hilfsgateisolierfilm6a einer Dicke von 80 nm über den dotierten Zonen9 angeordnet. Die Hilfsgateelektrode13 ist elektrisch mit einer Gateelektrode10 verbunden. - Die Sättigungsspannung des B24-Typ T-IGBT beträgt bei einer Stromdichte von 40 A·cm–2 und einer Temperatur von 125°C etwa 4,4 V. Die Konzentration akkumulierter Ladungsträger ist bei dem B24-Typ T-IGBT infolge der kombinierten Wirkungen des B22-Typs und des B23-Typs höher, was zu einer niedrigeren Sättigungsspannung als beim B23-Typ T-IGBT führt.
- Tabelle 2 vergleicht die Sättigungsspannungen der T-IGBTs der Typen B11 bis B14 und der Typen B21 bis B24 gemäß der Erfindung bei der Nennstromdichte von 40 A·cm–2 und der Temperatur von 125°C. Tabelle 2
T-IGBT's Sättigungsspannung (V) (40 A·cm–2, 125°C) B11-Typ 4,8 B12-Typ 4,5 B13-Typ 4,2 B14-Typ 4,0 B21-Typ 5,1 B22-Typ 4,8 B23-Typ 4,6 B24-Typ 4,4 - Die Sättigungsspannungen der B-Typ T-IGBTs sind niedriger als diejenigen des herkömmlichen T- IGBT. Die dotierten Zonen
9 , die Hilfsgateelektroden13 und eine Kombination aus dotierten Zonen9 und Hilfsgateelektroden13 sind wirkungsvolle Maßnahmen zur Verringerung der Sättigungsspannung. - In einem weiteren Bespiel (Hintergrund der Erfindung), im Folgenden als C1-Typ T-IGBT bezeichnet (ähnlich dem in
13 dargestellten T-IGBT) sind Trenche7 ausgehend von einer der Hauptflächen einer n Driftschicht1 ausgebildet, die einen spezifischen Widerstand von 320 Ω·cm aufweist. Die Trenche7 sind 6 μm tief und haben am Boden eine kurze Seitenlänge von 25 μm. Sie sind um 5 μm voneinander beabstandet. Zwischen den Trenchen7 sind p Wannenzonen2 einer Tiefe von 5 μm ausgebildet. Im Oberflächenabschnitt jeder Wannenzone2 sind n Emitterzonen3 ausgebildet, die jeweils eine Breite von 1 μm und eine Tiefe von 0,5 μm aufweisen. Ein Gateisolierfilm6 ist durch Abscheiden eines Oxidfilms einer Dicke von 80 nm an der Innenfläche jedes Trenches7 in diesem Trench ausgebildet. Eine Gateelektrode10 aus polykristallinem Silicium ist auf dem Gateisolierfilm6 in jedem Trench7 ausgebildet. Ein Isolierfilm8 aus Borphosphorsilikatglas mit einer Dicke von etwa 1 μm bedeckt die Hauptfläche mit Ausnahme eines Teiles der Oberflächen der Emitterzonen3 und der Wannenzonen2 . Eine Emitterelektrode11 steht mit den Emitterzonen3 und den Wannenzonen2 in Kontakt. In vielen Fällen erstreckt sich die Emitterelektrode11 über den Isolierfilm8 , wie in11(a) gezeigt. An der anderen Hauptfläche der Driftschicht1 ist eine n+ Pufferschicht5 und darauf eine p Kollektorschicht4 ausgebildet. Eine Kollektorelektrode12 ist auf der Kollektorschicht4 ausgebildet. - Einige experimentelle T-IGBTs wurden mit unterschiedlichen Bodenweiten der Trenche
7 von 2,5 bis 45 μm bei mit 5 μm gleichbleibender Breite der Wannenzonen2 hergestellt. -
16 ist eine graphische Darstellung, die in Kurvenform den Zusammenhang zwischen der Sättigungsspannung und der Bodenbreite der Trenche zeigt. In16 ist auf der Ordinate die Sättigungsspannung bei einer Stromdichte von 40 A·cm–2 und einer Temperatur von 125°C aufgetragen, während auf der Abszisse das Verhältnis Wt/Wp der Bodenweite Wt der Trenche7 zur Breite Wp der Wannenzonen2 aufgetragen ist. Bei einem Verhältnis Wt/Wp gleich oder größer als 1, d. h. wenn die Bodenbreite der Trenche7 5,0 μm oder mehr beträgt, wird die Sättigungsspannung wirkungsvoll verringert. Das Verhältnis Wt/Wp bei herkömmlichen T-IGBTs liegt bei etwa 0,25. -
17 zeigt eine Kurvenschar zum Vergleich der Löcherkonzentrationsverteilungen in einigen beispielhaften T-IGBTs einschließlich des C1-Typs mit dem Verhältnis Wt/Wp als Parameter. Auf der Ordinate ist in logarithmischem Maßstab die Löcherkonzentration und auf der Abszisse die Tiefe von der Oberfläche aufgetragen. Die Löcherkonzentrationsverteilungen wurden durch Simulation bei der Nennstromdichte von 40 A·cm–2 und der Temperatur von 125°C erhalten.17 zeigt, daß die Löcherkonzentration im Halbleiter mit zunehmendem Verhältnis Wt/Wp höher wird. Damit wird die Sättigungsspannung mit zunehmender Löcherkonzentration geringer. - Obwohl Ausführungsbeispiele der Erfindung in Verbindung mit n-Kanal IGBTs beschrieben wurden, ist die vorliegende Erfindung ebenso auf p-Kanal IGBTs anwendbar, wobei nur die Leitfähigkeitstypen gegen den jeweils entgegengesetzten Typ vertauscht werden müssen.
- Wie voranstehend beschrieben, wird der Widerspruch zwischen einer geringen Sättigungsspannung und einem niedrigen Abschaltverlust bei Trench-IGBTs, bei denen eine Gateelektrode in einem Graben oder Trench unter Zwischenlage eines Gateisolierfilms vergraben ist, mit den folgenden Maßnahmen verringert.
- (1) Die Driftschicht des ersten Leitfähigkeitstyps weist ausgedehnte oder verlängerte Abschnitte auf, die sich zwischen selektiv ausgebildeten Wannenzonen des zweiten Leitfähigkeitstyps erstrecken.
- (2) die Wannenzonen des zweiten Leitfähigkeitstyps sind selektiv in jeweiligen Oberflächenabschnitten der Driftschicht des ersten Leitfähigkeitstyps ausgebildet, und dotierte Zonen des ersten Leitfähigkeitstyps, die stärker dotiert sind als die Driftschicht, sind in den anderen Oberflächenteilen der Driftschicht dort, wo sich keine Wannenzonen befinden, ausgebildet.
- (3) Hilfsgateelektroden sind über den erstreckten oder ausgedehnten
Abschnitten der Driftschicht des ersten Leitfähigkeitstyps zwischen den Wannenzonen
2 oder über den dotierten Zonen des ersten Leitfähigkeitstyps unter Zwischenlage eines Hilfsgateisolierfilms angeordnet. - (4) Die Trenche enthalten jeweilige Abschnitte, die weder von einer Wannenzone des zweiten Leitfähigkeitstyps noch von einer Emitterzone des ersten Leitfähigkeitstyps umgeben sind.
- (5) Das Verhältnis Wt/Wp der Breite Wt des Trenches und der Breite Wp der Wannenzone ist auf einen Wert zwischen 1 und 20 gesetzt.
- Diese charakteristischen strukturellen Maßnahmen gemäß der Erfindung tragen zur Erhöhung der Konzentration akkumulierter Ladungsträger bei und verringern damit die Sättigungsspannung. Die genannten Maßnahmen können jede für sich oder in beliebigen Kombinationen eingesetzt werden.
- Die vorliegende Erfindung trägt nicht nur zur Verringerung des Schaltverlustes bei IGBTs, sondern auch zur Verringerung des Leistungsverlusts bei elektrischen Stromrichtern bei.
Claims (12)
- Trench-IGBT, umfassend: eine Driftschicht (
1 ) eines ersten Leitfähigkeitstyps, Wannenzonen (2 ) eines zweiten Leitfähigkeitstyps, die selektiv ausgebildet sind und voneinander beanstandet in einem Oberflächenbereich der Driftschicht (1 ) angeordnet sind, Emitterzonen (3 ) des ersten Leitfähigkeitstyps, die jeweils in den Wannenzonen (2 ) ausgebildet sind, Trenche (7 ), die sich von den Emitterzonen (3 ) durch die Wannenzonen (2 ) zur Driftschicht (1 ) erstrecken, eine Gateelektrode (10 ) in jedem der Trenche (7 ), die unter Zwischenlage eines Gateisolierfilms in dem Trench vergraben ist, eine Emitterelektrode (11 ), die sowohl mit den Emitterzonen (3 ) als auch den Wannenzonen (2 ) in Kontakt steht, eine Kollektorschicht des zweiten Leitfähigkeitstyps an der Rückseite der Driftschicht (1 ), und eine Kollektorelektrode (12 ) auf der Kollektorschicht, dadurch gekennzeichnet, dass die Driftschicht (1 ) Abschnitte aufweist, die sich zwischen den Wannenzonen (2 ) erstrecken, und die Trenche (7 ) jeweilige nicht von einer der Wannenzonen (2 ) oder einer der Emitterzonen (3 ) umgebene Abschnitte aufweisen. - IGBT nach Anspruch 1, ferner gekennzeichnet durch Hilfsgateisolierfilme, die jeweils auf den sich zwischen den Wannenzonen (
2 ) erstreckenden Abschnitten der Driftschicht (1 ) ausgebildet sind, sowie Hilfsgateelektroden (13 ), die jeweils auf den Hilfsgateisolierfilmen (6a ) angeordnet sind. - Trench-IGBT, umfassend: eine Driftschicht (
1 ) eines ersten Leitfähigkeitstyps, Wannenzonen (2 ) eines zweiten Leitfähigkeitstyps im Oberflächenbereich der Driftschicht (1 ), Emitterzonen (3 ) des ersten Leitfähigkeitstyps, die jeweils in den Wannenzonen (2 ) ausgebildet sind, Trenche (7 ), die sich von den Emitterzonen (3 ) zur Driftschicht (1 ) erstrecken, eine Gateelektrode (10 ) in jedem der Trenche (7 ), die unter Zwischenlage eines Gateisolierfilms in dem Trench vergraben ist, eine Emitterelektrode (11 ), die sowohl mit den Emitterzonen (3 ) als auch den Wannenzonen (2 ) in Kontakt steht, eine Kollektorschicht des zweiten Leitfähigkeitstyps an der Rückseite der Driftschicht (1 ), und eine Kollektorelektrode (12 ) auf der Kollektorschicht, dadurch gekennzeichnet, dass die Wannenzonen (2 ) selektiv ausgebildet sind und dass dotierte Zonen (9 ) des ersten Leitfähigkeitstyps in jeweiligen Oberflächenabschnitten der Driftschicht (1 ), in denen sich keine Wannenzonen (2 ) befinden, vorgesehen sind, wobei die dotierten Zonen (9 ) stärker dotiert sind als die Driftschicht (1 ). - IGBT nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächendotierstoffkonzentration in den dotierten Zonen 1 × 1016 cm–3 oder weniger beträgt.
- IGBT nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass Hilfsgateisolierfilme (
6a ) jeweils auf den dotierten Zonen (9 ) angeordnet sind und Hilfsgateelektroden (13 ) jeweils auf den Hilfsgateisolierfilmen (6a ) angeordnet sind. - IGBT nach Anspruch 2 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Gateelektroden (
10 ) mit den jeweiligen Hilfsgateelektroden (13 ) verbunden sind. - IGBT nach einem zumindest einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Trenche (
7 ) jeweilige nicht von einer der Wannenzonen (2 ) oder einer der Emitterzonen (3 ) umgebene Abschnitte aufweisen. - IGBT nach Anspruch 1, 2 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Trenche (
7 ) jeweils streifenförmig ausgebildet sind und die Wannenzonen (2 ) ebenfalls jeweils streifenförmig ausgebildet sind und sich senkrecht zu den Streifen der Trenche (7 ) erstrecken. - IGBT nach Anspruch 1, 2 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Streifen einer jeweiligen Wannenzone (
2 ) in Rechtecke unterteilt ist, die durch die Streifen der Trenche (7 ) voneinander beabstandet sind. - IGBT nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Emitterzonen (
3 ) jeweils rechteckförmig ausgebildet sind und sich parallel zu den Streifen der Trenche (7 ) erstrecken. - IGBT nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Emitterzonen (
3 ) jeweils rechteckförmig ausgebildet sind und sich senkrecht zu den Streifen der Trenche (7 ) erstrecken. - IGBT nach Anspruch 1, 2 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Streifen eines jeweiligen Trenches (
7 ) in Rechtecke unterteilt ist, die von den Wannenzonen (2 ) abgeschlossen werden, und die Emitterzonen (3 ) längs der kurzen Seiten der rechteckförmigen Trenche (7 ) angeordnet sind.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP28392/99 | 1999-02-05 | ||
JP02839299A JP3924975B2 (ja) | 1999-02-05 | 1999-02-05 | トレンチ型絶縁ゲートバイポーラトランジスタ |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE10004548A1 DE10004548A1 (de) | 2000-08-10 |
DE10004548B4 true DE10004548B4 (de) | 2010-12-30 |
Family
ID=12247396
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE10004548A Expired - Lifetime DE10004548B4 (de) | 1999-02-05 | 2000-02-02 | Trench-IGBT |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US6380586B1 (de) |
JP (1) | JP3924975B2 (de) |
DE (1) | DE10004548B4 (de) |
Families Citing this family (31)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4371521B2 (ja) * | 2000-03-06 | 2009-11-25 | 株式会社東芝 | 電力用半導体素子およびその製造方法 |
JP3647802B2 (ja) * | 2001-01-25 | 2005-05-18 | 株式会社東芝 | 横型半導体装置 |
JP2002305304A (ja) * | 2001-04-05 | 2002-10-18 | Toshiba Corp | 電力用半導体装置 |
US6831329B2 (en) * | 2001-10-26 | 2004-12-14 | Fairchild Semiconductor Corporation | Quick punch through IGBT having gate-controllable DI/DT and reduced EMI during inductive turn off |
JP3917058B2 (ja) * | 2001-12-26 | 2007-05-23 | 株式会社東芝 | 絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ |
JP4765000B2 (ja) * | 2003-11-20 | 2011-09-07 | 富士電機株式会社 | 絶縁ゲート型半導体装置 |
JP4857566B2 (ja) * | 2005-01-27 | 2012-01-18 | 富士電機株式会社 | 絶縁ゲート型半導体装置とその製造方法 |
JP5055786B2 (ja) * | 2006-02-20 | 2012-10-24 | 富士電機株式会社 | Mos型半導体装置とその製造方法 |
JP5984282B2 (ja) * | 2006-04-27 | 2016-09-06 | 富士電機株式会社 | 縦型トレンチ型絶縁ゲートmos半導体装置 |
JP5261893B2 (ja) * | 2006-07-18 | 2013-08-14 | 富士電機株式会社 | トレンチ型絶縁ゲートバイポーラトランジスタ |
JP5261980B2 (ja) | 2007-05-17 | 2013-08-14 | 富士電機株式会社 | 絶縁ゲート型半導体装置の製造方法 |
JP5596278B2 (ja) * | 2007-07-10 | 2014-09-24 | 富士電機株式会社 | トレンチ型絶縁ゲートmos半導体装置 |
DE102009005914B4 (de) | 2008-01-28 | 2014-02-13 | Denso Corporation | Halbleitervorrichtung mit Halbleiterelement mit isoliertem Gate und bipolarer Transistor mit isoliertem Gate |
DE112008003787B4 (de) | 2008-03-31 | 2015-01-22 | Mitsubishi Electric Corp. | Halbleitervorrichtung |
JP5682097B2 (ja) | 2008-05-15 | 2015-03-11 | 富士電機株式会社 | 半導体装置 |
WO2011074124A1 (ja) | 2009-12-18 | 2011-06-23 | 富士電機ホールディングス株式会社 | 半導体装置 |
JP2011204761A (ja) * | 2010-03-24 | 2011-10-13 | On Semiconductor Trading Ltd | 絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ |
CN102804385B (zh) * | 2010-11-30 | 2016-08-03 | 富士电机株式会社 | 半导体器件 |
JP2013211512A (ja) * | 2012-02-27 | 2013-10-10 | Toshiba Corp | 絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ |
JP5838176B2 (ja) | 2013-02-12 | 2016-01-06 | サンケン電気株式会社 | 半導体装置 |
JP6463338B2 (ja) | 2014-03-19 | 2019-01-30 | 富士電機株式会社 | 半導体装置 |
WO2015177910A1 (ja) | 2014-05-22 | 2015-11-26 | 三菱電機株式会社 | 半導体装置 |
JP2016063048A (ja) | 2014-09-17 | 2016-04-25 | 富士電機株式会社 | トレンチ型絶縁ゲートバイポーラトランジスタ及びその製造方法 |
JP6507609B2 (ja) | 2014-12-08 | 2019-05-08 | 富士電機株式会社 | 半導体装置 |
CN108598160B (zh) * | 2018-02-13 | 2020-01-07 | 株洲中车时代电气股份有限公司 | 一种具有折叠型复合栅结构的igbt芯片 |
GB2585696B (en) | 2019-07-12 | 2021-12-15 | Mqsemi Ag | Semiconductor device and method for producing same |
GB2586158B (en) | 2019-08-08 | 2022-04-13 | Mqsemi Ag | Semiconductor device and method for producing same |
GB2590716B (en) | 2019-12-30 | 2023-12-20 | Mqsemi Ag | Fortified trench planar MOS power transistor |
GB2592032A (en) | 2020-02-13 | 2021-08-18 | Mqsemi Ag | Trench planar MOS cell for transistors |
GB2592927B (en) | 2020-03-10 | 2024-06-12 | Mqsemi Ag | Semiconductor device with fortifying layer |
CN111969049B (zh) * | 2020-08-28 | 2022-08-23 | 电子科技大学 | 一种soi横向绝缘栅双极晶体管 |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0756330A2 (de) * | 1995-07-19 | 1997-01-29 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Leistungs-Halbleiterbauteil mit isoliertem Graben-Gate und Verfahren zur Herstellung desselben |
JPH09199715A (ja) * | 1996-01-16 | 1997-07-31 | Toshiba Corp | 半導体装置 |
DE19722441A1 (de) * | 1996-06-11 | 1997-12-18 | Mitsubishi Electric Corp | Halbleitervorrichtung und Verfahren zur Herstellung derselben |
DE19811297A1 (de) * | 1997-03-17 | 1998-09-24 | Fuji Electric Co Ltd | MOS-Halbleitervorrichtung mit hoher Durchbruchspannung |
US5821580A (en) * | 1996-04-30 | 1998-10-13 | Kabushiki Kaisha Toshiba | MOS device having a trench gate structure |
Family Cites Families (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5283201A (en) * | 1988-05-17 | 1994-02-01 | Advanced Power Technology, Inc. | High density power device fabrication process |
GB9306895D0 (en) * | 1993-04-01 | 1993-05-26 | Philips Electronics Uk Ltd | A method of manufacturing a semiconductor device comprising an insulated gate field effect device |
JP3481287B2 (ja) * | 1994-02-24 | 2003-12-22 | 三菱電機株式会社 | 半導体装置の製造方法 |
US5679966A (en) * | 1995-10-05 | 1997-10-21 | North Carolina State University | Depleted base transistor with high forward voltage blocking capability |
JPH09260648A (ja) * | 1996-03-19 | 1997-10-03 | Toshiba Corp | 半導体装置及びその製造方法 |
US6121089A (en) * | 1997-10-17 | 2000-09-19 | Intersil Corporation | Methods of forming power semiconductor devices having merged split-well body regions therein |
KR100275756B1 (ko) * | 1998-08-27 | 2000-12-15 | 김덕중 | 트렌치 절연 게이트 바이폴라 트랜지스터 |
-
1999
- 1999-02-05 JP JP02839299A patent/JP3924975B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
2000
- 2000-02-02 DE DE10004548A patent/DE10004548B4/de not_active Expired - Lifetime
- 2000-02-04 US US09/498,928 patent/US6380586B1/en not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0756330A2 (de) * | 1995-07-19 | 1997-01-29 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Leistungs-Halbleiterbauteil mit isoliertem Graben-Gate und Verfahren zur Herstellung desselben |
JPH09199715A (ja) * | 1996-01-16 | 1997-07-31 | Toshiba Corp | 半導体装置 |
US5821580A (en) * | 1996-04-30 | 1998-10-13 | Kabushiki Kaisha Toshiba | MOS device having a trench gate structure |
DE19722441A1 (de) * | 1996-06-11 | 1997-12-18 | Mitsubishi Electric Corp | Halbleitervorrichtung und Verfahren zur Herstellung derselben |
DE19722441C2 (de) * | 1996-06-11 | 2001-11-15 | Mitsubishi Electric Corp | IGBT mit Grabengatestruktur und Verfahren zu seiner Herstellung |
DE19811297A1 (de) * | 1997-03-17 | 1998-09-24 | Fuji Electric Co Ltd | MOS-Halbleitervorrichtung mit hoher Durchbruchspannung |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US6380586B1 (en) | 2002-04-30 |
DE10004548A1 (de) | 2000-08-10 |
JP3924975B2 (ja) | 2007-06-06 |
JP2000228519A (ja) | 2000-08-15 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE10004548B4 (de) | Trench-IGBT | |
DE19539541B4 (de) | Lateraler Trench-MISFET und Verfahren zu seiner Herstellung | |
EP1114466B1 (de) | Hochspannungs-halbleiterbauelement | |
DE69938562T3 (de) | Leistungshalbleiterbauelemente mit verbesserten Hochfrequenzschaltung- und Durchbruch-Eigenschaften | |
DE102008000660B4 (de) | Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung | |
DE2910566C2 (de) | Statische Induktionshalbleitervorrichtung | |
DE4405682C2 (de) | Struktur einer Halbleiteranordnung | |
DE102005041838B3 (de) | Halbleiterbauelement mit platzsparendem Randabschluss und Verfahren zur Herstellung eines solchen Bauelements | |
EP0939446A1 (de) | Durch Feldeffekt steuerbares Leistungshalbleiterbauelement | |
EP1051756A1 (de) | Mos-feldeffekttransistor mit hilfselektrode | |
DE102011079747A1 (de) | Halbleitervorrichtung mit Schaltelement und Freilaufdiode, sowie Steuerverfahren hierfür | |
DE102006050338A1 (de) | Halbleiterbauelement mit verbessertem Speicherladung zu Dioden-Softness Trade-off | |
DE10041344A1 (de) | SJ-Halbleitervorrichtung | |
DE102006002065A1 (de) | Kompensationsbauelement mit reduziertem und einstellbarem Einschaltwiderstand | |
DE102014114100B4 (de) | Igbt mit reduzierter rückwirkungskapazität | |
DE102009029643B4 (de) | MOS-Transistor mit erhöhter Gate-Drain-Kapazität und Verfahren zur Herstellung | |
DE19528998C2 (de) | Bidirektionaler Halbleiterschalter und Verfahren zu seiner Steuerung | |
EP0987766A1 (de) | Randstruktur für einen Feldeffekttransistor mit einer Vielzahl von Zellen | |
EP0913000B1 (de) | Durch feldeffekt steuerbares halbleiterbauelement | |
DE10309400B4 (de) | Halbleiterbauelement mit erhöhter Spannungsfestigkeit und/oder verringertem Einschaltwiderstand | |
DE102020116653B4 (de) | Siliziumcarbid-halbleiterbauelement | |
DE102020128891B4 (de) | Halbleitervorrichtung | |
DE19534154C2 (de) | Durch Feldeffekt steuerbares Leistungs-Halbleiterbauelement | |
DE102004047772B4 (de) | Lateraler Halbleitertransistor | |
DE60318196T2 (de) | Halbleiteranordnungen mit graben-gate |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: FUJI ELECTRIC SYSTEMS CO., LTD., TOKYO/TOKIO, JP |
|
8128 | New person/name/address of the agent |
Representative=s name: MERH-IP MATIAS ERNY REICHL HOFFMANN, 80336 MUENCHE |
|
R020 | Patent grant now final |
Effective date: 20110330 |
|
R081 | Change of applicant/patentee |
Owner name: FUJI ELECTRIC CO., LTD., KAWASAKI-SHI, JP Free format text: FORMER OWNER: FUJI ELECTRIC SYSTEMS CO., LTD., TOKYO/TOKIO, JP Effective date: 20110826 Owner name: FUJI ELECTRIC CO., LTD., JP Free format text: FORMER OWNER: FUJI ELECTRIC SYSTEMS CO., LTD., TOKYO/TOKIO, JP Effective date: 20110826 |
|
R082 | Change of representative |
Representative=s name: MERH-IP MATIAS ERNY REICHL HOFFMANN, DE Effective date: 20110826 Representative=s name: MERH-IP MATIAS ERNY REICHL HOFFMANN PATENTANWA, DE Effective date: 20110826 |
|
R084 | Declaration of willingness to licence | ||
R071 | Expiry of right |