DE112012007249B4 - Halbleitervorrichtung - Google Patents
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Abstract
Halbleitervorrichtung (2; 52; 54; 56), in der ein IGBT-Bereich (18) und ein Diodenbereich (16) auf einem Halbleitersubstrat (4) gebildet sind, wobei die Halbleitervorrichtung (2; 52; 54; 56) eine vordere Oberflächenelektrode (6) aufweist, die auf einer vorderen Oberfläche des Halbleitersubstrats (4) bereitgestellt ist, und eine rückseitige Oberflächenelektrode (14) aufweist, die auf einer rückseitigen Oberfläche des Halbleitersubstrats (4) bereitgestellt ist, wobei der IGBT-Bereich (18) aufweist:eine Kollektorschicht (36) eines ersten Leitfähigkeitstyps, wobei die Kollektorschicht (36) in Kontakt mit der rückseitigen Oberflächenelektrode (14) ist;eine IGBT-Driftschicht (24) eines zweiten Leitfähigkeitstyps, wobei die IGBT-Driftschicht (24) auf einer vorderen Oberflächenseite des Halbleitersubstrats (4) mit Bezug auf die Kollektorschicht (36) bereitgestellt ist;eine Körperschicht (34) des ersten Leitfähigkeitstyps, wobei die Körperschicht (34) auf der vorderen Oberflächenseite des Halbleitersubstrats (4) mit Bezug auf die IGBT-Driftschicht (24) bereitgestellt ist und die Körperschicht (34) in Kontakt mit der vorderen Oberflächenelektrode (6) ist;Gateelektroden (48), die jeweils innerhalb eines Grabens (44) platziert sind, der sich von der vorderen Oberfläche des Halbleitersubstrats (4) zu der IGBT-Driftschicht (24) erstreckt und von dem Halbleitersubstrat (4) und der vorderen Oberflächenelektrode (6) durch eine Isolationsschicht (12; 46) isoliert ist; undeine Emitterschicht (32) des zweiten Leitfähigkeitstyps, wobei die Emitterschicht (32) teilweise zwischen der Körperschicht (34) und der vorderen Oberflächenelektrode (6) bereitgestellt ist, und die Emitterschicht (32) in Kontakt mit der Isolationsschicht (46) der Gateelektrode (48) und der vorderen Oberflächenelektrode (6) ist, wobei der Diodenbereich (16) aufweist:eine Kathodenschicht (28) des zweiten Leitfähigkeitstyps, wobei die Kathodenschicht (28) in Kontakt mit der rückseitigen Oberflächenelektrode (14) ist;eine Diodendriftschicht (24) des zweiten Leitfähigkeitstyps, wobei die Diodendriftschicht (24) auf der vorderen Oberflächenseite des Halbleitersubstrats (4) mit Bezug auf die Kathodenschicht (28) bereitgestellt ist und die Diodendriftschicht (24) eine niedrigere Verunreinigungskonzentration als die Kathodenschicht (28) hat;eine Anodenschicht (22) des ersten Leitfähigkeitstyps, wobei die Anodenschicht (22) auf der vorderen Oberflächenseite des Halbleitersubstrats (4) mit Bezug auf die Diodendriftschicht (24) bereitgestellt ist und die Anodenschicht (22) in Kontakt mit der vorderen Oberflächenelektrode (6) steht;Grabenelektroden (42), die jeweils innerhalb eines Grabens (38) platziert sind, der sich von der vorderen Oberfläche des Halbleitersubstrats (4) zu der Diodendriftschicht (24) erstreckt und von dem Halbleitersubstrat (4) durch eine Isolationsschicht (40) isoliert ist; undeine Anodenkontaktschicht (20) des ersten Leitfähigkeitstyps, wobei die Anodenkontaktschicht (20) teilweise zwischen der Anodenschicht (22) und der vorderen Oberflächenelektrode (6) bereitgestellt ist, und die Anodenkontaktschicht (20) eine höhere Verunreinigungskonzentration als die Anodenschicht (22) hat,der IGBT-Bereich (18) durch die Gateelektroden (48), die einander benachbart sind, in Einheits-IGBT-Bereiche eingeteilt ist,in einem Einheits-IGBT-Bereich (18a), der benachbart zu dem Diodenbereich (16) ist, die Emitterschicht (32) in einer Aufsicht auf die vordere Oberfläche des Halbleitersubstrats (4) zwischen zwei Gateelektroden (48) platziert ist und sich so von einer der Gateelektroden (48) zu der anderen der Gateelektroden (48) erstreckt, dass die Körperschicht (34) in rechteckige Bereiche eingeteilt ist,wobei der Diodenbereich (16) in Einheitsdiodenbereiche durch die Gateelektrode (48) und die Grabenelektrode (42), die der Gateelektrode (48) benachbart ist oder durch die Grabenelektroden (42), die einander benachbart sind, eingeteilt ist, undin einem Einheitsdiodenbereich (18a), der dem IGBT-Bereich (18) benachbart ist, in einer Aufsicht auf eine vordere Oberfläche des Halbleitersubstrats (4):(i) die Anodenschicht (22) und die Anodenkontaktschicht (22) gemischt platziert sind, und(ii) die Anodenkontaktschicht (20) zumindest an einem Ort platziert ist, der der Emitterschicht (32) gegenüber liegt, wobei die Gateelektrode (48) dazwischen liegt.
Description
- Technisches Gebiet
- Eine hierin offenbarte Technologie bezieht sich auf Halbleitervorrichtungen.
- Hintergrund
- Die Druckschrift
JP 2012 - 43 890 A - Die Druckschriften
US 2010 / 0 156 506 A1 US 2009 / 0 001 411 A1 US 2012/0025874 A1 - Zusammenfassung der Erfindung
- Technisches Problem
- Ein Bilden einer breiten Anodenkontaktschicht in einem Diodenbereich verursacht, dass eine Menge an Lochinjektion von der Anodenkontaktschicht in eine Diodendriftschicht groß ist, sodass dort ein Schaltverlust anwächst. Aus diesem Grund ist es für eine Reduzierung des Schaltverlusts während des Diodenbetriebs bevorzugt, dass der Anteil der Anodenkontaktschicht in dem Diodenbereich reduziert wird. Jedoch resultiert ein einfaches Kleinermachen der Anodenkontaktschicht in einer großen Fluktuation in einer Vorwärtsspannung aufgrund einer Gateinterferenz während des Diodenbetriebs.
- Lösung des technischen Problems
- Hierin ist eine Halbleitervorrichtung gemäß dem Patentanspruch 1 offenbart. Die oben beschriebene Halbleitervorrichtung ist so konfiguriert, dass in dem Einheitsdiodenbereich, der dem IGBT-Bereich benachbart ist, die Anodenkontaktschicht nicht ganz, sondern nur teilweise gebildet ist. In solch einer Konfiguration kann eine Injektionsmenge von Löchern aus der Anodenkontaktschicht in die Diodendriftschicht während eines Diodenbetriebs reduziert wird. Dies ermöglicht es, die umgekehrte Erholungscharakteristik des Diodenbereichs zu verbessern und einen Schaltverlust zu reduzieren.
- Ferner ermöglicht es die oben beschriebene Halbleitervorrichtung, den Einfluss einer Gateinterferenz während des Diodenbetriebs zu unterdrücken. Das heißt, dass selbst in einem Fall, in dem während eines Diodenbetriebs das Anlegen einer Gatespannung an die Gateelektrode des IGBT-Bereichs verursacht, dass ein Kanal, der die Emitterschicht und die IGBT-Driftschicht verbindet, nahe der Gateelektrode zu bilden ist, eine Reduktion von Löchern, die der Bildung des Kanals zugeordnet wird, unterdrückt werden kann, weil in dem Einheitsdiodenbereich, der dem IGBT-Bereich benachbart ist, die Anodenkontaktschicht mit der dazwischen angeordneten Elektrode an dem Ort gegenüber der Emitterschicht gebildet ist. Dies ermöglicht es, eine Fluktuation in einer Vorwärtsspannung aufgrund der Gateinterferenz während eines Diodenbetriebs zu unterdrücken.
- Figurenliste
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1 ist eine Aufsicht auf eine Halbleitervorrichtung nach Ausführungsbeispiel 1. -
2 ist eine Querschnittsansicht, die entlang der Linie II-II von1 aufgenommen wurde. -
3 ist eine Querschnittsansicht, die entlang der Linie III-III von1 aufgenommen wurde. -
4 ist eine Aufsicht auf eine Halbleitervorrichtung gemäß einer Modifikation. -
5 ist eine Aufsicht auf eine Halbleitervorrichtung gemäß einer Modifikation. -
6 ist eine Aufsicht einer Halbleitervorrichtung gemäß einer Modifikation. -
7 ist eine Aufsicht auf eine Halbleitervorrichtung gemäß einer Modifikation. - Beschreibung von Ausführungsbeispielen
- Die hierin offenbarte Halbleitervorrichtung kann so konfiguriert sein, dass in dem Einheitsdiodenbereich, der dem IGBT-Bereich benachbart ist, wenn er in einer Aufsicht der vorderen Oberfläche des Halbleitersubstrats gesehen wird, die Anodenkontaktschicht und die Anodenschicht abwechselnd mit Bezug auf eine Richtung platziert sind, in die sich die Gateelektrode erstreckt.
- Die oben beschriebene Halbleitervorrichtung ermöglicht es, dass in dem Einheitsdiodenbereich, der dem IGBT-Bereich benachbart ist, die Anodenkontaktschicht an dem Ort gegenüber der Emitterschicht mit der dazwischen angebrachten Gateelektrode bleibt und zur gleichen Zeit ermöglicht sie es, den Anteil der Anodenkontaktschicht in dem Einheitsdiodenbereich zu reduzieren.
- Die hierin offenbarte Halbleitervorrichtung kann so konfiguriert sein, dass in dem Einheitsdiodenbereich, der dem IGBT-Bereich benachbart ist, wenn er in einer Aufsicht auf die vordere Oberfläche des Halbleitersubstrats gesehen wird, die Anodenkontaktschicht nahe der Gateelektrode mit Bezug auf eine Richtung orthogonal zu der Richtung platziert ist, in der sich die Gateelektrode erstreckt, und dass die Anodenschicht in einer Mitte des Einheitsdiodenbereichs mit Bezug auf die orthogonale Richtung platziert ist.
- Die oben beschriebene Halbleitervorrichtung ermöglicht es, dass in dem Einheitsdiodenbereich, der dem IGBT-Bereich benachbart ist, die Anodenkontaktschicht an dem Ort gegenüber der Emitterschicht mit der dazwischen angeordneten Gateelektrode bleibt und zur gleichen Zeit ermöglicht sie es, den Anteil der Anodenkontaktschicht in dem Einheitsdiodenbereich zu reduzieren.
- Ausführungsbeispiele
- Eine Halbleitervorrichtung
2 , die in1 bis3 gezeigt wird, ist ein RC-IGBT, in dem ein IGBT und eine Diode auf einem Halbleitersubstrat4 gebildet sind. Es soll bemerkt werden, dass die Aufsicht, die in1 gezeigt wird, eine vordere Oberflächenelektrode6 , die auf einer vorderseitigen Oberfläche des Halbleitersubstrats4 gebildet ist, nicht illustriert und die vordere Oberfläche des Halbleitersubstrats4 illustriert. Ferner hat die Halbleitervorrichtung2 eine Vielzahl von IGBT-Bereichen und eine Vielzahl von Diodenbereichen, die abwechselnd platziert sind, und hat eine Vielzahl von Grenzen zwischen den IGBT-Bereichen und den Diodenbereichen.1 bis3 illustrieren eine der Vielzahl von Grenzen zwischen den IGBT-Bereichen und den Diodenbereichen, und jede der Vielzahl von Grenzen der Halbleitervorrichtung2 hat die gleiche Konfiguration wie die, die in1 bis3 illustriert ist. - Die Halbleitervorrichtung
2 enthält das Halbleitersubstrat4 , ein Dummygate8 , ein isoliertes Gate10 , eine vordere Oberflächenisolationsschicht12 , die vordere Oberflächenelektrode6 , und eine rückseitige Oberflächenelektrode14 . Das Dummygate8 , das isolierte Gate10 und die vorderseitige Oberflächenisolationsschicht12 sind auf einer vorderen Oberflächenseite des Halbleitersubstrats4 gebildet. Die vordere Oberflächenelektrode6 ist in Kontakt mit der vorderen Oberfläche des Halbleitersubstrats4 . Die rückseitige Oberflächenelektrode14 ist in Kontakt mit einer rückseitigen Oberfläche des Halbleitersubstrats4 . Das Dummygate8 und das isolierte Gate10 sind an im Wesentlichen regelmäßigen Abständen in dem Halbleitersubstrat4 gebildet. Das Halbleitersubstrat4 enthält einen Diodenbereich16 und einen IGBT-Bereich18 . - Wie in
2 und3 gezeigt, ist in dem Diodenbereich16 eine Anodenkontaktschicht20 , die aus einem Halbleiter eines P-Typs mit einer hohen Verunreinigungskonzentration gemacht ist, eine Anodenschicht22 , die aus einem Halbleiter eines P-Typs gemacht ist, eine Driftschicht24 , die aus einem Halbleiter des N-Typs gemacht ist und eine niedrige Verunreinigungskonzentration hat, eine Pufferschicht26 , die aus einem Halbleiter des N-Typs gemacht ist, und eine Kathodenschicht28 , die aus einem Halbleiter des N-Typs gemacht ist und eine hohe Verunreinigungskonzentration hat, gebildet. Die Anodenkontaktschicht20 und die Anodenschicht22 liegen an der vorderen Oberfläche des Halbleitersubstrats4 außen und sind in Kontakt mit der vorderen Oberflächenelektrode6 . Die Anodenkontaktschicht20 ist teilweise in einem Oberflächenteil der Anodenschicht22 gebildet. Die Driftschicht24 ist auf einer rückseitigen Oberfläche der Anodenschicht22 gebildet. Die Pufferschicht26 ist auf einer rückseitigen Oberfläche der Driftschicht24 gebildet. Die Kathodenschicht28 ist auf einer rückseitigen Oberfläche der Pufferschicht26 gebildet. Die Kathodenschicht28 liegt an der rückseitigen Oberfläche des Halbleitersubstrats4 außen und ist in Kontakt mit der rückseitigen Oberflächenelektrode14 . - In dem IGBT-Bereich
18 sind eine Körperkontaktschicht30 , die aus einem Halbleiter des P-Typs mit einer hohen Verunreinigungskonzentration gemacht ist, eine Emitterschicht32 , die aus einem Halbleiter des N-Typs mit einer hohen Verunreinigungskonzentration gemacht ist, eine Körperschicht34 , die aus einem Halbleiter des P-Typs gemacht ist, eine Driftschicht24 , die aus einem Halbleiter des N-Typs mit einer niedrigen Verunreinigungskonzentration gemacht ist, eine Pufferschicht26 , die aus einem Halbleiter des N-Typs gemacht ist, und eine Kollektorschicht32 , die aus einem Halbleiter des P-Typs mit einer hohen Verunreinigungskonzentration gemacht ist, gebildet. Die Körperkontaktschicht30 , die Emitterschicht32 und die Körperschicht34 liegen an der vorderen Oberfläche des Halbleitersubstrats4 außen und sind in Kontakt mit der vorderen Oberflächenelektrode6 . Die Körperkontaktschicht30 und die Emitterschicht32 sind teilweise in einem Oberflächenteil der Körperschicht34 gebildet. Die Driftschicht24 ist auf einer rückseitigen Oberfläche der Körperschicht34 gebildet. Die Pufferschicht26 ist auf einer rückseitigen Oberfläche der Driftschicht24 gebildet. Die Kollektorschicht36 ist auf einer rückseitigen Oberfläche der Pufferschicht26 gebildet. Die Kollektorschicht36 liegt an der rückseitigen Oberfläche des Halbleitersubstrats4 außen und ist in Kontakt mit der rückseitigen Oberflächenelektrode14 . - In der Halbleitervorrichtung
2 sind die Driftschicht24 (auch als eine „Diodendriftschicht“ bezeichnet) des Diodenbereichs16 und die Driftschicht24 (auch als eine „IGBT-Driftschicht“ bezeichnet) des IGBT-Bereichs18 als eine gemeinsame Schicht gebildet. In der Halbleitervorrichtung2 sind die Pufferschicht26 des Diodenbereichs16 und die Pufferschicht26 des IGBT-Bereichs18 als eine gemeinsame Schicht gebildet. Ferner sind in der Halbleitervorrichtung2 die Anodenschicht22 des Diodenbereichs16 und die Körperschicht34 des IGBT-Bereichs18 als eine gemeinsame Schicht gebildet. Mit anderen Worten sind die Anodenschicht22 des Diodenbereichs16 und die Körperschicht34 des IGBT-Bereichs18 bei der gleichen Tiefe von der vorderen Oberfläche des Halbleitersubstrats4 und haben die gleiche Verunreinigungskonzentration. - In dem Diodenbereich
16 geht das Dummygate8 durch die Anodenschicht22 von der vorderen Oberflächenseite des Halbleitersubstrats4 und reicht bis in die Driftschicht24 . Das Dummygate8 enthält eine Dummygateisolationsschicht40 und eine Dummygateelektrode42 . Die Dummygateisolationsschicht40 ist auf einer inneren Seite eines Grabens38 gebildet, der auf der vorderen Oberflächenseite des Halbleitersubstrats4 gebildet ist. Die Dummygateelektrode42 ist mit der Dummygateisolationsschicht40 bedeckt und füllt den Graben38 . Die Dummygateelektrode42 ist in Kontakt mit der vorderen Oberflächenelektrode6 und ist elektrisch mit der vorderen Oberflächenelektrode6 verbunden. - In dem IGBT-Bereich
18 geht das isolierte Gate10 durch die Körperschicht24 von der vorderen Oberflächenseite des Halbleitersubstrats4 und reicht bis in die Driftschicht24 . Das isolierte Gate10 enthält eine Gateisolationsschicht46 und eine Gateelektrode48 . Die Gateisolationsschicht46 ist auf einer inneren Wand eines Grabens44 auf der vorderen Oberflächenseite des Halbleitersubstrats4 gebildet. Die Gateelektrode48 ist mit der Gateisolationsschicht46 bedeckt und füllt den Graben44 . Die Gateelektrode48 ist von der vorderen Oberflächenelektrode6 durch die vordere Oberflächenisolationsschicht12 isoliert. Die Gateelektrode48 ist elektrisch mit einem Gateelektrodenanschluss verbunden (nicht illustriert) . - Der Diodenbereich
16 enthält eine Vielzahl von Einheitsdiodenbereichen, die von einander durch den Graben38 des Dummygates8 oder dem Graben44 des isolierten Gates10 getrennt sind. Der IGBT-Bereich18 enthält eine Vielzahl von Einheits-IGBT-Bereichen, die voneinander durch den Graben44 des isolierten Gates10 getrennt sind. In dem Folgenden wird ein Einheitsdiodenbereich, der dem IGBT-Bereich18 benachbart ist, insbesondere als ein „Einheitsdiodenbereich16a “ bezeichnet, und ein Einheits-IGBT-Bereich, der dem Einheitsdiodenbereich16a benachbart ist, wird insbesondere als „Einheits-IGBT-Bereich18a “ bezeichnet. - Das Folgende beschreibt Merkmale einer Platzierung, wie sie in einer Aufsicht des Halbleitersubstrats
4 , wie sie in1 gezeigt ist, gesehen werden. In dem IGBT-Bereich18 ist die Emitterschicht32 zwischen zwei isolierten Gates10 , die Seite an Seite platziert sind, platziert und erstreckt sich von einem der isolierten Gates10 zu dem anderen der isolierten Gates10 in eine Richtung (in eine Richtung entlang der X-Achse der Zeichnung) orthogonal zu einer Richtung (d.h. einer Richtung entlang der Y-Achse der Zeichnung), in der sich die isolierten Elektroden10 erstrecken. In der Aufsicht der Halbleitervorrichtung4 ist die Körperschicht34 in rechteckige Bereiche durch die Gateelektroden10 und die Emitterschicht32 eingeteilt, und der Körperkontaktbereich30 ist nahe dem Zentrum von jedem der rechteckigen Bereiche platziert, in die die Körperschicht34 eingeteilt ist. In dem Diodenbereich16 ist die Anodenkontaktschicht20 nur in einem Bereich nahe an einem isolierten Gate10 oder einem Dummygate8 platziert. Die Anodenkontaktschicht20 ist nur an einer Erstreckung einer Richtung platziert, in der die Emitterschicht32 sich in den IGBT-Bereich18 erstreckt. Das heißt, in dem Einheitsdiodenbereich16a , der dem IGBT-Bereich18 benachbart ist, ist die Anodenkontaktschicht20 an einer Position gegenüber der Emitterschicht32 des Einheits-IGBT-Bereichs18a , der dem Einheitsdiodenbereich16a benachbart ist, platziert, wobei das isolierte Gate10 dazwischen liegt. Das vorliegende Ausführungsbeispiel ist so konfiguriert, dass in dem Einheitsdiodenbereich16a , der dem Einheits-IGBT-Bereich18a benachbart ist, die Anodenkontaktschicht20 und die Anodenschicht22 abwechselnd nahe dem isolierten Gate20 mit Bezug auf die Richtung (der Richtung entlang der Y-Achse der Zeichnung) platziert sind, in der sich die isolierte Elektrode10 erstreckt. Ferner ist das vorliegende Ausführungsbeispiel so konfiguriert, dass in dem Einheitsdiodenbereich16a , der dem Einheits-IGBT-Bereich18a benachbart ist, die Anodenkontaktschicht20 nahe dem isolierten Gate10 mit Bezug auf die Richtung (d.h. die Richtung entlang der X-Achse der Zeichnung) orthogonal zu der Richtung, in der sich die isolierte Elektrode10 erstreckt, platziert ist, und die Anodenschicht22 ist in der Mitte des Einheitsdiodenbereichs16a mit Bezug auf die orthogonale Richtung platziert. - Wenn man annimmt, dass die Anodenkontaktschicht
20 ein Teil der Anodenschicht22 ist, ist in dem Einheitsdiodenbereich16a , der dem Einheits-IGBT-Bereich18a benachbart ist, eine Verunreinigungskonzentration der Anodenschicht22 an einem Ort gegenüber der Emitterschicht32 mit dem isolierten Gate10 dazwischen höher als eine durchschnittliche Verunreinigungskonzentration der Anodenschicht22 in dem Einheitsdiodenbereich16a . Alternativ nimmt mit Bezug auf die Richtung (entlang der Y-Achse), in der sich die isolierte Elektrode10 erstreckt, eine Verunreinigungskonzentration der Anodenschicht22 in dem Einheitsdiodenbereich16a , der dem Einheitsdiodenbereich18a benachbart ist, einen Maximalwert an dem Ort gegenüber der Emitterschicht32 an, wobei das isolierte Gate10 dazwischen liegt. - Die Halbleitervorrichtung
2 des vorliegenden Ausführungsbeispiels ist so konfiguriert, dass in dem Einheitsdiodenbereich16a , der dem Einheits-IGBT-Bereich18a benachbart ist, die Anodenkontaktschicht20 an dem Ort gegenüber der Emitterschicht32 gebildet ist, wobei das isolierte Gate10 dazwischen liegt. Solch eine Konfiguration ermöglicht es, zu vermeiden, dass Löcher, die in der Driftschicht24 des Einheitsdiodenbereichs16a akkumuliert sind, intensiv in die Körperkontaktschicht30 des Einheits-IGBT-Bereichs18a fließen, wenn die Halbleitervorrichtung2 im IGBT-Betrieb ist und der IGBT-Bereich18 von eingeschaltet zu ausgeschaltet wechselt. Weil ein Lochstrom in den Körperkontaktbereich30 zu der Zeit, wenn der Einheits-IGBT-Bereich18a ausgeschaltet wird, unterdrückt wird, wird ein Latch-up-Phänomen, das der Emitterschicht32 zugeordnet ist, unterdrückt, sodass ein RBSOA-Widerstand der Halbleitervorrichtung2 verbessert werden kann. - Ferner ermöglicht es die Halbleitervorrichtung
2 des vorliegenden Ausführungsbeispiels, den Einfluss einer Gateinterferenz während eines Diodenbetriebs zu unterdrücken. Das heißt, selbst in einem Fall, in dem während eines Diodenbetriebs das Anlegen einer Gatespannung an die Gateelektrode48 des Einheits-IGBT-Bereichs18a verursacht, dass ein Kanal, der die Emitterschicht32 und die Driftschicht24 verbindet, nahe dem isolierten Gate10 gebildet wird, kann eine Reduktion von Löchern, die der Bildung des Kanals zu zuordnet ist, unterdrückt werden, weil die Anodenkontaktschicht20 an einer Position in dem Einheitsdiodenbereich16 gebildet ist, die gegenüber der Emitterschicht32 ist, wobei das isolierte Gate10 dazwischen liegt. Dies ermöglicht es, eine Fluktuation in einer Vorwärtsspannung aufgrund einer Gateinterferenz während eines Diodenbetriebs zu unterdrücken. - Die Halbleitervorrichtung
2 des vorliegenden Ausführungsbeispiels ist so konfiguriert, dass in dem Einheitsdiodenbereich16a , der dem Einheits-IGBT-Bereich18a benachbart ist, die Anodenkontaktschicht20 nicht ganz, sondern teilweise gebildet ist. In solch einer Konfiguration wird eine Menge an Löcherinjektion aus der Anodenkontaktschicht20 in die Driftschicht24 während eines Diodenbetriebs reduziert. Dies ermöglicht es, die umgekehrten Erholungscharakteristiken des Diodenbereichs16 zu verbessern und einen Schaltverlust zu reduzieren. - (Modifikationen)
- Die Platzierung der Anodenkontaktschicht
20 in dem Diodenbereich16 ist nicht auf die des oben beschriebenen Ausführungsbeispiels beschränkt. Zum Beispiel kann die Anodenkontaktschicht20 wie in dem Fall einer Halbleitervorrichtung50 einer Modifikation, die in4 gezeigt ist, in solch einer Weise platziert sein, dass sie sich in einer Richtung (d.h. einer Richtung entlang der X-Achse der Zeichnung) orthogonal zu einer Richtung (d.h. einer Richtung entlang der Y-Achse der Zeichnung) erstreckt, in der sich das isolierte Gate10 oder das Dummygate8 erstreckt. Die Modifikation, die in4 gezeigt ist, ist so konfiguriert, dass die Anodenkontaktschicht20 nur an einer Erstreckung einer Richtung platziert ist, in der sich die Emitterschicht32 in dem IGBT-Bereich18 erstreckt. Die in4 gezeigte Modifikation ist so konfiguriert, dass in dem Diodenbereich16a , der dem Einheitsdiodenbereich18a benachbart ist, die Anodenkontaktschicht20 und die Anodenschicht22 alternierend mit Bezug auf die Richtung (d.h. die Richtung entlang der Y-Achse der Zeichnung) platziert sind, in der sich das isolierte Gate10 erstreckt. - Alternativ kann die Anodenkontaktschicht
20 wie in dem Fall einer Halbleitervorrichtung52 einer Modifikation, die in5 gezeigt ist, in der Form einer Leiter gebildet sein, die partielle Öffnungen hat. Die in5 gezeigte Modifikation ist so konfiguriert, dass in dem Einheitsdiodenbereich16a , der dem Einheits-IGBT-Bereich18a benachbart ist, die Anodenkontaktschicht20 und die Anodenschicht22 alternierend in der Mitte des Einheitsdiodenbereichs16a mit Bezug auf eine Richtung (d.h. eine Richtung entlang der Y-Achse der Zeichnung) platziert sind, in der sich das isolierte Gate10 erstreckt. Ferner ist die in5 gezeigte Modifikation so konfiguriert, dass in dem Einheitsdiodenbereich16a , der dem Einheits-IGBT-Bereich18a benachbart ist, die Anodenkontaktschicht20 nahe dem isolierten Gate10 mit Bezug auf eine Richtung (d.h. eine Richtung entlang der X-Achse der Zeichnung) orthogonal zu der Richtung platziert ist, in die sich das isolierte Gate10 erstreckt, und die Anodenschicht22 ist in der Mitte des Einheitsdiodenbereichs16a mit Bezug auf die orthogonale Richtung platziert. - Das Platzieren der Emitterschicht
32 in dem IGBT-Bereich18 ist nicht auf das des oben beschriebenen Ausführungsbeispiels beschränkt. Zum Beispiel kann wie in dem Fall einer Halbleitervorrichtung54 eine Modifikation, die in6 gezeigt ist, die Emitterschicht32 in der Form eines Gitters platziert sein. Alternativ kann die Emitterschicht32 wie in dem Fall einer Halbleitervorrichtung56 einer in7 gezeigten Modifikation in der Form einer Leiter mit partiellen Öffnungen platziert sein. Die in6 gezeigte Modifikation ist so konfiguriert, dass die Anodenkontaktschicht20 des Diodenbereichs16 an einem Ort gegenüber der Emitterschicht platziert ist, wobei das isolierte Gate10 dazwischen liegt. Die Modifikation, die in7 gezeigt ist, ist so konfiguriert, dass die Anodenkontaktschicht20 des Diodenbereichs16 an einem Ort nahe bei dem isolierten Gate10 oder dem Dummygate8 in solch einer Weise platziert ist, dass sie sich parallel zu einer Richtung (entlang der Y-Achse) erstreckt, in der sich das isolierte Gate10 oder das Dummygate8 erstreckt.
Claims (3)
- Halbleitervorrichtung (2; 52; 54; 56), in der ein IGBT-Bereich (18) und ein Diodenbereich (16) auf einem Halbleitersubstrat (4) gebildet sind, wobei die Halbleitervorrichtung (2; 52; 54; 56) eine vordere Oberflächenelektrode (6) aufweist, die auf einer vorderen Oberfläche des Halbleitersubstrats (4) bereitgestellt ist, und eine rückseitige Oberflächenelektrode (14) aufweist, die auf einer rückseitigen Oberfläche des Halbleitersubstrats (4) bereitgestellt ist, wobei der IGBT-Bereich (18) aufweist: eine Kollektorschicht (36) eines ersten Leitfähigkeitstyps, wobei die Kollektorschicht (36) in Kontakt mit der rückseitigen Oberflächenelektrode (14) ist; eine IGBT-Driftschicht (24) eines zweiten Leitfähigkeitstyps, wobei die IGBT-Driftschicht (24) auf einer vorderen Oberflächenseite des Halbleitersubstrats (4) mit Bezug auf die Kollektorschicht (36) bereitgestellt ist; eine Körperschicht (34) des ersten Leitfähigkeitstyps, wobei die Körperschicht (34) auf der vorderen Oberflächenseite des Halbleitersubstrats (4) mit Bezug auf die IGBT-Driftschicht (24) bereitgestellt ist und die Körperschicht (34) in Kontakt mit der vorderen Oberflächenelektrode (6) ist; Gateelektroden (48), die jeweils innerhalb eines Grabens (44) platziert sind, der sich von der vorderen Oberfläche des Halbleitersubstrats (4) zu der IGBT-Driftschicht (24) erstreckt und von dem Halbleitersubstrat (4) und der vorderen Oberflächenelektrode (6) durch eine Isolationsschicht (12; 46) isoliert ist; und eine Emitterschicht (32) des zweiten Leitfähigkeitstyps, wobei die Emitterschicht (32) teilweise zwischen der Körperschicht (34) und der vorderen Oberflächenelektrode (6) bereitgestellt ist, und die Emitterschicht (32) in Kontakt mit der Isolationsschicht (46) der Gateelektrode (48) und der vorderen Oberflächenelektrode (6) ist, wobei der Diodenbereich (16) aufweist: eine Kathodenschicht (28) des zweiten Leitfähigkeitstyps, wobei die Kathodenschicht (28) in Kontakt mit der rückseitigen Oberflächenelektrode (14) ist; eine Diodendriftschicht (24) des zweiten Leitfähigkeitstyps, wobei die Diodendriftschicht (24) auf der vorderen Oberflächenseite des Halbleitersubstrats (4) mit Bezug auf die Kathodenschicht (28) bereitgestellt ist und die Diodendriftschicht (24) eine niedrigere Verunreinigungskonzentration als die Kathodenschicht (28) hat; eine Anodenschicht (22) des ersten Leitfähigkeitstyps, wobei die Anodenschicht (22) auf der vorderen Oberflächenseite des Halbleitersubstrats (4) mit Bezug auf die Diodendriftschicht (24) bereitgestellt ist und die Anodenschicht (22) in Kontakt mit der vorderen Oberflächenelektrode (6) steht; Grabenelektroden (42), die jeweils innerhalb eines Grabens (38) platziert sind, der sich von der vorderen Oberfläche des Halbleitersubstrats (4) zu der Diodendriftschicht (24) erstreckt und von dem Halbleitersubstrat (4) durch eine Isolationsschicht (40) isoliert ist; und eine Anodenkontaktschicht (20) des ersten Leitfähigkeitstyps, wobei die Anodenkontaktschicht (20) teilweise zwischen der Anodenschicht (22) und der vorderen Oberflächenelektrode (6) bereitgestellt ist, und die Anodenkontaktschicht (20) eine höhere Verunreinigungskonzentration als die Anodenschicht (22) hat, der IGBT-Bereich (18) durch die Gateelektroden (48), die einander benachbart sind, in Einheits-IGBT-Bereiche eingeteilt ist, in einem Einheits-IGBT-Bereich (18a), der benachbart zu dem Diodenbereich (16) ist, die Emitterschicht (32) in einer Aufsicht auf die vordere Oberfläche des Halbleitersubstrats (4) zwischen zwei Gateelektroden (48) platziert ist und sich so von einer der Gateelektroden (48) zu der anderen der Gateelektroden (48) erstreckt, dass die Körperschicht (34) in rechteckige Bereiche eingeteilt ist, wobei der Diodenbereich (16) in Einheitsdiodenbereiche durch die Gateelektrode (48) und die Grabenelektrode (42), die der Gateelektrode (48) benachbart ist oder durch die Grabenelektroden (42), die einander benachbart sind, eingeteilt ist, und in einem Einheitsdiodenbereich (18a), der dem IGBT-Bereich (18) benachbart ist, in einer Aufsicht auf eine vordere Oberfläche des Halbleitersubstrats (4): (i) die Anodenschicht (22) und die Anodenkontaktschicht (22) gemischt platziert sind, und (ii) die Anodenkontaktschicht (20) zumindest an einem Ort platziert ist, der der Emitterschicht (32) gegenüber liegt, wobei die Gateelektrode (48) dazwischen liegt.
- Halbleitervorrichtung (2; 52; 54) nach
Anspruch 1 , wobei in dem Einheitsdiodenbereich (16a), der dem IGBT-Bereich (18) benachbart ist, in einer Aufsicht auf die vordere Oberfläche des Halbleitersubstrats (4) die Anodenkontaktschicht (20) und die Anodenschicht (22) abwechselnd mit Bezug auf eine Richtung platziert sind, in der sich die Gateelektrode (48) erstreckt. - Halbleitervorrichtung (2; 52; 54) nach
Anspruch 1 oderAnspruch 2 , wobei in dem Einheitsdiodenbereich (18a), der dem IGBT-Bereich (18) benachbart ist, in der Aufsicht auf die vordere Oberfläche des Halbleitersubstrats (4): (iii) die Anodenkontaktschicht (20) nahe der Gateelektrode (48) mit Bezug auf eine Richtung, die senkrecht zu der Richtung ist, in der sich die Gateelektrode (48) erstreckt, platziert ist, und (iv) die Anodenschicht (22) in einer Mitte des Einheitsdiodenbereichs (16a) mit Bezug auf die Richtung, die senkrecht zu der Richtung ist, in der sich die Gateelektrode (48) erstreckt, platziert ist.
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