DE102021123446A1 - Halbleitervorrichtung - Google Patents

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main surface
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Shinya SONEDA
Kenji Harada
Kakeru Otsuka
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Mitsubishi Electric Corp
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Abstract

In einer Draufsicht eines RC-IGBTs 100, 101 weist ein Grenzbereich 50 eine Belegungsrate einer n+-Typ-Source-Schicht 13 pro Einheitsfläche auf, wobei die Belegungsrate kleiner ist als eine Belegungsrate der n+-Typ-Source-Schicht 13 pro Einheitsfläche in einem IGBT-Bereich 10, und der Grenzbereich 50 weist eine Belegungsrate einer p+-Typ-Kontaktschicht 14 pro Einheitsfläche auf, wobei die Belegungsrate kleiner ist als eine Belegungsrate der p+-Typ-Kontaktschicht 14 pro Einheitsfläche in einem IGBT-Bereich 20.

Description

  • Hintergrund der Erfindung
  • Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf eine rückwärtsleitende Halbleitervorrichtung (RC-IGBT), in welcher eine Freilaufdiode und ein Insulated-Gate-Bipolar-Transistor (IGBT) nebeneinander angeordnet sind.
  • Beschreibung des Stands der Technik
  • Der RC-IGBT weist eine Löcherinjektionseffizienz in einer IGBT-Zelle auf und verursacht somit ein Problem, dadurch dass ein Erholungsverlust aufgrund einer Löcherinjektion von einem IGBT-Bereich zu einem Diodenbereich steigt.
  • Um dieses Problem zu adressieren, ist herkömmlicherweise ein Grenzbereich zwischen dem IGBT-Bereich und dem Diodenbereich mit einer Struktur vorgesehen, in welcher eine Kollektorschicht direkt unter einer Diodenzelle angeordnet ist (z.B. offengelegte japanische Patentanmeldung Nr. 2018-073911 ).
  • Unglücklicherweise arbeitet der Grenzbereich nicht als ein IGBT oder eine Diode und dient somit als ein ungültiger Bereich, der nicht aktiv in einer Erregungsoperation eingebunden ist. Dies verursacht ein Problem, dadurch dass ein ausreichender Grenzbereich nicht sichergestellt werden kann und ein Erholungsverlust nicht reduziert werden kann, um einen effektiven Arbeitsbereich, der zum Sicherstellen eines ausreichenden Erregungsvermögens in einem begrenzten Elementbereich notwendig ist, zu sichern.
  • Zusammenfassung
  • Es ist eine Aufgabe der Technik der vorliegenden Offenbarung, einen Erholungsverlust zu reduzieren, während ein Arbeitsbereich in einem RC-IGBT gesichert wird.
  • Eine Halbleitervorrichtung der vorliegenden Offenbarung weist ein Halbleitersubstrat auf. Das Halbleitersubstrat weist eine Driftschicht einer ersten Leitfähigkeitsart auf. In der Halbleitervorrichtung der vorliegenden Offenbarung sind ein IGBT-Bereich und ein Diodenbereich mit einem in einer Draufsicht dazwischen eingebetteten Grenzbereich angeordnet. Das Halbleitersubstrat weist eine erste Hauptoberfläche und eine zweite der ersten Hauptoberfläche gegenüberliegende Hauptoberfläche auf. Der IGBT-Bereich und der Grenzbereich weisen jeweils eine Basisschicht einer zweiten Leitfähigkeitsart, eine Source-Schicht der ersten Leitfähigkeitsart, eine erste Kontaktschicht der zweiten Leitfähigkeitsart und eine Kollektorschicht der zweiten Leitfähigkeitsart auf. Die Basisschicht ist auf der ersten Hauptoberflächenseite der Driftschicht ausgebildet. Die Source-Schicht ist auf der ersten Hauptoberflächenseite der Basisschicht ausgebildet. Die erste Kontaktschicht ist angrenzend an die Source-Schicht auf der ersten Hauptoberflächenseite der Basisschicht ausgebildet und weist eine höhere Konzentration von Störstellen der zweiten Leitfähigkeitsart auf als die Basisschicht. Die Kollektorschicht ist auf der zweiten Hauptoberflächenseite der Driftschicht ausgebildet. Der Diodenbereich weist eine Anodenschicht der zweiten Leitfähigkeitsart und eine Kathodenschicht der ersten Leitfähigkeitsart auf. Die Anodenschicht ist auf der ersten Hauptoberflächenseite der Driftschicht ausgebildet. Die Kathodenschicht ist auf der zweiten Hauptoberflächenseite der Driftschicht ausgebildet. In einer Draufsicht weist der Grenzbereich eine Belegungsrate der Source-Schicht pro Einheitsfläche auf, wobei die Belegungsrate kleiner ist als eine Belegungsrate der Source-Schicht pro Einheitsfläche in dem IGBT-Bereich, und der Grenzbereich weist eine Belegungsrate der ersten Kontaktschicht pro Einheitsfläche auf, wobei die Belegungsrate kleiner ist als eine Belegungsrate der ersten Kontaktschicht pro Einheitsfläche in dem IGBT-Bereich.
  • Die Halbleitervorrichtung der vorliegenden Offenbarung ermöglicht ein Reduzieren eines Erholungsverlusts, während ein Betriebsbereich eines IGBTs gesichert wird, weil die Belegungsrate der ersten Kontaktschicht pro Einheitsfläche in dem Grenzbereich kleiner ist als die Belegungsrate der ersten Kontaktschicht pro Einheitsfläche in dem IGBT-Bereich.
  • Diese und andere Aufgaben, Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Offenbarung werden aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung der vorliegenden Offenbarung ersichtlicher, wenn sie im Zusammenhang mit den begleitenden Zeichnungen gesehen wird.
  • Figurenliste
    • 1 ist eine Draufsicht eines RC-IGBTs eines Streifentyps;
    • 2 ist eine Draufsicht eines RC-IGBTs eines Inseltyps;
    • 3 ist eine Draufsicht eines IGBT-Bereichs;
    • 4 ist eine Schnittansicht des IGBT-Bereichs, aufgenommen entlang einer Linie A-A' von 3;
    • 5 ist eine Schnittansicht des IGBT-Bereichs, aufgenommen entlang einer Linie B-B' von 3;
    • 6 ist eine Draufsicht eines Diodenbereichs;
    • 7 ist eine Schnittansicht des Diodenbereichs, aufgenommen entlang einer Linie C-C' von 6;
    • 8 ist eine Schnittansicht des Diodenbereichs, aufgenommen entlang einer Linie D-D' von 6;
    • 9 ist eine Draufsicht eines IGBT-Bereichs, eines Grenzbereichs und eines Diodenbereichs in einem RC-IGBT einer ersten bevorzugten Ausführungsform;
    • 10 ist eine Schnittansicht des IGBT-Bereichs, aufgenommen entlang einer Linie O-O' von 9;
    • 11 ist eine Schnittansicht des Grenzbereichs der ersten bevorzugten Ausführungsform, aufgenommen entlang einer Linie P-P' von 9;
    • 12 ist eine Schnittansicht des Diodenbereichs, aufgenommen entlang einer Linie Q-Q' von 9;
    • 13 ist eine Schnittansicht des IGBT-Bereichs, des Grenzbereichs und des Diodenbereichs, aufgenommen entlang einer Linie G-G' von 9;
    • 14 ist eine Schnittansicht des IGBT-Bereichs und eines Anschlussbereichs, aufgenommen entlang einer Linie E-E' von 1 oder 2;
    • 15 ist eine Schnittansicht des Diodenbereichs und des Anschlussbereichs, aufgenommen entlang einer Linie F-F' von 1 oder 2;
    • 16 ist eine Draufsicht eines IGBT-Bereichs, eines Grenzbereichs und eines Diodenbereichs in einem RC-IGBT einer zweiten bevorzugten Ausführungsform;
    • 17 ist eine Draufsicht eines IGBT-Bereichs, eines Grenzbereichs und eines Diodenbereichs in einem RC-IGBT einer dritten bevorzugten Ausführungsform;
    • 18 ist eine Schnittansicht des Grenzbereichs der dritten bevorzugten Ausführungsform, aufgenommen entlang einer Linie P-P' von 17;
    • 19 ist eine Draufsicht eines IGBT-Bereichs, eines Grenzbereichs und eines Diodenbereichs in einem RC-IGBT einer vierten bevorzugten Ausführungsform;
    • 20 ist eine Schnittansicht des Grenzbereichs der vierten bevorzugten Ausführungsform, aufgenommen entlang einer Linie P-P' von 19;
    • 21 ist eine Draufsicht eines IGBT-Bereichs, eines Grenzbereichs und eines Diodenbereichs in einem RC-IGBT einer fünften bevorzugten Ausführungsform;
    • 22 ist eine Schnittansicht des Grenzbereichs der fünften bevorzugten Ausführungsform, aufgenommen entlang einer Linie P-P' von 21;
    • 23 ist eine Draufsicht eines IGBT-Bereichs, eines Grenzbereichs und eines Diodenbereichs in einem RC-IGBT einer sechsten bevorzugten Ausführungsform; und
    • 24 ist eine Schnittansicht des Grenzbereichs der sechsten bevorzugten Ausführungsform, aufgenommen entlang einer Linie Q-Q' von 23.
  • Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
  • <A. Erste bevorzugte Ausführungsform>
  • <A-1. Planare Struktur eines RC-IGBTs>
  • 1 ist eine Draufsicht eines rückwärts leitenden IGBTs (RC-IGBTs) 100, welcher eine Halbleitervorrichtung einer ersten bevorzugten Ausführungsform ist. 2 ist eine Draufsicht eines RC-IGBTs 101, welcher eine Halbleitervorrichtung der ersten bevorzugten Ausführungsform ist, die sich in einer Struktur von dem RC-IGBT 100 unterscheidet.
  • Der RC-IGBT 100 weist einen IGBT-Bereich 10 und einen Diodenbereich 20 auf, die in einer Streifenform angeordnet sind, und wird somit auch als „Streifentyp“ bezeichnet. Der RC-IGBT 101 weist eine Struktur auf, in welcher ein IGBT-Bereich 10 eine Mehrzahl von Diodenbereichen 20 umgibt, und wird somit auch als „Inseltyp“ bezeichnet.
  • <A-2. Planare Struktur eines Streifentyps>
  • Mit Bezug auf 1 wird eine planare Struktur des RC-IGBTs 100 eines Streifentyps beschrieben. Der RC-IGBT 100 weist den IGBT-Bereich 10, den Diodenbereich 20, einen Anschlussbereich 30, einen Kontaktstellenbereich 40 und einen Grenzbereich 50 auf. Der RC-IGBT 100 weist den IGBT-Bereich 10 und den Diodenbereich 20 auf, welche mit dem in einer Draufsicht dazwischen eingebetteten Grenzbereich 50 angeordnet sind, und das gleiche gilt auch für den nachfolgend beschriebenen RC-IGBT 101. Der IGBT-Bereich 10, der Diodenbereich 20 und der Grenzbereich 50 erstrecken sich von einem Ende in Richtung des anderen Endes des RC-IGBTs 100. Der IGBT-Bereich 10 und der Diodenbereich 20 sind abwechselnd in einer Streifenform über den Grenzbereich 50 in einer Richtung orthogonal zu der Erstreckungsrichtung davon vorgesehen.
  • 1 stellt drei IGBT-Bereiche 10 und zwei Diodenbereiche 20 dar, und jeder Diodenbereich 20 ist zwischen den IGBT-Bereichen 10 mit dazwischen eingefügten Grenzbereichen 50 eingebettet. Die Anzahl von IGBT-Bereichen 10 und Diodenbereichen 20 ist jedoch nicht auf dies beschränkt. Die Anzahl der IGBT-Bereiche 10 kann drei oder mehr, oder drei oder weniger sein und die Anzahl der Diodenbereiche 20 kann zwei oder mehr, oder zwei oder weniger sein. Positionen der IGBT-Bereiche 10 und der Diodenbereiche 20 in 1 können getauscht werden, und alle IGBT-Bereiche 10 können zwischen den Diodenbereichen 20 mit dazwischen eingefügten Grenzbereichen 50 eingebettet sein. Der RC-IGBT 100 kann eine Struktur aufweisen, in welcher ein IGBT-Bereich 10 und ein Diodenbereich 20 mit einem Grenzbereich 50 dazwischen eingefügt nebeneinanderliegend vorgesehen sind.
  • In 1 sind die Grenzbereiche 50 in allen Bereichen zwischen den IGBT-Bereichen 10 und den jeweiligen Diodenbereichen 20 vorgesehen. Der Grenzbereich 50 kann jedoch mindestens teilweise zwischen dem IGBT-Bereich 10 und dem Diodenbereich 20 vorgesehen sein. Der Grenzbereich 50 kann zwischen dem Diodenbereich 20 und dem Anschlussbereich 30 vorgesehen sein.
  • Wie in 1 dargestellt, ist der Kontaktstellenbereich 40 in der Zeichnung angrenzend an eine untere Seite des IGBT-Bereichs 10 vorgesehen, wobei der IGBT-Bereich 10 der unterste in der Zeichnung ist. Der Kontaktstellenbereich 40 ist ein Bereich, in welchem eine Steuerungskontaktstelle 41 zum Steuern des RC-IGBTs 100 vorgesehen ist. Der IGBT-Bereich 10 und der Diodenbereich 20 werden zusammen als ein Zellbereich bezeichnet. Der Anschlussbereich 30 ist um einen Bereich herum vorgesehen, der den Zellbereich und den Kontaktstellenbereich 40 umfasst, um eine Spannungsfestigkeit des RC-IGBTs 100 zu halten. Der Anschlussbereich 30 kann mit einer bekannten Spannungsfestigkeitshaltestruktur versehen sein, welche geeignet ausgewählt wird. Die Spannungsfestigkeitshaltestruktur ist auf einer ersten Hauptoberflächenseite oder einer vorderen Oberflächenseite des RC-IGBTs 100 vorgesehen. Die Spannungsfestigkeitshaltestruktur kann ein Feldbegrenzungsring (FLR), in welchem der Zellbereich durch eine p-Typ-Anschlusswannenschicht eines p-Typ-Halbleiters umgeben ist, oder eine Variation lateraler Dotierung (VLD), in welcher der Zellbereich durch eine p-Typ-Wannenschicht mit einem Konzentrationsgradienten umgeben ist, sein. Die Anzahl von p-Typ-Anschlusswannenschichten in der Form eines Rings, die für den FLR verwendet werden, und eine Konzentrationsverteilung, die für die VLD verwendet wird, können abhängig von einer Spannungsfestigkeitsauslegung des RC-IGBTs 100 geeignet gewählt werden. Die p-Typ-Anschlusswannenschicht kann fast über den ganzen Kontaktstellenbereich 40 vorgesehen sein. Der Kontaktstellenbereich 40 kann mit einer IGBT-Zelle oder einer Diodenzelle vorgesehen sein.
  • Beispiele der Steuerungskontaktstelle 41 umfassen eine Stromsensorkontaktstelle 41a, eine Kelvin-Emitter-Kontaktstelle 41b, eine Gate-Kontaktstelle 41c und Temperatursensordiodenkontaktstellen 41d, 41e. Die Stromsensorkontaktstelle 41a ist eine Steuerungskontaktstelle, die zum Erfassen eines Stroms, der in dem Zellbereich des RC-IGBTs 100 fließt, eingerichtet ist, und welche elektrisch mit einigen der IGBT-Zellen oder Diodenzellen in dem Zellbereich verbunden ist, um zu ermöglichen, dass ein Strom durch den Zellbereich des RC-IGBTs 100 fließt, sodass ein Strom von mehreren Zehnteln bis zu mehreren Zehnern von Tausendsteln, der durch den gesamten Zellbereich fließt, durch einige der IGBT-Zellen oder der Diodenzellen fließt.
  • Die Kelvin-Emitter-Kontaktstelle 41b und die Gate-Kontaktstelle 41c sind jeweils eine Steuerungskontaktstelle, an welche eine Gate-Steuerspannung für eine Ein-Aus-Steuerung des RC-IGBTs 100 angelegt wird. Die Kelvin-Emitter-Kontaktstelle 41b ist elektrisch mit einer p-Typ-Basisschicht 15 der IGBT-Zelle verbunden und die Gate-Kontaktstelle 41c ist elektrisch mit einer Gate-Grabenelektrode 11a der IGBT-Zelle verbunden. Die Kelvin-Emitter-Kontaktstelle 41b und die p-Typ-Basisschicht 15 können elektrisch mit einer p+-Typ-Kontaktschicht 14 verbunden sein, die dazwischen eingefügt ist. Die Temperatursensordiodenkontaktstellen 41d, 41e sind Steuerungskontaktstellen, die elektrisch mit einer Anode und einer Kathode der Temperatursensordiode verbunden sind, die in dem RC-IGBT 100 vorgesehen ist. Die Temperatursensordiodenkontaktstellen 41d, 41e messen eine Spannung zwischen der Anode und der Kathode der Temperatursensordiode (nicht dargestellt), die in dem Zellbereich vorgesehen ist, um eine Temperatur des RC-IGBTs 100 zu messen.
  • <A-3. Planare Struktur eines Inseltyps>
  • Mit Bezug auf 2 wird eine planare Struktur des RC-IGBTs 101 eines Inseltyps beschrieben.
  • Der RC-IGBT 101 weist den IGBT-Bereich 10, die Diodenbereiche 20, einen Anschlussbereich 30, einen Kontaktstellenbereich 40 und einen Grenzbereich 50 auf. Die Diodenbereiche 20 sind nebeneinander in dem RC-IGBT 101 nicht nur in einer Längsrichtung (einer vertikalen Richtung in 2) sondern auch in einer Querrichtung (einer Links-Rechts-Richtung in 2) angeordnet. Jeder Diodenbereich 20 ist durch den IGBT-Bereich 10 umgeben, mit dem dazwischen eingefügten Grenzbereich 50. Das heißt, die Diodenbereiche 20 sind in einer Inselform in dem IGBT-Bereich 10 vorgesehen.
  • 2 stellt acht Diodenbereiche 20 dar, die in einer Matrix mit vier Spalten in der Längsrichtung und zwei Reihen in der Querrichtung vorgesehen sind. Die Anzahl und eine Platzierung der Diodenbereiche 20 sind jedoch nicht auf dies beschränkt. Mindestens ein Diodenbereich 20 kann an einer Stelle in dem IGBT-Bereich 10 vorgesehen sein, und jeder Diodenbereich 20 kann durch den IGBT-Bereich 10 umgeben sein.
  • In 2 sind die Grenzbereiche 50 in allen Bereichen zwischen dem IGBT-Bereich 10 und den jeweiligen Diodenbereichen 20 vorgesehen. Der Grenzbereich 50 kann jedoch mindestens teilweise zwischen dem IGBT-Bereich 10 und dem Diodenbereich 20 vorgesehen sein.
  • Wie in 2 dargestellt, ist der Kontaktstellenbereich 40 in der Zeichnung angrenzend an eine untere Seite des IGBT-Bereichs 10 vorgesehen. Dieser Kontaktstellenbereich 40 ist in einer Struktur identisch zu dem Kontaktstellenbereich 40 in dem RC-IGBT eines Streifentyps und wird somit hier nicht beschrieben.
  • <A-4. Allgemeine Struktur eines IGBT-Bereichs>
  • 3 ist eine vergrößerte Draufsicht des IGBT-Bereichs 10, der durch eine unterbrochene Linie 82 des RC-IGBTs 100, 101 in 1 oder 2 umgeben ist.
  • Wie in 3 dargestellt, weist der IGBT-Bereich 10 ein aktives Trench-Gate 11, ein Dummy-Trench-Gate 12, eine n+-Typ-Source-Schicht 13 und eine p+-Typ-Kontaktschicht 14 auf.
  • Das aktive Trench-Gate 11 und das Dummy-Trench-Gate 12 gehen von der ersten Hauptoberfläche des Halbleitersubstrats durch die p-Typ-Basisschicht 15 und erreichen eine n--Typ-Driftschicht 1. Das aktive Trench-Gate 11 und das Dummy-Trench-Gate 12 werden zusammen auch einfach als ein Trench-Gate bezeichnet. Das aktive Trench-Gate 11 und das Dummy-Trench-Gate 12 sind in einer Streifenform vorgesehen. Der RC-IGBT 100 ist so konfiguriert, dass sich das aktive Trench-Gate 11 und das Dummy-Trench-Gate 12 in einer Längsrichtung (Links-Rechts-Richtung in 3) des IGBT-Bereichs 10 erstrecken, und die Längsrichtung des IGBT-Bereichs 10 korrespondiert zu einer Längsrichtung jedes des aktiven Trench-Gates 11 und des Dummy-Trench-Gates 12. Im Gegensatz dazu ist der RC-IGBT 101 so konfiguriert, dass der IGBT-Bereich 10 eine Längsrichtung und eine Querrichtung aufweist, welche nicht besonders unterschieden werden, und eine Links-Rechts-Richtung in 2 kann zu der Längsrichtung des aktiven Trench-Gates 11 und des Dummy-Trench-Gates 12 korrespondieren, oder eine vertikale Richtung in 2 kann zu der Längsrichtung des aktiven Trench-Gates 11 und des Dummy-Trench-Gates 12 korrespondieren.
  • Eine Erstreckungsrichtung jedes des aktiven Trench-Gates 11 und des Dummy-Trench-Gates 12 wird auch als eine erste Richtung bezeichnet. Mit anderen Worten erstrecken sich das aktive Trench-Gate 11 und das Dummy-Trench-Gate 12 in die erste Richtung. Das aktive Trench-Gate 11 und das Dummy-Trench-Gate 12 sind in einer zweiten Richtung orthogonal zu der ersten Richtung angeordnet.
  • Das aktive Trench-Gate 11 weist eine Gate-Grabenisolierungsschicht 11b, die auf einer inneren Wandoberfläche eines in dem Halbleitersubstrat in dem IGBT-Bereich 10 ausgebildeten Grabens ausgebildet ist, und eine in dem Graben vorgesehene Gate-Grabenelektrode 11a, die mit der Gate-Grabenisolierungsschicht 11b bedeckt ist, auf. Das Dummy-Trench-Gate 12 weist eine Dummy-Grabenisolierungsschicht 12b, die auf einer inneren Wandoberfläche eines in dem Halbleitersubstrat ausgebildeten Grabens ausgebildet ist, und eine in dem Graben vorgesehene Dummy-Grabenelektrode 12a, die mit der Dummy-Grabenisolierungsschicht 12b bedeckt ist, auf. Die Gate-Grabenelektrode 11a des aktiven Trench-Gates 11 ist elektrisch mit der Gate-Kontaktstelle 41c verbunden. Die Dummy-Grabenelektrode 12a des Dummy-Trench-Gates 12 ist elektrisch mit einer Emitterelektrode 6 verbunden, die auf der ersten Hauptoberfläche des RC-IGBTs 100, 101 vorgesehen ist.
  • Die n+-Typ-Source-Schicht 13 ist in Kontakt mit der Gate-Grabenisolierungsschicht 11b auf jeder Seite des aktiven Trench-Gates 11 in seiner Breitenrichtung vorgesehen. Die n+-Typ-Source-Schicht 13 ist eine Halbleiterschicht, die zum Beispiel Arsen oder Phosphor als n-Typ-Störstellen aufweist, und die n-Typ-Störstellen weisen eine Konzentration von 1,0 x 1017/cm3 oder mehr und 1,0 × 1020/cm3 oder weniger auf. Die n+-Typ-Source-Schicht 13 ist abwechselnd mit einer p+-Typ-Kontaktschicht 14 entlang einer Erstreckungsrichtung des aktiven Trench-Gates 11 vorgesehen. Die p+-Typ-Kontaktschicht 14 ist nicht nur auf beiden Seiten des aktiven Trench-Gates 11 sondern auch zwischen zwei benachbarten Dummy-Trench-Gates 12 vorgesehen. Die p+-Typ-Kontaktschicht 14 ist eine Halbleiterschicht, die zum Beispiel Bor oder Aluminium als p-Typ-Störstellen aufweist, und die p-Typ-Störstellen weisen eine Konzentration von 1,0 × 1015/cm3 oder mehr und 1,0 × 102/cm 3 oder weniger auf.
  • Wie in 3 dargestellt, sind in dem IGBT-Bereich 10 eine aus drei aktiven Trench-Gates 11 bestehende Gruppe und eine aus drei Dummy-Trench-Gates 12 bestehende Gruppe alternativ angeordnet. Die Anzahl von aktiven Trench-Gates 11, die in einer Gruppe von aktiven Trench-Gates 11 enthalten sind, ist nicht auf drei beschränkt und kann eins oder mehr sein. Ähnlich ist die Anzahl von Dummy-Trench-Gates 12, die in einer Gruppe von Dummy-Trench-Gates 12 enthalten sind, nicht auf drei beschränkt und kann eins oder mehr sein. Weiter kann die Anzahl von Dummy-Trench-Gates 12 null sein. Das heißt, alle in dem IGBT-Bereich 10 vorgesehenen Gräben können aktive Trench-Gates 11 sein.
  • 4 ist eine Schichtansicht des IGBT-Bereichs 10, aufgenommen entlang einer Linie A-A' von 3. Wie in 4 dargestellt, weist der IGBT-Bereich 10 des RC-IGBTs 100, 101 eine n--Typ-Driftschicht 1 auf, die aus einem Halbleitersubstrat aufgebaut ist. Die n--Typ-Driftschicht 1 ist eine Halbleiterschicht, die zum Beispiel Arsen oder Phosphor als n-Typ-Störstellen aufweist, und die n-Typ-Störstellen weisen eine Konzentration von 1,0 × 1012/cm3 oder mehr und 1,0 x 1015/cm3 oder weniger auf.
  • In 4 reicht das Halbleitersubstrat von der n+-Typ-Source-Schicht 13 und der p+-Typ-Kontaktschicht 14 zu einer p-Typ-Kollektorschicht 16. Das heißt, in dem IGBT-Bereich 10 weist das Halbleitersubstrat die n--Typ-Driftschicht 1, eine n-Typ-Ladungsträgerspeicherschicht 2, die p-Typ-Basisschicht 15, die n+-Typ-Source-Schicht 13, die p+-Typ-Kontaktschicht 14, eine n-Typ-Pufferschicht 3 und die p-Typ-Kollektorschicht 16 auf. 4 stellt die n+-Typ-Source-Schicht 13 und die p+-Typ-Kontaktschicht 14, die jeweils eine obere Endoberfläche aufweisen, welche als die erste Hauptoberfläche des Halbleitersubstrats bezeichnet wird, und die p-Typ-Kollektorschicht 16, die eine untere Endoberfläche aufweist, welche als die zweite Hauptoberfläche des Halbleitersubstrats bezeichnet wird, dar.
  • Die erste Hauptoberfläche des Halbleitersubstrats ist die Hauptoberfläche auf einer vorderen Oberflächenseite des RC-IGBTs 100, 101, und die zweite Hauptoberfläche des Halbleitersubstrats ist die Hauptoberfläche auf einer rückseitigen Oberflächenseite des RC-IGBTs 100, 101. Der RC-IGBT 100, 101 weist die n--Typ-Driftschicht 1 zwischen der ersten Hauptoberfläche und der zweiten Hauptoberfläche, die erste ersten Hauptoberfläche in dem IGBT-Bereich 10 gegenüberliegt, auf.
  • Wie in 4 dargestellt, weist der IGBT-Bereich 10 die n-Typ-Ladungsträgerspeicherschicht 2 auf, welche auf der ersten Hauptoberflächenseite der n--Typ-Driftschicht 1 vorgesehen ist, und welche eine höhere Konzentration von n-Typ-Störstellen aufweist als die n--Typ-Driftschicht 1. Die n-Typ-Ladungsträgerspeicherschicht 2 ist eine Halbleiterschicht, die zum Beispiel Arsen oder Phosphor als n-Typ-Störstellen aufweist, und die n-Typ-Störstellen weisen eine Konzentration von 1,0 × 1013/cm3 oder mehr und 1,0 × 1017/cm3 oder weniger auf. Die n-Typ-Ladungsträgerspeicherschicht 2 ist so ausgebildet, dass n-Typ-Störstellen in das Halbleitersubstrat, das die n--Typ-Driftschicht 1 bildet, ionen-implantiert werden, und dann werden n-Typ-Störstellen, die durch ein Glühen eingebracht worden sind, in das Halbleitersubstrat, das die n--Typ-Driftschicht 1 ist, verteilt. Die n-Typ-Ladungsträgerspeicherschicht 2 ermöglicht ein Reduzieren eines elektrischen Energieverlusts, wenn ein Strom in dem IGBT-Bereich 10 fließt. Die n-Typ-Ladungsträgerspeicherschicht 2 und die n--Typ-Driftschicht 1 können zusammen als eine Driftschicht bezeichnet werden.
  • Der RC-IGBT 100, 101 braucht die n-Typ-Ladungsträgerspeicherschicht 2 in dem IGBT-Bereich 10 nicht aufzuweisen. In diesem Fall ist die n--Typ-Driftschicht 1 auch in dem Bereich der n-Typ-Ladungsträgerspeicherschicht 2 in 4 vorgesehen.
  • Die p-Typ-Basisschicht 15 ist auf der ersten Hauptoberflächenseite der n-Typ-Ladungsträgerspeicherschicht 2 vorgesehen. Die p-Typ-Basisschicht 15 ist eine Halbleiterschicht, die zum Beispiel Bor oder Aluminium als p-Typ-Störstellen aufweist, und die p-Typ-Störstellen weisen eine Konzentration von 1,0 × 1012/cm3 oder mehr und 1,0 × 1019/cm3 oder weniger auf. Die p-Typ-Basisschicht 15 ist in Kontakt mit der Gate-Grabenisolierungsschicht 11b des aktiven Trench-Gates 11 und der Dummy-Grabenisolierungsschicht 12b des Dummy-Trench-Gates 12. Die p-Typ-Basisschicht 15 ist auf ihrer ersten Hauptoberflächenseite mit der n+-Typ-Source-Schicht 13 in Kontakt mit der Gate-Grabenisolierungsschicht 11b des aktiven Trench-Gates 11 versehen, und die p+-Typ-Kontaktschicht 14 ist in einem anderen Bereich als die n+-Typ-Source-Schicht 13 vorgesehen, während sie an die n+-Typ-Source-Schicht 13 angrenzt. Die n+-Typ-Source-Schicht 13 und die p+-Typ-Kontaktschicht 14 bilden die erste Hauptoberfläche des Halbleitersubstrats. Die p+-Typ-Kontaktschicht 14 ist ein Bereich, der eine höhere Konzentration von p-Typ-Störstellen aufweist als die p-Typ-Basisschicht 15. Wenn die p+-Typ-Kontaktschicht 14 und die p-Typ-Basisschicht 15 nicht voneinander unterschieden werden müssen, können sie zusammen als eine p-Typ-Basisschicht bezeichnet werden.
  • Die n--Typ-Driftschicht 1 ist auf ihrer zweiten Hauptoberflächenseite mit der n-Typ-Pufferschicht 3 versehen, die eine höhere Konzentration von n-Typ-Störstellen aufweist als die n--Typ-Driftschicht 1. Die n-Typ-Pufferschicht 3 ist vorgesehen, um zu verhindern, dass eine Verarmungsschicht, die sich von der p-Typ-Basisschicht 15 in Richtung der zweiten Hauptoberfläche ausbreitet, durchschlägt, wenn der RC-IGBT 100, 101 ausgeschaltet wird. Die n-Typ-Pufferschicht 3 wird zum Beispiel durch Einbringen von einem oder beiden von Phosphor (P) und Protonen (H+) in das Halbleitersubstrat, das die n--Typ-Driftschicht 1 bildet, ausgebildet. Die n-Typ-Pufferschicht 3 weist n-Typ-Störstellen auf, die eine Konzentration von 1,0 × 1012/cm3 oder mehr und 1,0 × 1018/cm3 oder weniger aufweisen. Die n-Typ-Pufferschicht 3 und die n--Typ-Driftschicht 1 können zusammen als eine Driftschicht bezeichnet werden.
  • Der RC-IGBT 100, 101 braucht die n-Typ-Pufferschicht 3 in dem IGBT-Bereich 10 nicht aufzuweisen. In diesem Fall ist die n--Typ-Driftschicht 1 auch in dem Bereich der n-Typ-Pufferschicht 3 in 4 vorgesehen.
  • Die p-Typ-Kollektorschicht 16 ist auf der zweiten Hauptoberflächenseite der n-Typ-Pufferschicht 3 vorgesehen. Das heißt, die p-Typ-Kollektorschicht 16 ist zwischen der n--Typ-Driftschicht 1 und der zweiten Hauptoberfläche vorgesehen. Die p-Typ-Kollektorschicht 16 ist eine Halbleiterschicht, die zum Beispiel Bor oder Aluminium als p-Typ-Störstellen aufweist, und die p-Typ-Störstellen weisen eine Konzentration von 1,0 × 1016/cm3 oder mehr und 1,0 x 1020/cm3 oder weniger auf. Die p-Typ-Kollektorschicht 16 bildet die zweite Hauptoberfläche des Halbleitersubstrats. Die p-Typ-Kollektorschicht 16 ist nicht nur in dem IGBT-Bereich 10 sondern auch in dem Anschlussbereich 30 vorgesehen, und die p-Typ-Kollektorschicht 16 weist einen Abschnitt auf, der in dem Anschlussbereich 30 vorgesehen ist, wobei der Abschnitt eine p-Typ-Anschlusskollektorschicht 16a bildet. Die p-Typ-Kollektorschicht 16 kann teilweise von dem IGBT-Bereich 10 zu dem Diodenbereich 20 vorstehen.
  • Wie in 4 dargestellt, ist der IGBT-Bereich 10 mit einer Mehrzahl von Gräben versehen, die von der ersten Hauptoberfläche des Halbleitersubstrats durch die p-Typ-Basisschicht 15 gehen und die n--Typ-Driftschicht 1 erreichen. Wenn die Gate-Grabenelektrode 11a, die mit der Gate-Grabenisolierungsschicht 11b bedeckt ist, in jedem von einigen der Gräben vorgesehen ist, wird das aktive Trench-Gate 11 ausgebildet. Die Gate-Grabenelektrode 11a liegt der n--Typ-Driftschicht 1 mit der Gate-Grabenisolierungsschicht 11b dazwischen eingebettet gegenüber. Wenn die Dummy-Grabenelektrode 12a, die mit der Dummy-Grabenisolierungsschicht 12b bedeckt ist, in jedem von einigen der anderen Gräben vorgesehen ist, wird das Dummy-Trench-Gate 12 ausgebildet. Die Dummy-Grabenelektrode 12a liegt der n--Typ-Driftschicht 1 mit der Dummy-Grabenisolierungsschicht 12b dazwischen eingebettet gegenüber. Die Gate-Grabenisolierungsschicht 11b des aktiven Trench-Gates 11 ist in Kontakt mit der p-Typ-Basisschicht 15 und der n+-Typ-Source-Schicht 13. Wenn die Gate-Steuerspannung an die Gate-Grabenelektrode 11a angelegt wird, wird ein Kanal in der p-Typ-Basisschicht 15 in Kontakt mit der Gate-Grabenisolierungsschicht 11b des aktiven Trench-Gates 11 ausgebildet.
  • Wie in 4 dargestellt, ist eine Zwischenlagenisolierungsschicht 4 auf der Gate-Grabenelektrode 11a des aktiven Trench-Gates 11 vorgesehen. Ein Sperrmetall 5 ist auf einem Bereich, wo die Zwischenlagenisolierungsschicht 4 nicht vorgesehen ist, auf der ersten Hauptoberfläche des Halbleitersubstrats und auf der Zwischenlagenisolierungsschicht 4 ausgebildet. Das Sperrmetall 5 kann zum Beispiel ein Leiter sein, der Titan (Ti) aufweist, das Titannitrid oder TiSi sein kann, das zum Beispiel durch Legieren von Titan und Silizium (Si) erhalten wird. Wie in 4 dargestellt, ist das Sperrmetall 5 in ohmschem Kontakt mit der n+-Typ-Source-Schicht 13, der p+-Typ-Kontaktschicht 14 und der Dummy-Grabenelektrode 12a und ist elektrisch mit der n+-Typ-Source-Schicht 13, der p+-Typ-Kontaktschicht 14 und der Dummy-Grabenelektrode 12a verbunden.
  • In dem IGBT-Bereich 10 ist die Emitterelektrode 6 auf dem Sperrmetall 5 vorgesehen. Die Emitterelektrode 6 kann zum Beispiel aus einer Aluminiumlegierung wie einer Aluminiumsiliziumlegierung (AiSi-basierte Legierung) ausgebildet werden. Die Emitterelektrode 6 kann eine Mehrzahl von Schichten sein, die aus einer Elektrode aufgebaut ist, die aus einer Aluminiumlegierung und einer Metallisierungsschicht ausgebildet ist, die durch ein stromloses Metallisieren oder ein elektrolytisches Metallisieren auf der Elektrode ausgebildet wird. Die Metallisierungsschicht, die durch ein stromloses Metallisieren oder ein elektrolytisches Metallisieren ausgebildet wird, kann zum Beispiel eine Nickel- (Ni-) Metallisierungsschicht sein. In einem feinen Bereich, wie einem Bereich zwischen benachbarten Zwischenlagenisolierungsschichten 4, wo ein gutes Einbetten mit der Emitterelektrode 6 nicht erhalten werden kann, kann Wolfram, das bessere Einbettungseigenschaften aufweist als die Emitterelektrode 6, angeordnet werden, um die Emitterelektrode 6 auf dem Wolfram bereitzustellen.
  • Der RC-IGBT 100, 101 kann so konfiguriert sein, dass der IGBT-Bereich 10 kein Sperrmetall 5 aufweist und die Emitterelektrode 6 direkt auf der n+-Typ-Source-Schicht 13, der p+-Typ-Kontaktschicht 14 und der Dummy-Grabenelektrode 12a vorgesehen ist. Das Sperrmetall 5 braucht nur auf einer n-Typ-Halbleiterschicht, wie der n+-Typ-Source-Schicht 13 vorgesehen zu sein. Das Sperrmetall 5 und die Emitterelektrode 6 können zusammen als eine Emitterelektrode bezeichnet werden.
  • Obwohl in 4 die Zwischenlagenisolierungsschicht 4 nicht auf der Dummy-Grabenelektrode 12a des Dummy-Trench-Gates 12 ausgebildet ist, kann die Zwischenlagenisolierungsschicht 4 auf der Dummy-Grabenelektrode 12a des Dummy-Trench-Gates 12 ausgebildet sein. Wenn die Zwischenlagenisolierungsschicht 4 auf der Dummy-Grabenelektrode 12a des Dummy-Trench-Gates 12 ausgebildet ist, können die Emitterelektrode 6 und die Dummy-Grabenelektrode 12a elektrisch in einem anderen Abschnitt als dem in 4 dargestellten Abschnitt A-A verbunden sein.
  • Eine Kollektorelektrode 7 ist auf der zweiten Hauptoberflächenseite der p-Typ-Kollektorschicht 16 vorgesehen. Wie die Emitterelektrode 6 kann die Kollektorelektrode 7 aus einer Aluminiumlegierung ausgebildet sein, oder kann eine Mehrzahl von Schichten sein, die aus einer Aluminiumlegierung und einer Metallisierungsschicht zusammengesetzt sind. Die Kollektorelektrode 7 kann in einer Struktur von der Emitterelektrode 6 verschieden sein. Die Kollektorelektrode 7 ist in ohmschem Kontakt mit der p-Typ-Kollektorschicht 16 und ist elektrisch mit der p-Typ-Kollektorschicht 16 verbunden.
  • 5 ist eine Schnittansicht des IGBT-Bereichs 10, aufgenommen entlang einer Linie B-B' von 3. 5 stellt eine Schnittstruktur dar, welche von einer Schnittstruktur des IGBT-Bereichs 10 von 4, die entlang einer Linie A-A' von 3 aufgenommen ist, darin verschieden ist, dass das Halbleitersubstrat auf seiner ersten Hauptoberflächenseite mit der p+-Typ-Kontaktschicht 14, welche in Kontakt mit der Gate-Grabenisolierungsschicht 11b des aktiven Trench-Gates 11 ist, anstatt der n+-Typ-Source-Schicht 13 versehen ist. Das heißt, wie in 4 dargestellt, ist die n+-Typ-Source-Schicht 13 selektiv auf der ersten Hauptoberflächenseite der p-Typ-Basisschicht vorgesehen. Die p-Typ-Basisschicht, auf die hier verwiesen wird, ist diejenige, als welche die p-Typ-Basisschicht 15 und die p+-Typ-Kontaktschicht 14 zusammen als die p-Typ-Basisschicht bezeichnet werden.
  • <A-5. Allgemeine Struktur eines Diodenbereichs>
  • 6 ist eine Draufsicht des Diodenbereichs 20, der durch ein Vergrößern des Bereichs des RC-IGBTs 100, 101 erhalten wird, der durch eine unterbrochene Linie 83 in 1 oder 2 umgeben ist. Wie in 6 dargestellt, weist der Diodenbereich 20 ein Dioden-Trench-Gate 21, das ein ersten Dummy-Trench-Gate ist, eine p+-Typ-Kontaktschicht 24 und eine p-Typ-Anodenschicht 25 auf.
  • Das Dioden-Trench-Gate 21 ist entlang der ersten Hauptoberfläche des RC-IGBTs 100, 101 vorgesehen, während es sich von einer Endseite des Diodenbereichs 20, der der Zellbereich ist, in Richtung des anderen Endes, das dem einen Ende gegenüberliegt, erstreckt. Das Dioden-Trench-Gate 21 weist eine Dioden-Grabenisolierungsschicht 21b, die auf einer inneren Wandoberfläche eines in dem Halbleitersubstrat ausgebildeten Grabens in dem Diodenbereich 20 ausgebildet ist, und eine Dioden-Grabenelektrode 21a, die in dem mit der Dioden-Grabenisolierungsschicht 21b bedeckten Graben vorgesehen ist, auf. Das Dioden-Trench-Gate 21 geht von der ersten Hauptoberfläche des Halbleitersubstrats durch die p-Typ-Anodenschicht 25 und erreicht die n--Typ-Driftschicht 1. Das Dioden-Trench-Gate 21 erstreckt sich in der ersten Richtung wie das aktive Trench-Gate 11 und das Dummy-Trench-Gate 12 in dem IGBT-Bereich 10 und dem Grenzbereich 50, und Dioden-Trench-Gates 21 sind in der zweiten Richtung angeordnet.
  • Die Dioden-Grabenelektrode 21a liegt der n--Typ-Driftschicht 1 mit der Dioden-Grabenisolierungsschicht 21b dazwischen eingebettet gegenüber. Zwischen zwei benachbarten Dioden-Trench-Gates 21 sind p+-Typ-Kontaktschichten 24 und p-Typ-Anodenschichten 25 abwechselnd in einer Längsrichtung jedes der Dioden-Trench-Gates 21 vorgesehen. Die p+-Typ-Kontaktschicht 24 ist eine Halbleiterschicht, die zum Beispiel Bor oder Aluminium als p-Typ-Störstellen aufweist, und die p-Typ-Störstellen weisen eine Konzentration von 1,0 x 1015/cm3 oder mehr und 1,0 × 1020/cm3 oder weniger auf. Die p-Typ-Anodenschicht 25 ist eine Halbleiterschicht, die auf der ersten Hauptoberflächenseite der n-Typ-Driftschicht 1 ausgebildet ist und zum Beispiel Bor oder Aluminium als p-Typ-Störstellen aufweist, und die p-Typ-Störstellen weisen eine Konzentration von 1,0 × 1012/cm3 oder mehr und 1,0 x 1019/cm3 oder weniger auf.
  • 7 ist eine Schnittansicht des Diodenbereichs 20, aufgenommen entlang einer Linie C-C' von 6. Der RC-IGBT 100, 101 weist den Diodenbereich 20 auf, der auch die n--Typ-Driftschicht 1 aufweist, die aus einem Halbleitersubstrat aufgebaut ist, wie bei dem IGBT-Bereich 10. Die n--Typ-Driftschicht 1 in dem Diodenbereich 20 und die n--Typ-Driftschicht 1 in dem IGBT-Bereich 10 werden kontinuierlich und in einem Stück unter Verwendung eines identischen Halbleitersubstrats ausgebildet.
  • In 7 reicht das Halbleitersubstrat von der p+-Typ-Kontaktschicht 24 zu einer n+-Typ-Kathodenschicht 26. Das heißt, in dem Diodenbereich 20 weist das Halbleitersubstrat die n-Typ-Driftschicht 1, die n-Typ-Ladungsträgerspeicherschicht 2, die p-Typ-Anodenschicht 25, die p+-Typ-Kontaktschicht 24, die n-Typ-Pufferschicht 3 und die n+-Typ-Kathodenschicht 26 auf. 7 stellt die p+-Typ-Kontaktschicht 24, die eine obere Endoberfläche aufweist, welche als die erste Hauptoberfläche des Halbleitersubstrats bezeichnet wird, und die n+-Typ-Kathodenschicht 26, die eine untere Endoberfläche aufweist, welche als die zweite Hauptoberfläche des Halbleitersubstrats bezeichnet wird, dar. Die erste Hauptoberfläche des Halbleitersubstrats in dem Diodenbereich 20 und die erste Hauptoberfläche des Halbleitersubstrats in dem IGBT-Bereich 10 sind zueinander fluchtend, und die zweite Hauptoberfläche des Halbleitersubstrats in dem Diodenbereich 20 und die zweite Hauptoberfläche des Halbleitersubstrats in dem IGBT-Bereich 10 sind zueinander fluchtend.
  • Wie in 7 dargestellt, und wie bei dem IGBT-Bereich 10 weist selbst der Diodenbereich 20 die n-Typ-Ladungsträgerspeicherschicht 2, die auf der ersten Hauptoberflächenseite der n--Typ-Driftschicht 1 vorgesehen ist, und die n-Typ-Pufferschicht 3, die auf der zweiten Hauptoberflächenseite der n--Typ-Driftschicht 1 vorgesehen ist, auf. Die n-Typ-Ladungsträgerspeicherschicht 2 und die n-Typ-Pufferschicht 3, die in dem Diodenbereich 20 vorgesehen sind, sind in einer Struktur jeweils identisch zu der n-Typ-Ladungsträgerspeicherschicht 2 und der n-Typ-Pufferschicht 3, die in dem IGBT-Bereich 10 vorgesehen sind. Der RC-IGBT 100, 101 kann eine Struktur ohne die n-Typ-Ladungsträgerspeicherschicht 2 in dem Diodenbereich 20 aufweisen, unabhängig davon, ob der IGBT-Bereich 10 die n-Typ-Ladungsträgerspeicherschicht 2 aufweist oder nicht. Wie in dem IGBT-Bereich 10 können die n--Typ-Driftschicht 1, die n-Typ-Ladungsträgerspeicherschicht 2 und die n-Typ-Pufferschicht 3 selbst in dem Diodenbereich 20 zusammen als eine Driftschicht bezeichnet werden.
  • In dem Diodenbereich 20 ist die p-Typ-Anodenschicht 25 auf der ersten Hauptoberflächenseite der n-Typ-Ladungsträgerspeicherschicht 2 vorgesehen. Die p-Typ-Anodenschicht 25 ist zwischen der die n--Typ-Driftschicht 1 und der ersten Hauptoberfläche vorgesehen. Die p-Typ-Anodenschicht 25 kann eine Konzentration von p-Typ-Störstellen aufweisen, die identisch zu einer Konzentration von p-Typ-Störstellen in der p-Typ-Basisschicht 15 in dem IGBT-Bereich 10 ist. In diesem Fall können die p-Typ-Anodenschicht 25 und die p-Typ-Basisschicht 15 zur gleichen Zeit ausgebildet werden. Die p-Typ-Anodenschicht 25 kann eine Konzentration von p-Typ-Störstellen aufweisen, die geringer ist als die Konzentration von p-Typ-Störstellen in der p-Typ-Basisschicht 15 in dem IGBT-Bereich 10. In diesem Fall wird die Anzahl positiver Löcher, die während eines Diodenbetriebs in den Diodenbereich 20 einzubringen sind, reduziert, sodass ein Erholungsverlust während des Diodenbetriebs reduziert wird.
  • Die p+-Typ-Kontaktschicht 24 ist auf der ersten Hauptoberflächenseite der p-Typ-Anodenschicht 25 vorgesehen. Die p+-Typ-Kontaktschicht 24 kann eine Konzentration von p-Typ-Störstellen aufweisen, welche identisch zu oder verschieden von einer Konzentration von p-Typ-Störstellen in der p+-Typ-Kontaktschicht 14 in dem IGBT-Bereich 10 ist. Die p+-Typ-Kontaktschicht 24 bildet die erste Hauptoberfläche des Halbleitersubstrats. Die p+-Typ-Kontaktschicht 24 weist eine Konzentration von p-Typ-Störstellen auf, die höher ist als eine Konzentration von p-Typ-Störstellen in der p-Typ-Anodenschicht 25. Wenn die p+-Typ-Kontaktschicht 24 und die p-Typ-Anodenschicht 25 nicht voneinander unterschieden werden müssen, können sie zusammen als eine p-Typ-Anodenschicht bezeichnet werden.
  • In dem Diodenbereich 20 ist die n+-Typ-Kathodenschicht 26 auf der zweiten Hauptoberflächenseite der n-Typ-Pufferschicht 3 vorgesehen. Die n+-Typ-Kathodenschicht 26 ist zwischen der n--Typ-Driftschicht 1 und der zweiten Hauptoberfläche vorgesehen. Die n+-Typ-Kathodenschicht 26 ist eine Halbleiterschicht, die zum Beispiel Arsen oder Phosphor als n-Typ-Störstellen aufweist, und die n-Typ-Störstellen weisen eine Konzentration von 1,0 x 1016/cm3 oder mehr und 1,0 × 1021/cm3 oder weniger auf. Die n+-Typ-Kathodenschicht 26 ist in einem Teil oder allem des Diodenbereichs 20 vorgesehen. Die n+-Typ-Kathodenschicht 26 bildet die zweite Hauptoberfläche des Halbleitersubstrats. Obwohl nicht dargestellt, können p-Typ-Störstellen selektiv in einen Bereich eingebracht werden, der mit der n+-Typ-Kathodenschicht 26 versehen ist, um eine p-Typ-Kathodenschicht in einem Teil des Bereichs auszubilden, der mit der n+-Typ-Kathodenschicht 26 versehen ist.
  • Wie in 7 dargestellt, ist der Diodenbereich 20 mit einer Mehrzahl von Gräben versehen, welche von der ersten Hauptoberfläche des Halbleitersubstrats durch die p-Typ-Anodenschicht 25 gehen und die n--Typ-Driftschicht 1 erreichen. Wenn die Dioden-Grabenelektrode 21a, die mit der Dioden-Grabenisolierungsschicht 21b bedeckt ist, in jedem der Gräben vorgesehen ist, wird das Dioden-Trench-Gate 21 ausgebildet. Die Dioden-Grabenelektrode 21a liegt der n--Typ-Driftschicht 1 mit der Dioden-Grabenisolierungsschicht 21b dazwischen eingefügt gegenüber.
  • Wie in 7 dargestellt, ist das Sperrmetall 5 auf der Dioden-Grabenelektrode 21a und der p+-Typ-Kontaktschicht 24 vorgesehen. Das Sperrmetall 5 ist in ohmschem Kontakt mit der Dioden-Grabenelektrode 21a und der p+-Typ-Kontaktschicht 24 und ist elektrisch mit der Dioden-Grabenelektrode 21a und der p+-Typ-Kontaktschicht 24 verbunden. Das Sperrmetall 5 in dem Diodenbereich 20 kann in einer Struktur identisch zu dem Sperrmetall 5 in dem IGBT-Bereich 10 sein.
  • In dem Diodenbereich 20 ist die Emitterelektrode 6 auf dem Sperrmetall 5 vorgesehen. Die Emitterelektrode 6 in dem Diodenbereich 20 wird kontinuierlich mit der Emitterelektrode 6 in dem IGBT-Bereich 10 ausgebildet. Der RC-IGBT 100, 101 kann so konfiguriert sein, dass die Dioden-Grabenelektrode 21a und die p+-Typ-Kontaktschicht 24 in ohmschen Kontakt mit der Emitterelektrode 6 gebracht werden, ohne das Sperrmetall 5 in dem Diodenbereich 20 bereitzustellen.
  • Obwohl in 7 die Zwischenlagenisolierungsschicht 4 nicht auf der Dioden-Grabenelektrode 21a des Dioden-Trench-Gates 21 ausgebildet ist, kann die Zwischenlagenisolierungsschicht 4 auf der Dioden-Grabenelektrode 21a des Dioden-Trench-Gates 21 ausgebildet werden. Wenn die Zwischenlagenisolierungsschicht 4 auf der Dummy-Grabenelektrode 12a des Dummy-Trench-Gates 12 ausgebildet ist, können die Emitterelektrode 6 und die Dioden-Grabenelektrode 21a in einem anderen Abschnitt als dem in 7 dargestellten Abschnitt C-C' elektrisch verbunden sein.
  • Die Kollektorelektrode 7 ist auf der zweiten Hauptoberflächenseite der n+-Typ-Kathodenschicht 26 vorgesehen. Wie bei der Emitterelektrode 6 wird die Kollektorelektrode 7 in dem Diodenbereich 20 kontinuierlich mit der Kollektorelektrode 7 in dem IGBT-Bereich 10 ausgebildet. Die Kollektorelektrode 7 ist in ohmschem Kontakt mit der n+-Typ-Kathodenschicht 26 und ist elektrisch mit der n+-Typ-Kathodenschicht 26 verbunden.
  • 8 ist eine Schnittansicht des Diodenbereichs 20, aufgenommen entlang einer Linie D-D' von 6. 8 stellt eine Schnittstruktur dar, welche sich von der Schnittstruktur des entlang der Linie C-C' von 6 aufgenommenen Diodenbereichs 20, der in 7 dargestellt ist, darin unterscheidet, dass die p+-Typ-Kontaktschicht 24 nicht zwischen der p-Typ-Anodenschicht 25 und dem Sperrmetall 5 vorgesehen ist, und die p-Typ-Anodenschicht 25 die erste Hauptoberfläche des Halbleitersubstrats bildet. Das heißt, die in 7 dargestellte p+-Typ-Kontaktschicht 24 ist selektiv auf der ersten Hauptoberflächenseite der p-Typ-Anodenschicht 25 vorgesehen.
  • <A-6. Grenzbereich zwischen dem IGBT-Bereich und dem Diodenbereich>
  • 9 ist eine vergrößerte Draufsicht eines Bereichs des RC-IGBTs 100, 101, der den IGBT-Bereich 10, den Grenzbereich 50 und den Diodenbereich 20 umfasst. 9 stellt eine Linie G-G' dar, die mit der Linie G-G' in 1 oder 2 übereinstimmt. 10 ist eine Schnittansicht des IGBT-Bereichs 10, aufgenommen entlang einer Linie O-O' von 9. 11 ist eine Schnittansicht des Grenzbereichs 50, aufgenommen entlang einer Linie P-P' von 9. 12 ist eine Schnittansicht des Diodenbereichs 20, aufgenommen entlang einer Linie Q-Q' von 9.
  • 9 stellt eine Struktur des IGBT-Bereichs 10 und des Diodenbereichs 20 dar, wobei die Struktur so ist, wie in 3 und 6 dargestellt. Der Grenzbereich 50, der zwischen dem IGBT-Bereich 10 und dem Diodenbereich 20 vorhanden ist, weist eine grundlegende Struktur auf, welche identisch zu derjenigen des IGBT-Bereichs 10 ist. Der Grenzbereich 50 weist jedoch eine Belegungsrate der n+-Typ-Source-Schicht 13 pro Einheitsfläche in einer Draufsicht (nachfolgend als eine „Belegungsrate der n+-Typ-Source-Schicht 13“ bezeichnet) auf, wobei die Belegungsrate kleiner ist als eine Belegungsrate der n+-Typ-Source-Schicht 13 in dem IGBT-Bereich 10.
  • Die p+-Typ-Kontaktschicht 14 ist angrenzend an die n+-Typ-Source-Schicht 13 vorgesehen, um eine Latch-Up-Beständigkeit des IGBTs sicherzustellen. Der Grenzbereich 50 weist eine kleiner Belegungsrate der n+-Typ-Source-Schicht 13 auf als der IGBT-Bereich 10, und somit kann ähnlich eine Belegungsrate der p+-Typ-Kontaktschicht 14 pro Einheitsfläche in dem Grenzbereich 50 in einer Draufsicht (nachfolgend als eine „Belegungsrate der p+-Typ-Kontaktschicht 14“ bezeichnet) ebenfalls reduziert werden. Gemäß der Struktur des RC-IGBTs 100, 101 der vorliegenden bevorzugten Ausführungsform wird, wenn die Belegungsrate der p+-Typ-Kontaktschicht 14, die eine hohe Löcherinjektionseffizienz aufweist, in dem Grenzbereich 50 reduziert wird, die Löcherinjektionseffizienz in dem Grenzbereich 50 reduziert. Somit wird ein Einfließen von Löchern von dem Grenzbereich 50 zu dem Diodenbereich 20 während einer Vorwärts-Operation der Diode reduziert.
  • Die Belegungsrate der p+-Typ-Kontaktschicht 14 in dem Grenzbereich 50 kann kleiner sein als eine Belegungsrate der p+-Typ-Kontaktschicht 24 in dem Diodenbereich 20. Mit anderen Worten kann die Belegungsrate der p+-Typ-Kontaktschicht 24 in dem Diodenbereich 20 größer sein als die Belegungsrate der p+-Typ-Kontaktschicht 14 in dem Grenzbereich 50. Dies reduziert eine Ein-Spannung in dem Diodenbereich 20 während einer Vorwärts-Operation, und somit fließt ein Strom leicht. Somit wird ein Fluss eines Stroms in den Grenzbereich 50 relativ reduziert, sodass ein Erholungsstrom, der in dem Grenzbereich 50 generiert wird, reduziert werden kann. Die ermöglicht, dass ein Erholungsverlust reduziert wird.
  • Obwohl die zwischen den Dummy-Trench-Gates 12 in dem Grenzbereich 50 angeordnete p+-Typ-Kontaktschicht 14 über die gesamte Fläche zwischen den Dummy-Trench-Gates 12 angeordnet sein kann, wie in dem IGBT-Bereich 10, wird die p+-Typ-Kontaktschicht 14 vorzugsweise in einer Platzierungsfläche reduziert, wie in 9 dargestellt, wie die p+-Typ-Kontaktschicht 14, die angrenzend an die n+-Typ-Source-Schicht 13 in dem Grenzbereich 50 vorgesehen ist. Die p+-Typ-Kontaktschicht 14 braucht nicht zwischen den Dummy-Trench-Gates 12 in dem Grenzbereich 50 angeordnet zu sein.
  • Wie in 11 dargestellt, ist in dem Grenzbereich 50 die Emitterelektrode 6 in Kontakt mit dem Halbleitersubstrat mit dem Sperrmetall5 dazwischen eingefügt. Die Emitterelektrode 6 ist in Kontakt nicht nur mit der n+-Typ-Source-Schicht 13 und der p+-Typ-Kontaktschicht 14 sondern auch mit der p-Typ-Basisschicht 15 mit dem Sperrmetall 5 dazwischen eingefügt. Während einer Vorwärts-Operation in dem Diodenbereich 20 fließen einige der Elektronen, die von der n+-Typ-Kathodenschicht 26 auf der rückseitigen Oberflächenseite eingebracht werden, zu der Emitterelektrode 6 in dem Grenzbereich 50. Zu dieser Zeit, wenn die Elektronen durch die p+-Typ-Kontaktschicht 14 fließen, die angeordnet ist, um einen guten Kontaktwiderstand unter Verwendung eines ohmschen Kontakts mit dem Sperrmetall 5 zu erhalten, werden aufgrund der hohen Löcherinjektionseffizienz der p+-Typ-Kontaktschicht 14 viele Löcher in die n--Typ-Driftschicht 1 eingebracht, und somit wird ein Anstieg eines Erholungsverlusts verursacht.
  • Der RC-IGBT 100, 101 ist so konfiguriert, dass, wenn eine Belegungsrate jeder der n+-Typ-Source-Schicht 13 und der p+-Typ-Kontaktschicht 14 in dem Grenzbereich 50 reduziert wird, eine exponierte Fläche der p-Typ-Basisschicht 15 zu der ersten Hauptoberfläche des Halbleitersubstrats vergrößert wird. Dann, wenn ein exponierter Teil der p-Typ-Basisschicht 15 in Kontakt mit der Emitterelektrode 6 kommt, mit dem Sperrmetall 5 dazwischen in einem Kontaktloch der Zwischenlagenisolierungsschicht 4 eingefügt, werden Elektronen auch von dem exponierten Teil in Richtung der Emitterelektrode 6 abgeführt. Die p-Typ-Basisschicht 15 weist eine geringere Konzentration von p-Typ-Störstellen und eine geringere Löcherinjektionseffizienz auf als die p+-Typ-Kontaktschicht 14, sodass der Erholungsverlust reduziert wird. Obwohl ein Anstieg einer Fläche eines Bereichs, wo die p-Typ-Basisschicht 15 in Kontakt mit der Emitterelektrode 6 mit dem dazwischen eingefügten Sperrmetall 5 ist, ein Reduzieren des Erholungsverlusts besser ermöglicht, ist der Bereich gemäß dem erforderlichen Verlust ausgelegt.
  • 13 ist eine Schnittansicht des RC-IGBTs 100, 101, aufgenommen entlang einer Linie G-G' von 9. Wie in 13 dargestellt, ist die p-Typ-Kollektorschicht 16, die auf einer zweiten Hauptoberflächenseite in jedem des IGBT-Bereichs 10 und des Grenzbereichs 50 vorgesehen ist, so vorgesehen, dass sie von einer Grenze zwischen dem Grenzbereich 50 und dem Diodenbereich 20 in Richtung des Diodenbereichs 20 um eine Distanz U1 vorsteht. Wenn die p-Typ-Kollektorschicht 16 von dem Diodenbereich 20 vorstehend vorgesehen ist, wie vorstehend beschrieben, kann ein Abstand zwischen der n+-Typ-Kathodenschicht 26 in dem Diodenbereich 20 und dem aktiven Trench-Gate 11 vergrößert werden. Somit kann, wenn der Diodenbereich 20 als eine Freilaufdiode arbeitet und eine Gate-Steuerspannung an die Gate-Grabenelektrode 11a angelegt wird, verhindert werden, dass ein Strom von einem Kanal, der angrenzend an das aktive Trench-Gate 11 in dem IGBT-Bereich 10 ausgebildet wird, zu der n+-Typ-Kathodenschicht 26 fließt. Die Distanz U1 ist zum Beispiel 100 µm. Die Distanz U1 kann kleiner als 100 µm sein, oder kann null sein, abhängig von einer Anwendung des RC-IGBTs 100, 101.
  • <A-7. Allgemeine Struktur eines Anschlussbereichs>
  • Als Nächstes wird eine Struktur des Anschlussbereichs 30 des RC-IGBTs 100, 101 beschrieben. 14 ist eine Schnittansicht des RC-IGBTs 100, 101, aufgenommen entlang einer Linie E-E' von 1 oder 2 und stellt eine Struktur von dem IGBT-Bereich 10 zu dem Anschlussbereich 30 dar. 15 ist eine Schnittansicht des RC-IGBTs 100, 101, aufgenommen entlang einer Linie F-F' von 1 oder 2 und stellt eine Struktur von dem Diodenbereich 20 zu dem Anschlussbereich 30 dar.
  • Wie in 14 und 15 dargestellt, weist der Anschlussbereich 30 die n--Typ-Driftschicht 1 zwischen der ersten Hauptoberfläche und der zweiten Hauptoberfläche des Halbleitersubstrats auf. Die erste Hauptoberfläche und die zweite Hauptoberfläche in dem Anschlussbereich 30 sind jeweils fluchtend mit der ersten Hauptoberfläche und der zweiten Hauptoberfläche in jedem des IGBT-Bereichs 10 und des Diodenbereichs 20. Die n--Typ-Driftschicht 1 in dem Anschlussbereich 30 ist in einer Struktur identisch mit der n--Typ-Driftschicht 1 in jedem des IGBT-Bereichs 10 und des Diodenbereichs 20 und wird kontinuierlich und in einem Stückt mit der n--Typ-Driftschicht 1 von jedem davon ausgebildet.
  • Auf einer ersten Hauptoberflächenseite der n--Typ-Driftschicht 1, d.h. zwischen der ersten Hauptoberfläche des Halbleitersubstrats und der n--Typ-Driftschicht 1 ist eine p-Typ-Anschlusswannenschicht 31 vorgesehen. Die p-Typ-Anschlusswannenschicht 31 ist eine Halbleiterschicht, die zum Beispiel Bor oder Aluminium als p-Typ-Störstellen aufweist, und die p-Typ-Störstellen weisen eine Konzentration von 1,0 × 1014/cm 3 oder mehr und 1,0 × 1019/cm3 oder weniger auf. Die p-Typ-Anschlusswannenschicht 31 ist so vorgesehen, dass sie den Zellbereich, der den IGBT-Bereich 10 und den Diodenbereich 20 umfasst, umgibt. Die p-Typ-Anschlusswannenschicht 31 ist eine einer Mehrzahl von p-Typ-Anschlusswannenschichten 31, jeweils in einer Ringform, und die Anzahl derselben wird passend für eine Spannungsfestigkeitsauslegung des RC-IGBTs 100, 101 geeignet bestimmt. Die p-Typ-Anschlusswannenschicht 31 ist auf ihrer äußeren Kantenseite mit einer n+-Typ-Kanalstopperschicht 32 versehen, die die p-Typ-Anschlusswannenschicht 31 umgibt.
  • Zwischen der n--Typ-Driftschicht 1 und der zweiten Hauptoberfläche des Halbleitersubstrats ist die p-Typ-Anschlusskollektorschicht 16a vorgesehen. Die p-Typ-Anschlusskollektorschicht 16a wird kontinuierlich und in einem Stück mit der p-Typ-Kollektorschicht 16 ausgebildet, die in dem Zellbereich vorgesehen ist. Somit kann eine p-Typ-Kollektorschicht, die die p-Typ-Anschlusskollektorschicht 16a einschließt, als die p-Typ-Kollektorschicht 16 bezeichnet werden. In einer Struktur, in welcher der Diodenbereich 20 angrenzend an den Anschlussbereich 30 vorgesehen ist, wie in dem in 1 dargestellten RC-IGBT 100, ist die p-Typ-Anschlusskollektorschicht 16a so vorgesehen, dass sie in den Diodenbereich 20 um nur eine Distanz U2 vorsteht, wie in 15 dargestellt. Wenn die p-Typ-Anschlusskollektorschicht 16a in den Diodenbereich 20 vorsteht, wie vorstehend beschrieben, nimmt ein Abstand zwischen der n+-Typ-Kathodenschicht 26 und der p-Typ-Anschlusswannenschicht 31 in dem Diodenbereich 20 zu, und somit wird verhindert, dass die p-Typ-Anschlusswannenschicht 31 als eine Anode einer Diode arbeitet. Die Distanz U2 ist zum Beispiel 100 µm.
  • Die Kollektorelektrode 7 ist auf der zweiten Hauptoberfläche des Halbleitersubstrats vorgesehen. Die Kollektorelektrode 7 wird kontinuierlich und in einem Stück von dem Zellbereich, der den IGBT-Bereich 10 und den Diodenbereich 20 umfasst, zu dem Anschlussbereich 30 ausgebildet. Im Gegensatz dazu ist das Halbleitersubstrat in dem Anschlussbereich 30 auf der ersten Hauptoberfläche mit der Emitterelektrode 6, die sich kontinuierlich von dem Zellbereich erstreckt, und einer Anschlusselektrode 6a, die von der Emitterelektrode 6 getrennt ist, versehen.
  • Die Emitterelektrode 6 und die Anschlusselektrode 6a sind unter Verwendung einer halbisolierenden Schicht 33 elektrisch miteinander verbunden. Die halbisolierende Schicht 33 ist zum Beispiel ein halbisolierendes Siliziumnitrid (sinSiN). Die Anschlusselektrode 6a, die p-Typ-Anschlusswannenschicht 31 und die n+-Typ-Kanalstopperschicht 32 sind unter Verwendung eines Kontaktlochs, das in der auf der ersten Hauptoberfläche des Anschlussbereichs 30 vorgesehenen Zwischenlagenisolierungsschicht 4 ausgebildet ist, elektrisch verbunden. Der Anschlussbereich 30 ist mit einer Anschlussschutzschicht 34 versehen, die die Emitterelektrode 6, die Anschlusselektrode 6a und die halbisolierende Schicht 33 bedeckt. Die Anschlussschutzschicht 34 besteht zum Beispiel aus Polyimid.
  • <A-8. Wirkung>
  • Der Grenzbereich 50 weist die gleiche Struktur auf wir der IGBT-Bereich 10 (die p-Typ-Kollektorschicht 16, die n--Typ-Driftschicht 1, die p-Typ-Basisschicht 15, die n+-Typ-Source-Schicht 13, die p+-Typ-Kontaktschicht 14, die p-Typ-Basisschicht 15, das Sperrmetall 5 und die Emitterelektrode 6). Der Grenzbereich 50 weist eine Belegungsrate der n+-Typ-Source-Schicht 13 und der p+-Typ-Kontaktschicht 14 pro Einheitsfläche in einer Draufsicht (nachfolgend als eine „Belegungsrate“ bezeichnet) auf, wobei die Belegungsrate kleiner ist als eine Belegungsrate der n+-Typ-Source-Schicht 13 und der p+-Typ-Kontaktschicht 14 in dem IGBT-Bereich 10. Obwohl der Grenzbereich 50 dem IGBT-Bereich 10 in einer Erregungskapazität nachsteht, arbeitet er somit wie ein IGBT-Bereich und somit kann der RC-IGBT 100, 101 eine ausreichende Erregungskapazität sicherstellen. Der Grenzbereich 50 ermöglicht auch ein Reduzieren von Löchern, die während einer Vorwärts-Operation des Diodenbereichs 20 von dem IGBT-Bereich 10 in den Diodenbereich 20 fließen, sodass der Erholungsverlust reduziert werden kann.
  • Der Grenzbereich 50 weist eine Belegungsrate der p+-Typ-Kontaktschicht 14 auf, wobei die Belegungsrate kleiner ist als eine Belegungsrate der p+-Typ-Kontaktschicht 14 in dem Diodenbereich 20. Dies reduziert eine Ein-Spannung in dem Diodenbereich 20 während einer Vorwärts-Operation, und somit fließt ein Strom leicht. Somit wird ein Fluss eines Stroms in den Grenzbereich 50 relativ reduziert, sodass ein Erholungsstrom, der in dem Grenzbereich 50 generiert wird, reduziert werden kann. Dies ermöglicht, dass ein Erholungsverlust reduziert wird.
  • In dem Grenzbereich 50 ist die Emitterelektrode 6 in Kontakt nicht nur mit der n+-Typ-Source-Schicht 13 und der p+-Typ-Kontaktschicht 14 sondern auch mit der p-Typ-Basisschicht 15, mit dem Sperrmetall 5 dazwischen eingefügt. Während einer Vorwärts-Operation in dem Diodenbereich 20 werden Elektronen von der n+-Typ-Kathodenschicht 26 auf der rückseitigen Oberflächenseite eingebracht und einige der Elektronen fließen zu der Emitterelektrode 6 in dem Grenzbereich 50. Zu dieser Zeit, wenn die Elektronen durch die p+-Typ-Kontaktschicht 14 fließen, die angeordnet ist, um einen guten Kontaktwiderstand unter Verwendung eines ohmschen Kontakts mit dem Sperrmetall 5 zu erhalten, werden aufgrund der hohen Löcherinjektionseffizienz der p+-Typ-Kontaktschicht 14 viele Löcher in die n--Typ-Driftschicht 1 eingebracht, und somit wird ein Anstieg eines Erholungsverlusts verursacht. Der RC-IGBT 100, 101 ist so konfiguriert, dass, wenn jede der n+-Typ-Source-Schicht 13 und der p+-Typ-Kontaktschicht 14 in dem Grenzbereich 50 in einer Fläche reduziert wird, eine exponierte Fläche der p-Typ-Basisschicht 15 zu der ersten Hauptoberfläche des Halbleitersubstrats vergrößert wird. Dann, wenn eine exponierter Teil der p-Typ-Basisschicht 15 aktiv in Kontakt mit der Emitterelektrode 6 mit dem dazwischen eingefügten Sperrmetall 5 kommt, werden Elektronen auch von dem exponierten Teil in Richtung der Emitterelektrode 6 abgeführt. Die p-Typ-Basisschicht 15 weist eine geringere Konzentration von p-Typ-Störstellen und eine geringere Löcherinjektionseffizienz auf als die p+-Typ-Kontaktschicht 14, sodass der Erholungsverlust reduziert werden kann.
  • Die p-Typ-Anodenschicht 25 in dem Diodenbereich 20 kann eine Konzentration von p-Typ-Störstellen aufweisen, die geringer ist als eine Konzentration von p-Typ-Störstellen in der p-Typ-Basisschicht 15 in jedem des IGBT-Bereichs 10 und des Grenzbereichs 50. Wenn die p-Typ-Anodenschicht 25 in dem Diodenbereich 20 in einer Konzentration von p-Typ-Störstellen reduziert wird, kann die Löcherinjektionseffizienz weiter reduziert werden, und somit kann der Erholungsverlust reduziert werden.
  • Der Grenzbereich 50 kann eine Breite aufweisen, die größer ist als eine Dicke des Halbleitersubstrats. Wenn die Breite des Grenzbereichs 50 so vergrößert wird, dass sie größer ist als die Dicke des Halbleitersubstrats, kann die Löcherinjektion von dem IGBT-Bereich 10 zu dem Diodenbereich 20 zuverlässig reduziert werden, und somit kann der Erholungsverlust reduziert werden.
  • <B. Zweite bevorzugte Ausführungsform>
  • <B-1. Struktur>
  • Ein RC-IGBT 102 einer zweiten bevorzugten Ausführungsform ist ein RC-IGBT eines Streifentyps oder eines Inseltyps. Eine Draufsicht des RC-IGBTs 102 ist der Draufsicht des RC-IGBTs 100, 101 der ersten bevorzugten Ausführungsform ähnlich, die in 1 oder 2 dargestellt ist, sodass 1 oder 2 als die Draufsicht des RC-IGBTs 102 in der vorliegenden bevorzugten Ausführungsform verwendet wird.
  • 16 ist eine vergrößerte Draufsicht eines Bereichs des RC-IGBTs 102, die einen IGBT-Bereich 10, einen Grenzbereich 50 und einen Diodenbereich 20 aufweist. 16 stellt eine Linie G-G' dar, die mit der Linie G-G' in 1 oder 2 übereinstimmt. Der IGBT-Bereich 10 weist eine Schnittstruktur auf, welche entlang einer Linie O-O' in 16 aufgenommen ist, und wie in 10 dargestellt ist. Der Grenzbereich 50 weist eine Schnittstruktur auf, die entlang einer Linie P-P' in 16 aufgenommen ist, und wie in 11 dargestellt ist. Der Diodenbereich 20 weist eine Schnittstruktur auf, die entlang einer Linie Q-Q' in 16 aufgenommen ist, und wie in 12 dargestellt ist.
  • Wie in 16 dargestellt, nimmt in der Draufsicht des RC-IGBTs 102 eine Belegungsrate einer n+-Typ-Source-Schicht 13, die zwischen aktiven Trench-Gates 11 in dem Grenzbereich 50 ausgebildet ist, von einer Seite des IGBT-Bereichs 10 in Richtung des Diodenbereichs 20 allmählich ab.
  • <B-2. Wirkung>
  • Der RC-IGBT 102 der zweiten bevorzugten Ausführungsform ist so konfiguriert, das die Belegungsrate der n+-Typ-Source-Schicht 13 pro Einheitsfläche in dem Grenzbereich 50 von der Seite des IGBT-Bereichs 10 in Richtung des Diodenbereichs 20 allmählich abnimmt. Dies bewirkt, dass eine Löcherinjektionseffizienz insbesondere in einem Bereich nah an dem Diodenbereich 20 in dem Grenzbereich 50 reduziert wird. Somit wird eine Einbringung von Löchern von dem Grenzbereich 50 zu dem Diodenbereich 20 weiter reduziert, und somit wird ein Erholungsverlust weiter reduziert.
  • <C. Dritte bevorzugte Ausführungsform>
  • <C-1. Struktur>
  • Ein RC-IGBT 103 einer dritten bevorzugten Ausführungsform ist ein RC-IGBT eines Streifentyps oder eines Inseltyps. Eine Draufsicht des RC-IGBTs 103 ist der Draufsicht des RC-IGBTs 100, 101 der ersten bevorzugten Ausführungsform ähnlich, die in 1 oder 2 dargestellt ist, sodass 1 oder 2 als die Draufsicht des RC-IGBTs 103 in der vorliegenden bevorzugten Ausführungsform verwendet wird.
  • 17 ist eine vergrößerte Draufsicht eines Bereichs des RC-IGBTs 103, die einen IGBT-Bereich 10, einen Grenzbereich 50 und einen Diodenbereich 20 aufweist. 17 stellt eine Linie G-G' dar, die mit der Linie G-G' in 1 oder 2 übereinstimmt. Der IGBT-Bereich 10 weist eine Schnittstruktur auf, welche entlang einer Linie O-O' in 17 aufgenommen ist, und wie in 10 dargestellt ist. Der Diodenbereich 20 weist eine Schnittstruktur auf, die entlang einer Linie Q-Q' in 17 aufgenommen ist, und wie in 12 dargestellt ist.
  • 18 ist eine Schnittansicht des Grenzbereichs 50, aufgenommen entlang einer P-P' von 17. Wie in 18 dargestellt, ist eine p-Typ-Basisschicht 15 in dem Grenzbereich 50 des RC-IGBTs 103 so ausgebildet, dass sie eine p+-Typ-Kontaktschicht 14 umgibt, aber ist nicht über den gesamten Grenzbereich 50 ausgebildet und ist nur in einigen Bereichen ausgebildet. Mit anderen Worten weist der Grenzbereich 50 einen Bereich auf einer ersten Hauptoberfläche auf, wo eine n+-Typ-Source-Schicht 13 oder die p+-Typ-Kontaktschicht 14 nicht ausgebildet ist, wobei mindestens ein Teil des Bereichs ohne die p-Typ-Basisschicht 15 vorgesehen ist. Wie in 18 dargestellt, kann eine n--Typ-Driftschicht 1 in dem Bereich, wo die p-Typ-Basisschicht 15 nicht ausgebildet ist, exponiert sein und kann mit einem Sperrmetall 5 dazwischen eingebettet in Kontakt mit der Emitterelektrode 6 sein oder nicht.
  • <C-2. Wirkung>
  • Der RC-IGBT 103 der dritten bevorzugten Ausführungsform ist so konfiguriert, dass der Grenzbereich 50 den Bereich auf der ersten Hauptoberfläche aufweist, wo die n+-Typ-Source-Schicht 13 oder die p+-Typ-Kontaktschicht 14 nicht ausgebildet ist, wobei mindestens ein Teil des Bereichs ohne die p-Typ-Basisschicht 15 vorgesehen ist. Dies bewirkt, dass eine Löcherinjektionseffizienz von dem Grenzbereich 50 zu dem Diodenbereich 20 weiter reduziert wird, und somit wird ein Erholungsverlust weiter reduziert.
  • <D. Vierte bevorzugte Ausführungsform>
  • <D-1. Struktur>
  • Ein RC-IGBT 104 einer vierten bevorzugten Ausführungsform ist ein RC-IGBT eines Streifentyps oder eines Inseltyps. Eine Draufsicht des RC-IGBTs 104 ist der Draufsicht des RC-IGBTs 100, 101 der ersten bevorzugten Ausführungsform ähnlich, die in 1 oder 2 dargestellt ist, sodass 1 oder 2 als die Draufsicht des RC-IGBTs 104 in der vorliegenden bevorzugten Ausführungsform verwendet wird.
  • 19 ist eine vergrößerte Draufsicht eines Bereichs des RC-IGBTs 104, die einen IGBT-Bereich 10, einen Grenzbereich 50 und einen Diodenbereich 20 aufweist. 19 stellt eine Linie G-G' dar, die mit der Linie G-G' in 1 oder 2 übereinstimmt. Der IGBT-Bereich 10 weist eine Schnittstruktur auf, welche entlang einer Linie O-O' in 19 aufgenommen ist, und wie in 10 dargestellt ist. Der Diodenbereich 20 weist eine Schnittstruktur auf, die entlang einer Linie Q-Q' in 19 aufgenommen ist, und wie in 12 dargestellt ist.
  • 20 ist eine Schnittansicht des Grenzbereichs 50, aufgenommen entlang einer P-P' von 19. Wie in 20 dargestellt, ist eine p-Typ-Basisschicht 15 in dem Grenzbereich 50 des RC-IGBTs 104 so ausgebildet, dass sie eine p+-Typ-Kontaktschicht 14 umgibt, aber ist nicht über den gesamten Grenzbereich 50 ausgebildet und ist nur in einigen Bereichen ausgebildet. Eine p-Typ-Anodenschicht 25 ist auf einem Bereich einer ersten Hauptoberfläche eines Halbleitersubstrats ausgebildet, wo die p-Typ-Basisschicht 15 nicht ausgebildet ist, und die p-Typ-Anodenschicht 25 ist in Kontakt mit einer Emitterelektrode 6 mit einem Sperrmetall 5 dazwischen eingefügt. Der RC-IGBT 104 ist so konfiguriert, dass die p-Typ-Anodenschicht 25 eine Konzentration von p-Typ-Störstellen aufweist, die geringer ist als eine Konzentration von p-Typ-Störstellen in der p-Typ-Basisschicht 15 in dem IGBT-Bereich 10.
  • <D-2. Wirkung>
  • Der RC-IGBT 104 der vierten bevorzugten Ausführungsform ist so konfiguriert, dass die p-Typ-Anodenschicht 25 auf der ersten Hauptoberfläche des Halbleitersubstrats ausgebildet ist, wo die p-Typ-Basisschicht 15 des Grenzbereichs. Dies ermöglicht, dass eine Spannungsfestigkeitsperformance in dem Grenzbereich 50 hoch gehalten werden kann. Wenn die Konzentration von p-Typ-Störstellen der p-Typ-Anodenschicht 25 auf weniger als die Konzentration von p-Typ-Störstellen in der p-Typ-Basisschicht 15 reduziert wird, kann die Löcherinjektionseffizienz von dem Grenzbereich 50 zu dem Diodenbereich 20 weiter reduziert werden, und somit kann ein Erholungsverlust weiter reduziert werden.
  • <E. Fünfte bevorzugte Ausführungsform>
  • <E-1. Struktur>
  • Ein RC-IGBT 105 einer fünften bevorzugten Ausführungsform ist ein RC-IGBT eines Streifentyps oder eines Inseltyps. Eine Draufsicht des RC-IGBTs 105 ist der Draufsicht des RC-IGBTs 100, 101 der ersten bevorzugten Ausführungsform ähnlich, die in 1 oder 2 dargestellt ist, sodass 1 oder 2 als die Draufsicht des RC-IGBTs 105 in der vorliegenden bevorzugten Ausführungsform verwendet wird.
  • 21 ist eine vergrößerte Draufsicht eines Bereichs des RC-IGBTs 105, die einen IGBT-Bereich 10, einen Grenzbereich 50 und einen Diodenbereich 20 aufweist. 21 stellt eine Linie G-G' dar, welche mit der Linie G-G' in 1 oder 2 übereinstimmt. Der IGBT-Bereich 10 weist eine Schnittstruktur auf, welche entlang einer Linie O-O' in 21 aufgenommen ist, und wie in 10 dargestellt ist. Der Diodenbereich 20 weist eine Schnittstruktur auf, welche entlang einer Linie Q-Q' in 21 aufgenommen ist, und wie in 12 dargestellt ist.
  • 22 ist eine Schnittansicht des Grenzbereichs 50, aufgenommen entlang einer Linie P-P' von 21. Wie in 21 dargestellt, weist der Grenzbereich 50 des RC-IGBTs 105 einen Bereich einer oberen Hälfte in 21 auf, und der Bereich der oberen Hälfte ist nicht mit einer n+-Typ-Source-Schicht 13 ausgebildet und führt keine IGBT-Operation aus. Dieser Bereich wird als ein IGBT-Nicht-Operationsbereich bezeichnet. Der Grenzbereich 50 des RC-IGBTs 105 weist einen Bereich einer unteren Hälfte in 21 auf, und der Bereich der unteren Hälfte ist mit der n+-Typ-Source-Schicht 13 ausgebildet und führt die IGBT-Operation aus. Dieser Bereich wird als ein IGBT-Operationsbereich bezeichnet. Mit anderen Worten ist der Grenzbereich 50 in den IGBT-Operationsbereich und den IGBT-Nicht-Operationsbereich geteilt.
  • Dann wird ein Trench-Gate, das sich in einer vertikalen Richtung in 21 erstreckt, durch den IGBT-Operationsbereich und den IGBT-Nicht-Operationsbereich geteilt. Der IGBT-Nicht-Operationsbereich ist mit einem Graben ausgebildet, welcher durch ein Trench-Gate 17, welches ein zweites Dummy-Trench-Gate ist, das in einer horizontalen Richtung in 21 ausgebildet ist, mit einem Dioden-Trench-Gate 21 in dem Diodenbereich 20 verbunden ist, wobei der Graben als ein Dummy-Trench-Gate 12 dient. Mit anderen Worten weist der Grenzbereich 50 des RC-IGBTs 105 den IGBT-Nicht-Operationsbereich, der mit dem Trench-Gate 17 als dem zweiten Dummy-Trench-Gate versehen ist, welches in mindestens einem Teil eines Bereichs auf einer ersten Hauptoberfläche ausgebildet ist, wobei der Bereich ohne eine p-Typ-Basisschicht 15 vorgesehen ist, und welches sich von der ersten Hauptoberfläche erstreckt, um eine n--Typ-Driftschicht 1 zu erreichen. Das zweite Dummy-Trench-Gate 17 ist dann in Kontakt mit dem Dioden-Trench-Gate 21 in dem Diodenbereich 20 und mindestens einigen von Trench-Gates, die in dem IGBT-Nicht-Operationsbereich angeordnet sind.
  • Das in dem IGBT-Nicht-Operationsbereich ausgebildete Trench-Gate ist durch ein Trench-Gate 18, das in der horizontalen Richtung in 21 ausgebildet ist, mit einem aktiven Trench-Gate 11 in dem IGBT-Bereich 10 verbunden und funktioniert als das aktive Trench-Gate 11.
  • <E-2. Wirkung>
  • Der RC-IGBT 105 der fünften Ausführungsform ist so konfiguriert, dass der Grenzbereich 50 in den IGBT-Operationsbereich, in welchem die n+-Typ-Source-Schicht 13 angeordnet ist und die IGBT-Operation ausgeführt wird, und den IGBT-Nicht-Operationsbereich, in welchem die n+-Typ-Source-Schicht 13 nicht angeordnet ist und die IGBT-Operation nicht ausgeführt wird, geteilt und weist weiter das Trench-Gate 17 als das zweite Dummy-Trench-Gate auf, welches in mindestens einem Teil eines Bereichs auf einer ersten Hauptoberfläche ausgebildet ist, wobei der Bereich ohne eine p-Typ-Basisschicht 15 vorgesehen ist, und welches sich von der ersten Hauptoberfläche erstreckt, um eine n--Typ-Driftschicht 1 in dem IGBT-Nicht-Operationsbereich zu erreichen, wobei das Trench-Gate 17 mit dem Dioden-Trench-Gate 21, das ein erstes Dummy-Trench-Gate in dem Diodenbereich 20 ist, und mindestens einigen von Trench-Gates, die in dem IGBT-Nicht-Operationsbereich angeordnet sind, in Kontakt ist. Dies bewirkt, dass das Trench-Gate in dem IGBT-Nicht-Operationsbereich in dem Grenzbereich 50 als ein Dummy-Trench-Gate dient, sodass ein Erholungsverlust reduziert werden kann, während ein Anstieg einer Gate-Kapazität in dem Grenzbereich 50 reduziert wird.
  • <F. Sechste bevorzugte Ausführungsform>
  • <F-1. Struktur>
  • Ein RC-IGBT 106 einer sechsten bevorzugten Ausführungsform ist ein RC-IGBT eines Streifentyps oder eines Inseltyps. Ein RC-IGBT 106 unterscheidet sich von dem RC-IGBT 101, 102 der ersten bevorzugten Ausführungsform nur in einer Platzierung einer p+-Typ-Kontaktschicht 24 in einem Diodenbereich 20. Eine Draufsicht des RC-IGBTs 106 ist der Draufsicht des RC-IGBTs 100, 101 der ersten bevorzugten Ausführungsform ähnlich, die in 1 oder 2 dargestellt ist, sodass 1 oder 2 als die Draufsicht des RC-IGBTs 106 in der vorliegenden bevorzugten Ausführungsform verwendet wird.
  • 23 ist eine vergrößerte Draufsicht eines Bereichs des RC-IGBTs 106, die einen IGBT-Bereich 10, einen Grenzbereich 50 und einen Diodenbereich 20 aufweist. 23 stellt eine Linie G-G' dar, die mit der Linie G-G' in 1 oder 2 übereinstimmt. Der IGBT-Bereich 10 weist eine Schnittstruktur auf, welche entlang einer Linie O-O' in 23 aufgenommen ist, und wie in 10 dargestellt ist. Der Grenzbereich 50 weist eine Schnittstruktur auf, die entlang einer Linie P-P' in 23 aufgenommen ist, und wie in 11 dargestellt ist.
  • 24 ist eine Schnittansicht des Diodenbereichs 20, aufgenommen entlang einer Linie Q-Q' von 23. Wie in 23 dargestellt, wird verhindert, dass die p+-Typ-Kontaktschicht 24 in dem Diodenbereich 20 genau neben einer n+-Typ-Source-Schicht 13 in dem Grenzbereich 50 angeordnet wird. Hier bedeutet der Begriff „genau neben der n+-Typ-Source-Schicht 13“, dass eine vertikale Position in 23 identisch ist mit derjenigen der n+-Typ-Source-Schicht 13. Mit anderen Worten ist die p+-Typ-Kontaktschicht 24 in dem Diodenbereich 20 so angeordnet, dass sie einen Teil in dem Diodenbereich 20 auslässt, wobei der Teil auf einer Linie entlang einer zweiten Richtung orthogonal zu einer Erstreckungsrichtung eines aktiven Trench-Gates 11 ist, wobei sich die Linie von einem Platzierungsbereich der n+-Typ-Source-Schicht 13 in dem Grenzbereich 50 erstreckt.
  • <F-2. Wirkung>
  • Der RC-IGBT 106 der sechsten bevorzugten Ausführungsform ist so konfiguriert, dass die p+-Typ-Kontaktschicht 24 in dem Diodenbereich 20 so angeordnet ist, dass sie den Teil in dem Diodenbereich 20 auslässt, wobei der Teil auf der Linie entlang der zweiten Richtung orthogonal zu der Erstreckungsrichtung des aktiven Trench-Gates 11 liegt, wobei sich die Linie von dem Platzierungsbereich der n+-Typ-Source-Schicht 13 in dem Grenzbereich 50 erstreckt. Die p+-Typ-Kontaktschicht 24, die angrenzend an die n+-Typ-Source-Schicht 13 vorgesehen ist, weist eine hohe Löcherinjektionseffizienz auf, sodass die vorstehende Platzierung ein Reduzieren eines Erholungsverlusts durch ein Reduzieren einer Stelle mit hoher Löcherdichte ermöglicht.
  • Jede der bevorzugten Ausführungsformen kann frei kombiniert werden, oder jede der bevorzugten Ausführungsformen kann geeignet modifiziert oder entfernt werden.
  • Obwohl die Offenbarung detailliert gezeigt und beschrieben worden ist, ist die vorstehende Beschreibung in allen Aspekten darstellend und nicht einschränkend. Es wird deshalb verstanden, dass zahlreiche Modifikationen und Variationen entworfen werden können.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • JP 2018073911 [0003]

Claims (11)

  1. Halbleitervorrichtung, aufweisend: ein Halbleitersubstrat, das eine Driftschicht (1) einer ersten Leitfähigkeitsart aufweist, wobei die Halbleitervorrichtung einen IGBT-Bereich (10) und einen Diodenbereich (20) aufweist, welche mit einem Grenzbereich (50), der in einer Draufsicht zwischen dem IGBT-Bereich (10) und dem Diodenbereich (20) eingefügt ist, angeordnet sind, wobei das Halbleitersubstrat eine erste Hauptoberfläche und eine zweite Hauptoberfläche, die der ersten Hauptoberfläche gegenüberliegt, aufweist, wobei der IGBT-Bereich (10) und der Grenzbereich (50) jeweils aufweisen: eine Basisschicht (15) einer zweiten Leitfähigkeitsart, welche auf der ersten Hauptoberflächenseite der Driftschicht (1) ausgebildet ist; eine Source-Schicht (13) der ersten Leitfähigkeitsart, welche auf der ersten Hauptoberflächenseite der Basisschicht (15) ausgebildet ist; eine erste Kontaktschicht (14) der zweiten Leitfähigkeitsart, welche angrenzend an die Source-Schicht (13) und auf der ersten Hauptoberflächenseite der Basisschicht (15) ausgebildet ist und eine höhere Konzentration von Störstellen der zweiten Leitfähigkeitsart aufweist als die Basisschicht (15); und eine Kollektorschicht (16) der zweiten Leitfähigkeitsart, welche auf der zweiten Hauptoberflächenseite der Driftschicht (1) ausgebildet ist, wobei der Diodenbereich (20) aufweist: eine Anodenschicht (25) der zweiten Leitfähigkeitsart, welche auf der ersten Hauptoberflächenseite der Driftschicht (1) ausgebildet ist; und eine Kathodenschicht (26) der ersten Leitfähigkeitsart, welche auf der zweiten Hauptoberflächenseite der Driftschicht (1) ausgebildet ist, und in einer Draufsicht der Grenzbereich (50) eine Belegungsrate der Source-Schicht (13) pro Einheitsfläche aufweist, wobei die Belegungsrate kleiner ist als eine Belegungsrate der Source-Schicht (13) pro Einheitsfläche in dem IGBT-Bereich (10), und der Grenzbereich (50) eine Belegungsrate der ersten Kontaktschicht (14) pro Einheitsfläche aufweist, wobei die Belegungsrate kleiner ist als eine Belegungsrate der ersten Kontaktschicht (14) pro Einheitsfläche in dem IGBT-Bereich (10).
  2. Halbleitervorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei der Diodenbereich (20) eine zweite Kontaktschicht (24) der zweiten Leitfähigkeitsart aufweist, welche auf der ersten Hauptoberflächenseite der Anodenschicht (25) vorgesehen ist und welche eine höhere Konzentration von Störstellen der zweiten Leitfähigkeitsart aufweist als die Anodenschicht (25), und in einer Draufsicht der Grenzbereich (50) eine Belegungsrate der ersten Kontaktschicht (14) pro Einheitsfläche aufweist, wobei die Belegungsrate kleiner ist als eine Belegungsrate der zweiten Kontaktschicht (24) pro Einheitsfläche in dem Diodenbereich (20).
  3. Halbleitervorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei der IGBT-Bereich (10), der Diodenbereich (20) und der Grenzbereich (50) jeweils weiter aufweisen eine Zwischenlagenisolierungsschicht (4), welche auf der ersten Hauptoberfläche des Halbleitersubstrats ausgebildet ist, und welche ein Kontaktloch zum Exponieren der ersten Hauptoberfläche aufweist, und eine Emitterelektrode (6), welche auf der ersten Hauptoberfläche des Halbleitersubstrats mit der Zwischenlagenisolierungsschicht (4) zwischen der Emitterelektrode (6) und der ersten Hauptoberfläche eingefügt ausgebildet ist, und der Grenzbereich (50) einen Bereich auf der ersten Hauptoberfläche aufweist, wo die Source-Schicht (13) oder die erste Kontaktschicht (14) nicht ausgebildet ist, wobei der Bereich die Basisschicht (15) exponiert, wobei die exponierte Basisschicht (15) durch das Kontaktloch in elektrischem Kontakt mit der Emitterelektrode (6) ist.
  4. Halbleitervorrichtung (102) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei in einer Draufsicht der Grenzbereich (50) eine Belegungsrate der Source-Schicht (13) pro Einheitsfläche aufweist, wobei die Belegungsrate von der Seite des IGBT-Bereichs (10) in Richtung des Diodenbereichs (20) allmählich abnimmt.
  5. Halbleitervorrichtung (103) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Grenzbereich (50) einen Bereich auf der ersten Hauptoberfläche aufweist, wo die Source-Schicht (13) oder die erste Kontaktschicht (14) nicht ausgebildet ist, und die Basisschicht (15) zumindest in einem Teil des Bereichs nicht ausgebildet ist.
  6. Halbleitervorrichtung gemäß Anspruch 5, wobei die Anodenschicht (25) eine Konzentration von Störstellen der zweiten Leitfähigkeitsart aufweist, wobei die Konzentration geringer ist als eine Konzentration von Störstellen der zweiten Leitfähigkeitsart der Basisschicht (15).
  7. Halbleitervorrichtung gemäß Anspruch 6, wobei der Grenzbereich (50) einen Bereich auf der ersten Hauptoberfläche aufweist, wo die Source-Schicht (13) oder die erste Kontaktschicht (14) nicht ausgebildet ist, wobei der Bereich einen Bereich umfasst, wo die Basisschicht (15) nicht ausgebildet ist und die Anodenschicht (25) ausgebildet ist.
  8. Halbleitervorrichtung gemäß Anspruch 2, wobei der IGBT-Bereich (10) und der Grenzbereich (50) jeweils eine Mehrzahl von Trench-Gates (11, 12) aufweisen, welche von der ersten Hauptoberfläche durch die Basisschicht (15) hindurchgehen, um die Driftschicht (1) zu erreichen, und die sich in einer ersten Richtung erstrecken und in einer zweiten Richtung orthogonal zu der ersten Richtung angeordnet sind, und der Diodenbereich (20) eine Mehrzahl von ersten Dummy-Trench-Gates (21) aufweist, welche von der ersten Hauptoberfläche durch die Anodenschicht (25) hindurchgehen, um die Driftschicht (1) zu erreichen, und welche sich in der ersten Richtung erstrecken und in der zweiten Richtung angeordnet sind.
  9. Halbleitervorrichtung gemäß Anspruch 8, wobei der Grenzbereich (50) geteilt ist in einen IGBT-Operationsbereich, in welchem die Source-Schicht (13) angeordnet ist und die IGBT-Operation ausgeführt wird, und einen IGBT-Nicht-Operationsbereich, in welchem die Source-Schicht (13) nicht angeordnet ist und die IGBT-Operation nicht ausgeführt wird, und weiter ein zweites Dummy-Trench-Gate (17) aufweist, welches in mindestens einem Teil eines Bereichs auf der ersten Hauptoberfläche ausgebildet ist, der Bereich, wo die Basisschicht (15) nicht ausgebildet ist, und welches sich von der ersten Hauptoberfläche erstreckt, um die Driftschicht (1) zu erreichen, in dem IGBT-Nicht-Operationsbereich, und das zweite Dummy-Trench-Gate (17) mit dem ersten Dummy-Trench-Gate (21) in dem Diodenbereich (20) und mindestens einigen der Mehrzahl von Trench-Gates, die in dem IGBT-Nicht-Operationsbereich angeordnet sind, in Kontakt ist.
  10. Halbleitervorrichtung gemäß Anspruch 8 oder 9, wobei die zweite Kontaktschicht (24) in dem Diodenbereich (20) so angeordnet ist, dass sie einen Teil in dem Diodenbereich (20) auslässt, wobei der Teil auf einer Linie entlang der zweiten Richtung liegt, wobei sich die Linie von einem Bereich erstreckt, wo die Source-Schicht (13) in dem Grenzbereich (50) angeordnet ist.
  11. Halbleitervorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei der Grenzbereich (50) eine Breite aufweist, die größer ist als eine Dicke des Halbleitersubstrats.
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