DE112020002974T5 - Halbleiterbauteil und verfahren zur herstellung eines solchen - Google Patents

Halbleiterbauteil und verfahren zur herstellung eines solchen Download PDF

Info

Publication number
DE112020002974T5
DE112020002974T5 DE112020002974.3T DE112020002974T DE112020002974T5 DE 112020002974 T5 DE112020002974 T5 DE 112020002974T5 DE 112020002974 T DE112020002974 T DE 112020002974T DE 112020002974 T5 DE112020002974 T5 DE 112020002974T5
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
diode
region
pattern
temperature
terminal electrode
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE112020002974.3T
Other languages
English (en)
Inventor
Jun Takaoka
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Rohm Co Ltd
Original Assignee
Rohm Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Rohm Co Ltd filed Critical Rohm Co Ltd
Publication of DE112020002974T5 publication Critical patent/DE112020002974T5/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/02—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers
    • H01L27/04—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body
    • H01L27/06—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body including a plurality of individual components in a non-repetitive configuration
    • H01L27/0611—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body including a plurality of individual components in a non-repetitive configuration integrated circuits having a two-dimensional layout of components without a common active region
    • H01L27/0641—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body including a plurality of individual components in a non-repetitive configuration integrated circuits having a two-dimensional layout of components without a common active region without components of the field effect type
    • H01L27/0647—Bipolar transistors in combination with diodes, or capacitors, or resistors, e.g. vertical bipolar transistor and bipolar lateral transistor and resistor
    • H01L27/0652—Vertical bipolar transistor in combination with diodes, or capacitors, or resistors
    • H01L27/0664—Vertical bipolar transistor in combination with diodes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/26—Bombardment with radiation
    • H01L21/263—Bombardment with radiation with high-energy radiation
    • H01L21/265—Bombardment with radiation with high-energy radiation producing ion implantation
    • H01L21/266—Bombardment with radiation with high-energy radiation producing ion implantation using masks
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/26—Bombardment with radiation
    • H01L21/263—Bombardment with radiation with high-energy radiation
    • H01L21/265—Bombardment with radiation with high-energy radiation producing ion implantation
    • H01L21/26506—Bombardment with radiation with high-energy radiation producing ion implantation in group IV semiconductors
    • H01L21/26513—Bombardment with radiation with high-energy radiation producing ion implantation in group IV semiconductors of electrically active species
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L22/00—Testing or measuring during manufacture or treatment; Reliability measurements, i.e. testing of parts without further processing to modify the parts as such; Structural arrangements therefor
    • H01L22/10—Measuring as part of the manufacturing process
    • H01L22/12—Measuring as part of the manufacturing process for structural parameters, e.g. thickness, line width, refractive index, temperature, warp, bond strength, defects, optical inspection, electrical measurement of structural dimensions, metallurgic measurement of diffusions
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L22/00—Testing or measuring during manufacture or treatment; Reliability measurements, i.e. testing of parts without further processing to modify the parts as such; Structural arrangements therefor
    • H01L22/30—Structural arrangements specially adapted for testing or measuring during manufacture or treatment, or specially adapted for reliability measurements
    • H01L22/32—Additional lead-in metallisation on a device or substrate, e.g. additional pads or pad portions, lines in the scribe line, sacrificed conductors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L22/00—Testing or measuring during manufacture or treatment; Reliability measurements, i.e. testing of parts without further processing to modify the parts as such; Structural arrangements therefor
    • H01L22/30—Structural arrangements specially adapted for testing or measuring during manufacture or treatment, or specially adapted for reliability measurements
    • H01L22/34—Circuits for electrically characterising or monitoring manufacturing processes, e. g. whole test die, wafers filled with test structures, on-board-devices incorporated on each die, process control monitors or pad structures thereof, devices in scribe line
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/02—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers
    • H01L27/04—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body
    • H01L27/06—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body including a plurality of individual components in a non-repetitive configuration
    • H01L27/0611—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body including a plurality of individual components in a non-repetitive configuration integrated circuits having a two-dimensional layout of components without a common active region
    • H01L27/0617—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body including a plurality of individual components in a non-repetitive configuration integrated circuits having a two-dimensional layout of components without a common active region comprising components of the field-effect type
    • H01L27/0629—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body including a plurality of individual components in a non-repetitive configuration integrated circuits having a two-dimensional layout of components without a common active region comprising components of the field-effect type in combination with diodes, or resistors, or capacitors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/06—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions
    • H01L29/0684—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions characterised by the shape, relative sizes or dispositions of the semiconductor regions or junctions between the regions
    • H01L29/0692—Surface layout
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/06—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions
    • H01L29/0684—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions characterised by the shape, relative sizes or dispositions of the semiconductor regions or junctions between the regions
    • H01L29/0692—Surface layout
    • H01L29/0696—Surface layout of cellular field-effect devices, e.g. multicellular DMOS transistors or IGBTs
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66007—Multistep manufacturing processes
    • H01L29/66075—Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials
    • H01L29/66227—Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials the devices being controllable only by the electric current supplied or the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched, e.g. three-terminal devices
    • H01L29/66234—Bipolar junction transistors [BJT]
    • H01L29/66325—Bipolar junction transistors [BJT] controlled by field-effect, e.g. insulated gate bipolar transistors [IGBT]
    • H01L29/66333—Vertical insulated gate bipolar transistors
    • H01L29/66348—Vertical insulated gate bipolar transistors with a recessed gate
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/76—Unipolar devices, e.g. field effect transistors
    • H01L29/772—Field effect transistors
    • H01L29/78—Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/86—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable only by variation of the electric current supplied, or only the electric potential applied, to one or more of the electrodes carrying the current to be rectified, amplified, oscillated or switched
    • H01L29/861—Diodes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/12—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed
    • H01L29/16—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed including, apart from doping materials or other impurities, only elements of Group IV of the Periodic Table
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/40—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/41—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape, relative sizes or dispositions
    • H01L29/423—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape, relative sizes or dispositions not carrying the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/42312—Gate electrodes for field effect devices
    • H01L29/42316—Gate electrodes for field effect devices for field-effect transistors
    • H01L29/4232—Gate electrodes for field effect devices for field-effect transistors with insulated gate
    • H01L29/42372—Gate electrodes for field effect devices for field-effect transistors with insulated gate characterised by the conducting layer, e.g. the length, the sectional shape or the lay-out
    • H01L29/4238—Gate electrodes for field effect devices for field-effect transistors with insulated gate characterised by the conducting layer, e.g. the length, the sectional shape or the lay-out characterised by the surface lay-out
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/70—Bipolar devices
    • H01L29/72—Transistor-type devices, i.e. able to continuously respond to applied control signals
    • H01L29/739—Transistor-type devices, i.e. able to continuously respond to applied control signals controlled by field-effect, e.g. bipolar static induction transistors [BSIT]
    • H01L29/7393—Insulated gate bipolar mode transistors, i.e. IGBT; IGT; COMFET
    • H01L29/7395—Vertical transistors, e.g. vertical IGBT
    • H01L29/7396—Vertical transistors, e.g. vertical IGBT with a non planar surface, e.g. with a non planar gate or with a trench or recess or pillar in the surface of the emitter, base or collector region for improving current density or short circuiting the emitter and base regions
    • H01L29/7397—Vertical transistors, e.g. vertical IGBT with a non planar surface, e.g. with a non planar gate or with a trench or recess or pillar in the surface of the emitter, base or collector region for improving current density or short circuiting the emitter and base regions and a gate structure lying on a slanted or vertical surface or formed in a groove, e.g. trench gate IGBT

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)

Abstract

Ein Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauteils wird bereitgestellt, in welchem ein Halbleiterelement, das während des Betriebes Hitze erzeugt, in einem aktiven Bereich eines Halbleitersubstrats gebildet wird und in welchem ein temperaturempfindlicher Diodensensor, der dazu eingerichtet ist, eine Temperatur zu messen, in einem temperaturempfindliche Diodenbereich des Halbleitersubstrats gebildet wird. Das Verfahren umfasst: Ausbilden einer Polysiliziumschicht, welche den temperaturempfindlichen Diodensensor in dem temperaturempfindlichen Diodenbereich bildet, Ausbilden einer Maske, und Einführen von Verunreinigungen durch die Maske in das Halbleitersubstrat und die Polysiliziumschicht. Die Maske umfasst ein Elementmuster mit einer Elementöffnung, durch welche ein Bereich, der das Halbleiterelement bildet, in dem aktiven Bereich freigelegt wird, ein Diodenmuster mit einer Diodenöffnung, durch welche ein Abschnitt des temperaturempfindlichen Diodenbereichs freigelegt wird, und ein Kontrollmuster, das innerhalb des Diodenmusters mit einer Größe kleiner als die der Diodenöffnung bereitgestellt wird.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Halbleiterbauteil, das eine temperaturempfindliche Diode umfasst und ein Verfahren zur Herstellung desselben.
  • Stand der Technik
  • Ein Halbleiterbauteil, das eine temperaturempfindliche Diode umfasst ist bspw. in der japanischen Patentanmeldung Veröffentlichungsnummer 2017-103272 offenbart. Das Halbleiterbauteil in der japanischen Patentanmeldung Veröffentlichungsnummer 2017-103272 umfasst eine temperaturempfindliche Diode bestehend aus einer Polysiliziumdiode auf einem Halbleiterchip mit einem darin ausgebildeten Leistungstransistor. Die Durchlassspannung der temperaturempfindlichen Diode ändert sich in Abhängigkeit von der Temperatur des Halbleiterchips. Es ist daher möglich, die Temperatur des Halbleiterchips durch Überwachung der Durchlassspannung zu erfassen. Zum Beispiel kann eine anomale Hitzeerzeugung unter Verwendung der temperaturempfindlichen Diode erfasst werden. In Erwiderung auf Erfassung anomaler Hitzeerzeugung, kann der Leistungstransistor abgeschaltet werden, um zu verhindern, dass das Halbleiterbauteil wegen der anomalen Hitzeerzeugung beschädigt wird.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Technisches Problem
  • Temperaturerfassung unter Verwendung einer temperaturempfindlichen Diode hängt von den Vorwärtscharakteristika der temperaturempfindlichen Diode ab. Es ist daher notwendig, die temperaturempfindliche Diode derart einzugliedern, dass sie die beabsichtigten Vorwärtscharakteristika aufweist. Wenn die temperaturempfindliche Diode nicht die beabsichtigten Vorwärtscharakteristika aufweist, ist das Halbleiterbauteil ein mangelhaftes Produkt, das nicht auf den Markt gebracht werden kann. Die Eingliederungsgenauigkeit der temperaturempfindlichen Diode wirkt sich deshalb auf den Produktionsertrag aus.
  • Eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung stellt ein Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauteils mit verbessertem Ertrag bereit.
  • Eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung stellt ein Halbleiterbauteil bereit, das nachweislich unter Verwendung eines hochpräzisen Verfahrens hergestellt wurde.
  • Lösung des Problems
  • Eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung stellt ein Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauteils bereit, in welchem ein Halbleiterelement, das Hitze während des Betriebes erzeugt, in einem aktiven Bereich eines Halbleitersubstrats ausgebildet wird und in welchem ein temperaturempfindlicher Diodensensor, der dazu eingerichtet ist eine Temperatur zu erfassen, in einem temperaturempfindlichen Diodenbereich des Halbleitersubstrats ausgebildet wird. Das Verfahren umfasst den Schritt des Ausbildens einer Polysiliziumschicht, welche den temperaturempfindlichen Diodensensor in dem temperaturempfindlichen Diodenbereich bildet. Das Verfahren umfasst den Schritt des Ausbildens einer Maske. Die Maske umfasst ein Elementmuster mit einer Elementöffnung, durch welche ein Bereich, der das Halbleiterelement bildet, in dem aktiven Bereich freigelegt ist. Die Maske umfasst ein Diodenmuster mit einer Diodenöffnung, durch welche ein Abschnitt des temperaturempfindlichen Diodenbereichs freigelegt wird. Die Maske umfasst ein Kontrollmuster, welches in dem Diodenmuster bereitgestellt ist mit einer Größe, die kleiner ist als die Diodenöffnung. Das Verfahren umfasst den Schritt des Einführens von Verunreinigungen durch die Maske in das Halbleitersubstrat und die Polysiliziumschicht.
  • Eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung stellt auch ein Halbleiterbauteil bereit. Das Halbleiterbauteil umfasst ein Halbleitersubstrat. Das Halbleiterbauteil umfasst ein Halbleiterelement, das in dem aktiven Bereich des Halbleitersubstrats eingefügt ist, und erzeugt wahrend des Betriebes Hitze. Das Halbleiterbauteil umfasst einen temperaturempfindlichen Diodensensor, der in einen temperaturempfindlichen Diodenbereich des Halbleitersubstrats eingefügt ist und der dazu eingerichtet ist, eine Temperatur zu erfassen. Der temperaturempfindliche Diodensensor umfasst eine Polysiliziumschicht, welche in dem temperaturempfindlichen Diodenbereich ausgebildet ist. Eine Diode ist in dem temperaturempfindlichen Diodenbereich ausgebildet. Die Diode umfasst einen Anodenbereich und einen Kathodenbereich. Der Anodenbereich kann ein Bereich sein, in welchem p-Typverunreinigungen in die Polysiliziumschicht eingeführt sind. Der Kathodenbereich kann ein Bereich sein, in welchem n-Typverunreinigungen in die Polysiliziumschicht eingeführt sind. In dem temperaturempfindlichen Diodenbereich ist ein Kontrollverunreinigungsmuster in der Polysiliziumschicht ausgebildet, welches eine Linienbreite aufweist, die kleiner ist als die des Anodenbereichs oder die des Kathodenbereichs.
  • Die vorgenannten sowie noch weitere Gegenstände, Merkmale und Wirkungen der vorliegenden Erfindung werden durch die nachfolgende Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen deutlich gemacht.
  • Figurenliste
    • [1] 1 ist eine Draufsicht auf ein Halbleiterbauteil gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
    • [2] 2 ist eine vergrößerte Draufsicht zur Darstellung eines Konfigurationsbeispiels eines Zellbereichs des Halbleiterbauteils.
    • [3] 3 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie III-III in 2.
    • [4] 4 ist eine vergrößerte Draufsicht zur Darstellung eines Konfigurationsbeispiels eines temperaturempfindlichen Diodenbereichs.
    • [5] 5 ist ein elektrischer Schaltplan, der eine elektrische Konfiguration der temperaturempfindlichen Diodenbereichs zeigt.
    • [6] 6 ist eine Querschnittsansicht, die ein Strukturbeispiel entlang der Linie VI-VI in 4 zeigt.
    • [7] 7 ist eine vergrößerte Draufsicht auf einen Diodenausbildungsbereich.
    • [8] 8 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht des Diodenausbildungsbereichs.
    • [9] 9 zeigt ein Musterbeispiel einer Fotolackmaske, die für p-Typverunreinigungs-Ionenimplantation verwendet wird.
    • [10] 10 zeigt ein Musterbeispiel einer Fotolackmaske, die für eine n-Typverunreinigungs-Ionenimplantation verwendet wird.
    • [11A] 11A ist eine Querschnittsansicht eines Hauptabschnittes zur Darstellung eines Verfahrens zur Herstellung eines Halbleiterbauteils.
    • [11B] 11B ist eine Querschnittsansicht eines Hauptabschnittes zur Darstellung des Verfahrens zur Herstellung eines Halbleiterbauteils.
    • [11C] 11C ist eine Querschnittsansicht eines Hauptabschnittes zur Darstellung des Verfahrens zur Herstellung eines Halbleiterbauteils.
    • [11D] 11D ist eine Querschnittsansicht eines Hauptabschnittes zur Darstellung des Verfahrens zur Herstellung eines Halbleiterbauteils.
    • [11E] 11E ist eine Querschnittsansicht eines Hauptabschnittes zur Darstellung des Verfahrens zur Herstellung eines Halbleiterbauteils.
    • [11F] 11F ist eine Querschnittsansicht eines Hauptabschnittes zur Darstellung des Verfahrens zur Herstellung eines Halbleiterbauteils.
    • [11G] 11G ist eine Querschnittsansicht eines Hauptabschnittes zur Darstellung des Verfahrens zur Herstellung eines Halbleiterbauteils.
    • [11H] 11H ist eine Querschnittsansicht eines Hauptabschnittes zur Darstellung des Verfahrens zur Herstellung eines Halbleiterbauteils.
    • [11I] 11I ist eine Querschnittsansicht eines Hauptabschnittes zur Darstellung des Verfahrens zur Herstellung eines Halbleiterbauteils.
    • [11J] 11J ist eine Querschnittsansicht eines Hauptabschnittes zur Darstellung des Verfahrens zur Herstellung eines Halbleiterbauteils.
    • [11K] 11K ist eine Querschnittsansicht eines Hauptabschnittes zur Darstellung des Verfahrens zur Herstellung eines Halbleiterbauteils.
    • [11L] 11L ist eine Querschnittsansicht eines Hauptabschnittes zur Darstellung des Verfahrens zur Herstellung eines Halbleiterbauteils.
    • [11M] 11M ist eine Querschnittsansicht eines Hauptabschnittes zur Darstellung des Verfahrens zur Herstellung eines Halbleiterbauteils.
    • [12A] 12A ist eine Querschnittsansicht eines Hauptabschnittes zur Darstellung des Verfahrens zur Herstellung eines Halbleiterbauteils.
    • [12B] 12B ist eine Querschnittsansicht eines Hauptabschnittes zur Darstellung des Verfahrens zur Herstellung eines Halbleiterbauteils.
    • [12C] 12C ist eine Querschnittsansicht eines Hauptabschnittes zur Darstellung des Verfahrens zur Herstellung eines Halbleiterbauteils.
    • [12D] 12D ist eine Querschnittsansicht eines Hauptabschnittes zur Darstellung des Verfahrens zur Herstellung eines Halbleiterbauteils.
    • [12E] 12E ist eine Querschnittsansicht eines Hauptabschnittes zur Darstellung des Verfahrens zur Herstellung eines Halbleiterbauteils.
    • [12F] 12F ist eine Querschnittsansicht eines Hauptabschnittes zur Darstellung des Verfahrens zur Herstellung eines Halbleiterbauteils.
    • [12G] 12G ist eine Querschnittsansicht eines Hauptabschnittes zur Darstellung des Verfahrens zur Herstellung eines Halbleiterbauteils.
    • [12H] 12H ist eine Querschnittsansicht eines Hauptabschnittes zur Darstellung des Verfahrens zur Herstellung eines Halbleiterbauteils.
    • [12I] 12I ist eine Querschnittsansicht eines Hauptabschnittes zur Darstellung des Verfahrens zur Herstellung eines Halbleiterbauteils.
    • [12J] 12J ist eine Querschnittsansicht eines Hauptabschnittes zur Darstellung des Verfahrens zur Herstellung eines Halbleiterbauteils.
    • [12K] 12K ist eine Querschnittsansicht eines Hauptabschnittes zur Darstellung des Verfahrens zur Herstellung eines Halbleiterbauteils.
    • [12L] 12L ist eine Querschnittsansicht eines Hauptabschnittes zur Darstellung des Verfahrens zur Herstellung eines Halbleiterbauteils.
    • [12M] 12M ist eine Querschnittsansicht eines Hauptabschnittes zur Darstellung des Verfahrens zur Herstellung eines Halbleiterbauteils.
    • [13A] 13A ist eine schematische Querschnittsansicht zur Darstellung einer pn-Übergangsverschiebung in einem Zustand, in dem eine Fotolackmaske zur p-Typverunreinigungs-Ionenimplantation ausgebildet wird.
    • [13B] 13B ist eine schematische Querschnittsansicht zur Darstellung einer pn-Übergangsverschiebung in einem Zustand, in dem Fotolackmaske zur n-Typverunreinigungs-Ionenimplantation ausgebildet wird.
    • [14] 14 ist eine Draufsicht zur Darstellung einer Konfiguration eines Halbleiterbauteils gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • Beschreibung der Ausführungsformen
  • 1 ist eine Draufsicht auf ein Halbleiterbauteil 1 gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In dieser bevorzugten Ausführungsform ist das Halbleiterbauteil 1 eine elektrische Komponente, die ein IGBT (bipolarer Transistor mit isoliertem Gate) umfasst. Ein IGBT ist ein Beispiel für eine Stromversorgungsvorrichtung. Das Halbleiterbauteil 1 ist ein Beispiel eines einzelnen Bauteils mit einer Stromversorgungsvorrichtung.
  • Das Halbleiterbauteil 1 umfasst eine chipförmige Halbleiterschicht 2. Die Halbleiterschicht 2 umfasst insbesondere eine erste Hauptoberfläche 2a auf einer Seite und eine zweite Hauptoberfläche 2b auf der anderen Seite (siehe 3). Die erste Hauptoberfläche 2a und die zweite Hauptoberfläche 2b sind beides flache Oberflächen. 1 zeigt eine Konfiguration des Halbleiterbauteils 1 in einer Draufsicht in einer Richtung senkrecht zu der ersten Hauptoberfläche 2a. In dieser bevorzugten Ausführungsform haben die erste Hauptoberfläche 2a und die zweite Hauptoberfläche 2b eine vierseitige Form, insbesondere eine rechteckige Form. Die Halbleiterschicht 2 hat Seitenoberflächen 2c, 2d, 2e, 2f (vier Seitenoberflächen in dieser bevorzugten Ausführungsform), welche die erste Hauptoberfläche 2a und die zweite Hauptoberfläche 2b verbinden.
  • Der Einfachheit halber wird die Richtung senkrecht zu der ersten Hauptoberfläche 2a und der zweiten Hauptoberfläche 2b, d.h., die Richtung parallel zu einer normalen Linie zu der ersten Hauptoberfläche 2a und der zweiten Hauptoberfläche 2b im Folgenden „Normalrichtung Z“ der Halbleiterschicht 2 in der Beschreibungen bezeichnet. Weiterhin wird die Ansicht in der Normalrichtung Z als eine „Draufsicht“ bezeichnet werden. Weiterhin wird der Einfachheit halber die Richtung senkrecht zu der Normalrichtung Z und parallel mit einer (2c) der Seitenoberflächen als eine „erste Richtung X“ bezeichnet werden, während die Richtung senkrecht zu sowohl der Normalrichtung Z als auch der ersten Richtung X (der Richtung parallel zu der Seitenoberfläche 2d neben der Seitenoberfläche 2c) als eine „zweite Richtung Y“ bezeichnet werden.
  • Die Halbleiterschicht 2 umfasst einen aktiven Bereich 3 und einen Außenbereich 4 (peripherer Bereich) . Der aktive Bereich 3 und der Außenbereich 4 sind in der ersten Hauptoberfläche 2a der Halbleiterschicht 2 definiert.
  • Der aktive Bereich 3 ist definiert in einem zentralen Abschnitt der Halbleiterschicht 2 in einer Art, dass er in einer Draufsicht von den Seitenoberflächen 2c bis 2f der Halbleiterschicht 2 einwärts beabstandet ist. Der aktive Bereich 3 kann in einer vierseitigen Form (insbesondere einer rechteckigen Form) definiert sein, deren vier Seiten in einer Draufsicht parallel zu den jeweiligen vier Seitenoberflächen 2c bis 2f der Halbleiterschicht 2 verlaufen.
  • Der Außenbereich 4 ist außerhalb des aktiven Bereichs 3. Der Außenbereich 4 erstreckt sich in einer Draufsicht bereichsweise entlang der Umfangskante des aktiven Bereichs 3. Der Außenbereich 4 umgibt den aktiven Bereich 3 in einer Draufsicht. Insbesondere ist der Außenbereich 4 definiert in einer endlosen Form (vierseitige ringförmige Form), die den aktiven Bereich 3 in einer Draufsicht umgibt.
  • Eine Emitter-Terminalelektrode 5 in Form eines Filmes ist derart angeordnet, dass sie fast den gesamten aktiven Bereich 3 bedeckt. In 1 ist die Emitter-Terminalelektrode 5 der Einfachheit halber so gezeichnet, dass sie die gleiche Form und Größe wie der aktive Bereich 3 hat. Eine Gate-Terminalelektrode 6 in Form eines Filmes ist im Außenbereich 4 angeordnet. Die Gate-Terminalelektrode 6 und die Emitter-Terminalelektrode 5 sind voneinander beabstandet und dabei elektrisch isoliert. Ein Gate-Draht 7 ist elektrisch verbunden mit der Gate-Terminalelektrode 6. Der Gate-Draht 7 hat einen ringförmigen Abschnitt 7A, der in dem Außenbereich 4 derart gebildet ist, dass er den aktiven Bereich 3 umgibt. Der Gate-Draht 7 umfasst ferner einen Gate-Finger 7B, welcher in einer Art gebildet ist, dass er sich von dem ringförmigen Abschnitt 7A zu und über den aktiven Bereich 3 erstreckt. Der Gate-Draht 7 ist dazu eingerichtet, ein Gate-Signal, welches an die Gate-Terminalelektrode 6 angelegt ist, an den aktiven Bereich 3 zu übermitteln. Mehrere Gate-Finger 7B sind in einer Art gebildet, dass sie sich bereichsweise in der ersten Richtung X erstrecken und voneinander in der zweiten Richtung Y in dem aktiven Bereich 3 beabstandet sind. Die Gate-Finger 7B sind unter der Emitter-Terminalelektrode 5 angeordnet in einer Art, dass sie von der Emitter-Terminalelektrode 5 isoliert sind. Ein Zellbereich 8 ist zwischen jedem Paar von benachbarten Gate-Fingern 7B angeordnet. Leistungstransistorzellen 11 sind in dem Zellbereich 8 (siehe 2) angeordnet. Jede der Leistungstransistorzellen 11 ist ein Beispiel eines Halbleiterelements oder eines Halbleiterbauteils, welches Hitze während des Betriebs erzeugt.
  • Ein temperaturempfindlicher Diodenbereich 9 ist ferner in dem Außenbereich 4 vorgesehen. Ein temperaturempfindlicher Diodensensor 41, bestehend aus einer Polysiliziumdiode, ist in dem temperaturempfindlichen Diodenbereich 9 (siehe 4) angeordnet. Eine Anoden-Terminalelektrode 37 und eine Kathoden-Terminalelektrode 38 des temperaturempfindlichen Diodensensors 41 (siehe 4) sind ferner in dem Außenbereich 4 vorgesehen.
  • 2 ist eine vergrößerte Draufsicht zur Darstellung eines Konfigurationsbeispiels eines Abschnitts des aktiven Bereichs 3, welcher die detaillierte Struktur der vorderen Oberfläche (erste Hauptoberfläche 2a) der Halbleiterschicht 2 in jedem Zellbereich 8 zeigt. Genauer gesagt ist 2 eine vergrößerte Draufsicht mit Beschreibung der Emitter-Terminalelektrode 5 sowie eines Zwischenschichtisolationsfilms usw. die auf der ersten Hauptoberfläche 2a der Halbleiterschicht 2, welche weggelassen ist, angeordnet sind.
  • In jedem Zellbereich 8 sind mehrere Leistungstransistorzellen 11 angeordnet in der ersten Richtung X, in der sich die Gate-Finger 7B erstrecken. Insbesondere sind mehrere Trench-Gate-Strukturen 10 in der Halbleiterschicht 2 ausgebildet. Jede der Trench-Gate-Strukturen 10 erstreckt sich bspw. linear in der zweiten Richtung Y. Die mehreren Trench-Gate-Strukturen 10 sind in der ersten Richtung X parallel und beabstandet voneinander angeordnet. Die Leistungstransistorzellen 11 sind zum Beispiel jeweils durch einen Abschnitt definiert, der jede der Trench-Gate-Strukturen 10 innerhalb jedes Zellbereichs 8 umfasst.
  • Die Endabschnitte jeder Trench-Gate-Struktur 10 sind jeweils mit einem Paar von äußeren Trench-Gate-Strukturen 12 verbunden (2 zeigt nur die äußeren Trench-Gate-Strukturen 12 auf einer Seite) . Dies bedingt, dass die mehreren Trench-Gate-Strukturen 10 innerhalb jedes Zellbereichs 8 über die äußeren Trench-Gate-Strukturen 12 miteinander verbunden sind. Die äußeren Trench-Gate-Strukturen 12 erstrecken sich in der ersten Richtung X linear. Die äußeren Trench-Gate-Strukturen 12 sind über Gate-herausführende Elektrodenschichten 13, die aus Polysiliziumfilmen bestehend, mit den Gate-Fingern 7B elektrisch verbunden.
  • 3 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie III-III in 2, die ein Beispiel einer Querschnittstruktur in der Nähe der Trench-Gate-Strukturen 10 zeigt. Die Halbleiterschicht 2 hat eine einzelne Kristallstruktur, welche ein n--Typhalbleitersubstrat 15 umfasst. Das Halbleitersubstrat 15 kann ein Silizium FZ-Substrat gebildet unter Verwendung eines FZ-(„floating zone“; Ziehzone)Verfahrens sein. Die n-Typverunreinigungskonzentration des Halbleitersubstrats 15 kann gleich oder größer als 4,0 × 1013 cm-3, aber gleicher oder kleiner als 2,0 × 1014 cm-3 sein. Die Dicke des Halbleitersubstrats 15 kann gleich oder größer sein als 50 µm, aber gleich oder kleiner sein als 200 µm. Ein Beispiel von n-Typverunreinigungen umfasst phosphorhaltige, arsenhaltige usw. Verunreinigungen.
  • Eine Kollektorelektrode 16 ist auf der zweiten Hauptoberfläche 2b der Halbleiterschicht 2 gebildet. Die Kollektorelektrode 16 ist elektrisch verbunden mit der zweiten Hauptoberfläche 2b der Halbleiterschicht 2. Die Kollektorelektrode 16 ist mit der zweiten Hauptoberfläche 2b der Halbleiterschicht 2 in Ohmschem Kontakt. Die Kollektorelektrode 16 ist dazu eingerichtet, ein Kollektorsignal an den aktiven Bereich 3 zu übermitteln.
  • Ein p-Typkollektorbereich 17 ist über dem Oberflächenabschnitt der zweiten Hauptoberfläche 2b der Halbleiterschicht 2 gebildet. Die p-Typverunreinigungskonzentration des Kollektorbereichs 17 kann gleich oder größer als 1,0 × 1015 cm-3, gleich oder kleiner als 1,0 × 1018 cm-3 sein. Der Kollektorbereich 17 steht mit der Kollektorelektrode 16 im Ohmschen Kontakt. Der Kollektorbereich 17 kann über dem gesamten Oberflächenabschnitt der zweiten Hauptoberfläche 2b gebildet sein. Ein Beispiel für p-Typverunreinigungen umfasst Bor.
  • Eine n-Typpufferschicht 18 ist auf dem Kollektorbereich 17 geschichtet. Die Pufferschicht 18 kann über dem gesamten Oberflächenabschnitt der zweiten Hauptoberfläche 2b der Halbleiterschicht 2 gebildet sein. Die n-Typverunreinigungskonzentration der Pufferschicht 18 ist größer als die n-Typverunreinigungskonzentration des Halbleitersubstrats 15.
  • Jede der Trench-Gate-Strukturen 10 umfasst einen Gate-Trench 20, eine Gate-Isolierschicht 21 und eine Gate-Elektrodenschicht 22. Der Gate-Trench 20 ist in der ersten Hauptoberfläche 2a der Halbleiterschicht 2 ausgebildet. Insbesondere ist der Gate-Trench 20 ausgehend von der ersten Hauptoberfläche 2a in eine vorbestimmte Tiefe innerhalb der Halbleiterschicht 2 gegraben, um in der Richtung (Normalrichtung Z) senkrecht zu der ersten Hauptoberfläche 2a sich zu erstrecken.
  • Die Breite senkrecht zu der longitudinalen Richtung des Gate-Trench 20 kann gleich oder größer als 0,5 µm, aber gleich oder kleiner als 3,0 µm (z.B. ungefähr 1,2 µm) sein. Die Breite des Gate-Trench 20 ist definiert als die Breite des Gate-Trench 20 in der ersten Richtung X. Die Breite des Gate-Trench 20 kann gleich oder größer als 0,5 µm, aber gleich oder kleiner als 1,0 µm, gleich oder größer als 1,0 µm, aber kleiner sein als 1,5 µm, gleich oder größer als 1,5 µm, aber gleich oder kleiner als 2,0 µm, gleich oder größer als 2,0 µm, aber gleich oder kleiner als 2,5 µm, oder gleich oder größer als 2,5 µm aber gleich oder kleiner als 3,0 µm sein.
  • Die Gate-Isolierschicht 21 ist als Film entlang der Innenwand des Gate-Trench 20 ausgebildet. Die Gate-Isolierschicht 21 Grenzt einen Nischenraum innerhalb des Gate-Trench 20 ab. In dieser bevorzugten Ausführungsform umfasst die Gate-Isolierschicht 21 einen Siliziumoxidfilm. Alternativ oder zusätzlich zu dem Siliziumoxidfilm kann die Gate-Isolierschicht 21 einen Siliziumnitridfilm umfassen.
  • Die Gate-Elektrodenschicht 22 ist in dem Gate-Trench 20 eingebettet, wobei die Gate-Isolierschicht 21 dazwischen angeordnet ist. Insbesondere ist die Gate-Elektrodenschicht 22 in dem Nischenraum, welcher durch die Gate-Isolierschicht 21 in dem Gate-Trench 20 abgegrenzt ist, eingebettet. Ein Gate-Signal wird zu der Gate-Elektrodenschicht 22 übermittelt. Das heißt, dass die Gate-Elektrodenschicht 22 elektrisch mit der Gate-Terminalelektrode 6 verbunden ist (siehe 1).
  • FET (Feldeffekt-Transistor)-Strukturen 30 sind auf beiden Seiten der Trench-Gate-Struktur 10 ausgebildet. Jede der FET-Strukturen 30 umfasst einen p-Typkörperbereich 31, der über einen Oberflächenabschnitt der ersten Hauptoberfläche 2a der Halbleiterschicht 2 gebildet ist. Die p-Typverunreinigungskonzentration des Körperbereichs 31 kann gleich oder größer als 1,0 × 1016 cm-3, aber gleich oder kleiner als 1,0 × 1018 cm-3 sein. Der Körperbereich 31 ist in einer Draufsicht bereichsweise ausgebildet, um sich entlang der Trench-Gate-Struktur 10 zu erstrecken. Der Körperbereich 31 ist durch die Seitenoberflächen des Gate-Trench 20 freigelegt. Der untere Abschnitt des Körperbereichs 31 ist in einer Tiefenposition zwischen der ersten Hauptoberfläche 2a der Halbleiterschicht 2 und der Unterwand des Gate-Trench 20 in der Richtung (Normalrichtung Z) senkrecht zu der ersten Hauptoberfläche 2a angeordnet.
  • Die FET-Struktur 30 umfasst einen n+-Typ-Emitter-Bereich 32, der über einem Oberflächenabschnitt des Körperbereichs 31 ausgebildet ist. Die n-Typverunreinigungskonzentration des Emitter-Bereichs 32 kann gleich oder größer als 1,0 × 1019 cm-3, aber gleich oder kleiner als 1,0 × 1021 cm-3 sein.
  • Der Emitter-Bereich 32 ist in einer Draufsicht bereichsweise ausgebildet, um sich entlang der Trench-Gate-Struktur 10 zu erstrecken. Der Emitter-Bereich 32 ist durch die erste Hauptoberfläche 2a der Halbleiterschicht 2 freigelegt. Der Emitter-Bereich 32 ist ferner durch die Seitenoberfläche des Gate-Trench 20 freigelegt. Der untere Abschnitt des Emitter-Bereichs 32 ist in einer Tiefenposition zwischen dem oberen Endabschnitt der Gate-Elektrodenschicht 22 und dem unteren Abschnitt des Körperbereichs 31 in der Richtung (Normalrichtung Z) senkrecht zu der ersten Hauptoberfläche 2a angeordnet.
  • Die FET-Struktur 30 umfasst einen p+-Typkontaktbereich 33, der sich von der ersten Hauptoberfläche 2a der Halbleiterschicht 2 durch den Emitter-Bereich 32 zu dem Körperbereich 31 erstreckt. Die p-Typverunreinigungskonzentration des Kontaktbereichs 33 ist größer als die p-Typverunreinigungskonzentration des Körperbereichs 31. Die p-Typverunreinigungskonzentration des Kontaktbereichs 33 kann gleich oder größer als 1,0 × 1019 cm-3, aber gleich oder kleiner als 1,0 × 1020 cm-3 sein.
  • Der Kontaktbereich 33 ist so positioniert, dass er den Emitter-Bereich 32 zusammen mit der Trench-Gate-Struktur 10 einzwängt. Der Kontaktbereich 33 ist durch die erste Hauptoberfläche 2a der Halbleiterschicht 2 freigelegt.
  • Die FET-Struktur 30 ist so konfiguriert, dass die Gate-Elektrodenschicht 22 den Körperbereich 31 und den Emitter-Bereich 32 gegenüberliegt, wobei die Gate-Isolierschicht 21 dazwischen ist. Ein IGBT-Kanal ist in einem Bereich des Körperbereichs 31 ausgebildet, welcher dem Gate-Trench 20 gegenüberliegt. Der Kanal ist AUS/AUS kontrolliert über ein Gate-Signal.
  • Eine Hauptoberflächenisolierschicht 25 ist auf der ersten Hauptoberfläche 2a der Halbleiterschicht 2 ausgebildet. Die Hauptoberflächenisolierschicht 25 ist als Film ausgebildet, der sich entlang der ersten Hauptoberfläche 2a erstreckt. Die Hauptoberflächenisolierschicht 25 setzt sich zu der Gate-Isolierschicht 21 fort. In dieser bevorzugten Ausführungsform umfasst die Hauptoberflächenisolierschicht 25 einen Siliziumoxidfilm. Alternativ oder zusätzlich zu dem Siliziumoxidfilm, kann die Hauptoberflächenisolierschicht 25 einen Siliziumnitridfilm umfassen.
  • Eine isolierende Zwischenschicht 26 ist auf der Hauptoberflächenisolierschicht 25 ausgebildet. Die isolierende Zwischenschicht 26 ist als Film entlang der ersten Hauptoberfläche 2a der Halbleiterschicht 2 ausgebildet. Die isolierende Zwischenschicht 26 kann als Siliziumoxid oder Siliziumnitrid umfassen. Die isolierende Zwischenschicht 26 kann PSG (Phosphorsilikatglas) und/oder BPSG (Borphosphorsilikatglas) als ein Beispiel für ein Siliziumoxid umfassen. Die isolierende Zwischenschicht 26 kann ein Schichtfilm sein, in welchem eine PSG-Schicht und eine BPSG-Schicht in dieser Reihenfolge ausgehend von der Seite der ersten Hauptoberfläche 2a geschichtet sind.
  • Eine Emitter-Kontaktöffnung 35 ist in der isolierenden Zwischenschicht 26 angeordnet. Der Emitter-Bereich 32 und der Kontaktbereich 33 sind durch die Emitter-Kontaktöffnung 35 zwischen den benachbarten Trench-Gate-Strukturen 10 freigelegt.
  • Eine Emitter-Terminalelektrode 5 ist auf der isolierenden Zwischenschicht 26 angeordnet. Die Emitter-Terminalelektrode 5 kann bestehen aus zumindest einem Typ eines Materials von Aluminium, Kupfer, Al-Si-Cu (Aluminium-Silizium-Kupfer)-Legierung, Al-Si (Aluminium-Silizium)-Legierung und Al-Cu (Aluminium-Kupfer)-Legierung. Die Emitter-Terminalelektrode 5 kann eine einschichtige Struktur umfassen, welche einen Typ von Material von den leitenden Materialien umfasst. Die Emitter-Terminalelektrode 5 kann eine geschichtete Struktur aufweisen, in welcher zumindest zwei der Typen von Materialien unter den leitenden Materialien in irgendeiner Reihenfolge geschichtet sind.
  • Die Emitter-Terminalelektrode 5 dringt von oberhalb isolierenden Zwischenschicht 26 in die Emitter-Kontaktöffnung 35 ein. Das heißt, dass die Emitter-Terminalelektrode 5 mit dem Emitter-Bereich 32 und dem Kontaktbereich 33 in der Emitter-Kontaktöffnung 35 elektrisch verbunden ist.
  • Die Gate-Terminalelektrode 6, die Anoden-Terminalelektrode 37 und die Kathoden-Terminalelektrode 38, gezeigt in 1, sind auch auf der isolierenden Zwischenschicht 26 ausgebildet. Diese können mit den gleichen leitenden Materialien wie die Emitter-Terminalelektrode 5 ausgebildet sein.
  • 4 ist eine vergrößerte Draufsicht zur Darstellung eines Konfigurationsbeispiels des temperaturempfindlichen Diodenbereichs 9 und 5 ist ein elektrischer Schaltplan, welches eine elektrische Konfiguration des temperaturempfindlichen Diodenbereichs 9 zeigt. 6 ist eine Querschnittsansicht, die ein Strukturbeispiel entlang der Linie VI-VI in 4 zeigt.
  • Der temperaturempfindliche Diodenbereich 9 umfasst einen temperaturempfindlichen Diodensensor 41 und eine schützende Vorrichtung oder ein Schutzelement 42. Der temperaturempfindliche Diodensensor 41 umfasst eine erste Reihenschaltung 81 bestehend aus einer Reihe von mehreren ersten Dioden 43, die in der Vorwärtsrichtung in Reihe geschaltet sind. Jede der ersten Dioden 43 ist ein Beispiel für eine Sensordiode. Die mehreren ersten Dioden 43 sind so angeordnet, dass sie eine lineare Reihe bilden. Das Schutzelement 42 umfasst eine zweite Reihenschaltung 82 bestehend aus einer Reihe von mehreren zweiten Dioden 44, die in Reihe in der Vorwärtsrichtung verbunden sind. Jede der zweiten Dioden 44 ist ein Beispiel für eine schützende Diode. Die mehreren zweiten Dioden 44 sind so angeordnet, dass sie eine lineare Reihe bilden. Die Reihe von ersten Dioden 43 und die Reihe von zweiten Dioden 44 sind parallel zueinander. Der temperaturempfindliche Diodensensor 41 und das Schutzelement 42 sind parallel geschaltet in der Rückwärtsrichtung. Insbesondere sind die erste Reihenschaltung 81 der mehreren ersten Dioden 43, welche den temperaturempfindlichen Diodensensor 41 bilden, und die zweite Reihenschaltung 82 der mehreren zweiten Dioden 44, welche das Schutzelement 42 bilden, parallel geschaltet mit den ersten Dioden 43 und den zweiten Dioden 44 in gegenseitig umgekehrten Richtungen. Die so konfigurierte Parallelschaltung ist mit der Anoden-Terminalelektrode 37 (siehe 1) durch einen ersten Anschlussdraht 45 verbunden und mit der Kathoden-Terminalelektrode 38 (siehe 1) durch einen zweiten Anschlussdraht 46 verbunden.
  • Der temperaturempfindliche Diodenbereich 9 umfasst ferner Blinddioden 47, 48, die elektrisch isoliert von dem temperaturempfindlichen Diodensensor 41 und dem Schutzelement 42 sind. In dieser bevorzugten Ausführungsform sind eine erste Blinddiode 47 und eine zweite Blinddiode 48 vorgesehen. Die erste Blinddiode 47 ist so angeordnet, dass sie eine lineare Reihe zusammen mit den ersten Dioden 43, welche den temperaturempfindlichen Diodensensor 41 bilden, angeordnet ist. Die erste Blinddiode 47 ist an einem Ende der Reihe angeordnet. Die zweite Blinddiode 48 ist so angeordnet, dass sie eine lineare Reihe zusammen mit den zweiten Dioden 44, welche das Schutzelement 42 bildet. Die zweite Blinddiode 48 ist an einem Ende der Reihe angeordnet. In dieser bevorzugten Ausführungsform sind die erste Blinddiode 47 und die zweite Blinddiode 48 benachbart zueinander angeordnet.
  • Die Blinddioden 47, 48 sind hauptsächlich dazu ausgebildet, den leeren Raum innerhalb des temperaturempfindlichen Diodenbereichs 9 auszufüllen. Die Blinddioden 47, 48 sind daher dazu vorgesehen eine genaue Ausbildung der ersten Dioden 43 und der zweiten Dioden 44 zu erlauben, welche den temperaturempfindlichen Diodensensor 41 bzw. das Schutzelement 42 bilden.
  • Wie in 6 gezeigt, umfasst der temperaturempfindliche Diodensensor 41 eine Polysiliziumschicht 50, die auf der ersten Hauptoberfläche 2a der Halbleiterschicht 2 gebildet sind. Der temperaturempfindliche Diodensensor 41 ist gebildet, indem selektiv n-Typverunreinigungen und p-Typverunreinigungen in die Polysiliziumschicht 50 eingeführt werden.
  • Insbesondere wird die Polysiliziumschicht 50 auf der Hauptoberflächenisolierschicht 25 gebildet. Die Polysiliziumschicht 50 ist elektrisch isoliert von der Halbleiterschicht 2 durch die Hauptoberflächenisolierschicht 25. Die Dicke der Polysiliziumschicht 50 kann gleich oder größer als 0,2 µm, aber gleich oder kleiner als 1,0 µm sein.
  • Wie in 4 gezeigt, hat Polysiliziumschicht 50 in dieser bevorzugten Ausführungsform eine longitudinal rechteckige Form, die sich in der ersten Richtung X erstreckt. Ein erster Schaltkreisausbildungsbereich 51 und ein zweiter Schaltkreisausbildungsbereich 52 sind in der Polysiliziumschicht 50 definiert. Der erste Schaltkreisausbildungsbereich 51 und der zweite Schaltkreisausbildungsbereich 52 sind in einer Art definiert, dass sie in der lateralen Richtung der Polysiliziumschicht 50 voneinander beabstandet sind und sich parallel in der longitudinalen Richtung der Polysiliziumschicht 50 erstrecken.
  • In dieser bevorzugten Ausführungsform umfasst der erste Schaltkreisausbildungsbereich 51 mehrere (vier in dieser bevorzugten Ausführungsform) erste Diodenausbildungsbereiche 53 und einen ersten Blinddiodenausbildungsbereich 55. Die ersten Dioden 43 sind in dem ersten Diodenausbildungsbereiche 53 ausgebildet. Die erste Blinddiode 47 ist in dem ersten Blinddiodenausbildungsbereich 55 ausgebildet. Die mehreren ersten Diodenausbildungsbereiche 53 und der erste Blinddiodenausbildungsbereich 55 sind in einer Art definiert, dass sie voneinander in der longitudinalen Richtung (in der ersten Richtung X in dieser bevorzugten Ausführungsform) der Polysiliziumschicht 50 beabstandet (gleich beabstandet in dieser bevorzugten Ausführungsform) sind.
  • In dieser bevorzugten Ausführungsform ist jede der ersten Diodenausbildungsbereiche 53 und des ersten Blinddiodenausbildungsbereichs 55 in einer Draufsicht in einer vierseitigen Form definiert.
  • In dieser bevorzugten Ausführungsform umfasst der zweite Schaltkreisausbildungsbereich 52 mehrere (vier in dieser bevorzugten Ausführungsform) zweite Diodenausbildungsbereiche 54 und einen zweiten Blinddiodenausbildungsbereich 56. Die zweiten Dioden 44 sind in den zweiten Diodenausbildungsbereichen 54 ausgebildet. Die zweite Blinddiode 48 ist in dem zweiten Blinddiodenausbildungsbereich 56 ausgebildet. Die mehreren zweiten Diodenausbildungsbereiche 54 und der zweite Blinddiodenausbildungsbereich 56 sind in einer Art definiert, dass sie in der longitudinalen Richtung (der ersten Richtung X in dieser bevorzugten Ausführungsform) der Polysiliziumschicht 50 voneinander beabstandet sind.
  • In dieser bevorzugten Ausführungsform sind jede der zweiten Diodenausbildungsbereiche 54 und des zweiten Blinddiodenausbildungsbereichs 56 in einer Draufsicht in einer vierseitigen Form definiert.
  • 7 ist eine vergrößerte Draufsicht der ersten Blinddiode 47 und einige der ersten Dioden 43 und 8 zeigt eine vergrößerte Querschnittstruktur entlang der Linie VIII-VIII in 7. Jede der ersten Diodenausbildungsbereiche 53 und der ersten Blinddiodenausbildungsbereich 55 ist mit einem p-Typ ersten Anodenbereich 61 und einem n-Typ ersten Kathodenbereich 63 gebildet. Der erste Anodenbereich 61 ist in einem zentralen Abschnitt von jeder der ersten Diodenausbildungsbereiche 53 und des ersten Blinddiodenausbildungsbereichs 55 gebildet. In dieser bevorzugten Ausführungsform ist der erste Anodenbereich 61 durch eine erste Oberfläche 50a und eine zweite Oberfläche 50b der Polysiliziumschicht 50 freigelegt.
  • In dieser bevorzugten Ausführungsform ist der erste Anodenbereich 61 in einer Draufsicht in einer ungefähr rechteckigen Form ausgebildet. Der erste Anodenbereich 61 kann eine flächige Form haben. Der erste Anodenbereich 61 kann in einer polygonalen Form wie einer Dreieckform oder einer hexagonalen Form, einer kreisförmige Form oder einer elliptischen Form in einer Draufsicht ausgebildet sein.
  • Der erste Kathodenbereich 63 ist entlang der Umfangskante des ersten Anodenbereichs 61 ausgebildet. In dieser bevorzugten Ausführungsform ist der erste Kathodenbereich 63 in einer C-Form oder einer U-Form, welche den ersten Anodenbereich 61 in einer Draufsicht umgibt, ausgebildet. Der erste Kathodenbereich 63 kann in einer ringförmige Form ausgebildet sein, welche den gesamten ersten Anodenbereich 61 umgibt. Der erste Kathodenbereich 63 ist elektrisch verbunden, mit dem ersten Anodenbereich 61.
  • In dieser bevorzugten Ausführungsform ist der erste Kathodenbereich 63 durch eine erste Oberfläche 50a und eine zweite Oberfläche 50b der Polysiliziumschicht 50 freigelegt. Der erste Kathodenbereich 63 ist mit dem ersten Anodenbereich 61 durch die gesamte Dickenrichtung der Polysiliziumschicht 50 verbunden. Ein pn-Übergangsabschnitt 60 ist an einer Schnittstelle zwischen dem ersten Kathodenbereich 63 und dem ersten Anodenbereich 61 ausgebildet. In dieser bevorzugten Ausführungsform hat der pn-Übergangsabschnitt 60 auch in einer Draufsicht eine C-Form oder eine U-Form, weil der erste Kathodenbereich 63 in einer C-Form oder einer U-Form ausgebildet ist, so dass er den ersten Anodenbereich 61 umgibt. Wenn der erste Kathodenbereich 63 in einer ringförmigen Weise den gesamten ersten Anodenbereich 61 umgibt und mit diesem in Kontakt steht, hat der pn-Übergangsabschnitt 60 dementsprechend in einer Draufsicht eine ringförmige Form.
  • Eine erste Diode 43 ist daher in jeder der ersten Diodenausbildungsbereiche 53 gebildet, wobei der erste Anodenbereich 61 als Anode und der erste Kathodenbereich 63 als eine Kathode dient. Auch weiterhin ist in dem ersten Blinddiodenausbildungsbereich 55 die erste Blinddiode 47 gebildet, um den erste Anodenbereichn 61 und den ersten Kathodenbereich 63 zu haben. Es gilt zu beachten, dass die erste Blinddiode 47 keine elektrische Funktion hat wie oben erwähnt.
  • Die Struktur des zweiten Diodenausbildungsbereiches 54 und der zweiten Blinddiodenausbildungsbereiches 56 ist im Wesentlichen die Gleiche wie die Struktur der ersten Diodenausbildungsbereiches 53 und des ersten Blinddiodenausbildungsbereiches 55. Es gilt hier zu beachten, dass, wie in 4 gesehen werden kann, der zweite Diodenausbildungsbereich 54 eine Struktur aufweist, die aus einer Spiegelumkehrung von jedem ersten Diodenausbildungsbereichs 53 bei einem mittleren Abschnitt eines rechteckigen Bereichs resultiert, welcher die mehreren ersten Diodenausbildungsbereiche 53 in der Richtung (erste Richtung X), in welcher die mehreren ersten Dioden 43 angeordnet sind, umfasst. In ähnlicher Weise hat der zweite Blinddiodenausbildungsbereich 56 eine Struktur, die resultiert aus einer Spiegelumkehrung des ersten Blinddiodenausbildungsbereichs 55 bei einem mittleren Abschnitt des ersten Blinddiodenausbildungsbereichs 55 in der Richtung (erste Richtung X), in welcher die mehrere ersten Dioden 43 angeordnet sind.
  • Insbesondere sind jede der zweiten Diodenausbildungsbereiche 54 und des zweiten Blinddiodenausbildungsbereichs 56 mit einem p-Typ zweiten Anodenbereich 62 und einem n-Typ zweiten Kathodenbereich 64 ausgebildet. Der zweite Anodenbereich 62 ist ausgebildet in einem zentralen Abschnitt von jedem der zweiten Diodenausbildungsbereiche 54 und des zweiten Blinddiodenausbildungsbereichs 56. In dieser bevorzugten Ausführungsform ist der zweite Anodenbereich 62 durch eine erste Oberfläche 50a und eine zweite Oberfläche 50b der Polysiliziumschicht 50 freigelegt.
  • In dieser bevorzugten Ausführungsform ist der zweite Anodenbereich 62 in einer ungefähr rechteckigen Form in einer Draufsicht ausgebildet. Der zweite Anodenbereich 62 kann eine flächige Form haben. Der zweite Anodenbereich 62 kann in einer polygonalen Form wie einer Dreieckform oder einer hexagonalen Form, einer kreisförmige Form oder einer elliptischen Form in einer Draufsicht ausgebildet sein.
  • Der zweite Kathodenbereich 64 ist entlang der Umfangskante des zweiten Anodenbereichs 62 ausgebildet. In dieser bevorzugten Ausführungsform ist der zweite Kathodenbereich 64 in einer C-Form oder einerf U-Form, welche den zweiten Anodenbereich 62 in einer Draufsicht umgibt, ausgebildet. Der zweite Kathodenbereich 64 kann in einer ringförmigen Form, welche den gesamten zweiten Anodenbereich 62 umgibt, ausgebildet sein. Der zweite Kathodenbereich 64 ist elektrisch verbunden mit dem zweiten Anodenbereich 62.
  • In dieser bevorzugten Ausführungsform ist der zweite Kathodenbereich 64 durch die erste Oberfläche 50a und die zweite Oberfläche 50b der Polysiliziumschicht 50 freigelegt. Der zweite Kathodenbereich 64 ist mit dem zweiten Anodenbereich 62 durch die gesamte Dickenrichtung der Polysiliziumschicht 50 verbunden. Ein pn-Übergangsabschnitt 60 ist zwischen dem zweiten Kathodenbereich 64 und dem zweiten Anodenbereich 62 ausgebildet. In dieser bevorzugten Ausführungsform hat der pn-Übergangsabschnitt 60, auch eine C-Form oder eine U-Form in einer Draufsicht, weil der zweite Kathodenbereich 64 in einer C-Form oder einer U-Form ausgebildet ist, so dass er den zweiten Anodenbereich 62 umgibt. Wenn der zweite Kathodenbereich 64 in einer ringförmigen Weise den gesamten zweiten Anodenbereich 62 umgibt und mit diesem in Kontakt steht, hat der pn-Übergangsabschnitt 60 dementsprechend in einer Draufsicht eine ringförmige Form.
  • Jede der zweiten Dioden 44 ist daher in jedem zweiten Diodenausbildungsbereich 54 ausgebildet, wobei der zweite Anodenbereich 62 als eine Anode dient und der zweite Kathodenbereich 64 als eine Kathode dient. Weiterhin ist in dem zweiten Blinddiodenausbildungsbereich 56 die zweite Blinddiode 48 ausgebildet, um einen zweiten Anodenbereich 62 und einen zweiten Kathodenbereich 64 zu haben. Es gilt zu beachten, dass die zweite Blinddiode 48 keine elektrische Funktion hat wie oben erwähnt.
  • Bezugnehmend auf die 6 und 8, bedeckt die oben erwähnte isolierende Zwischenschicht 26 die Polysiliziumschicht 50. Eine erste Anodenöffnung 65 und eine erste Kathodenöffnung 67 sind in einem Abschnitt der isolierenden Zwischenschicht 26, welche jede der ersten Diodenausbildungsbereiche 53 bedeckt, ausgebildet.
  • Der erste Anodenbereich 61 ist durch die erste Anodenöffnung 65 freigelegt. Die erste Anodenöffnung 65 ist gebildet in einer Art, dass sie die isolierende Zwischenschicht 26 durchdringt. Wie in den 4 und 7 gezeigt, ist in dieser bevorzugten Ausführungsform die erste Anodenöffnung 65 in einer ungefähr rechteckigen Form in einer Draufsicht ausgebildet. Selbstverständlich kann die erste Anodenöffnung 65 eine flächige Form haben, nicht nur eine rechteckige Form, sondern eine polygonal Form, eine kreisförmige Form oder eine elliptischen Form. Die erste Anodenöffnung 65 kann sich auch entlang der Umfangskante des ersten Anodenbereichs 61 in einer Draufsicht bereichsweise erstrecken. In diesem Fall kann die erste Anodenöffnung 65 eine ringförmige Form wie eine kreisförmige Form, eine elliptische Form, oder eine polygonale Form in einer Draufsicht haben. Weiterhin können mehrere erste Anodenöffnungen 65 in einer Weise ausgebildet sein, dass sie in jeder der ersten Diodenausbildungsbereiche 53 beabstandet voneinander ausgebildet sind.
  • Der erste Kathodenbereich 63 von jedem ersten Diodenausbildungsbereich 53 ist durch die erste Kathodenöffnung 67 freigelegt. Die erste Kathodenöffnung 67 ist gebildet in einer Art, dass sie die isolierende Zwischenschicht 26 durchdringt. Wie in den 4 und 7 gezeigt, erstreckt sich die erste Kathodenöffnung 67 in einer Draufsicht bereichsweise entlang der Umfangskante des ersten Anodenbereichs 61. Die erste Kathodenöffnung 67 ist in einer Draufsicht in einer C-Form oder einer U-Form ausgebildet. Die erste Kathodenöffnung 67 kann eine flächige Form ohne Einschränkung auf eine C-Form oder eine U-Form haben. Die erste Kathodenöffnung 67 in einer polygonalen Form wie einer dreieckigen Form, einer vierseitigen Form oder einer hexagonalen Form, oder einer elliptischen Form in einer Draufsicht ausgebildet sein. Mehrere erste Kathodenöffnungen 67 können auch in einer Art gebildet sein, dass sie in jedem ersten Diodenausbildungsbereich 53 voneinander beabstandet sind.
  • Eine zweite Anodenöffnung 66 und eine zweite Kathodenöffnung 68 sind in einem Abschnitt der isolierenden Zwischenschicht 26, um welche jeden zweiten Diodenausbildungsbereich 54 bedeckt, ausgebildet.
  • Der zweite Anodenbereich 62 ist durch die zweite Anodenöffnung 66 freigelegt. Die zweite Anodenöffnung 66 ist in einer Art geformt, dass sie die isolierende Zwischenschicht 26 durchdringt. In dieser bevorzugten Ausführungsform ist die zweite Anodenöffnung 66 in einer ungefähr rechteckigen Form in einer Draufsicht ausgebildet. Selbstverständlich kann die zweite Anodenöffnung 66 eine flächige Form haben, nicht nur eine rechteckige Form, sondern eine polygonale Form, eine kreisförmige Form oder eine elliptische Form. Die zweite Anodenöffnung 66 kann sich in einer Draufsicht auch bereichsweise entlang der Umfangskante des zweiten Anodenbereichs 62 erstrecken. In diesem Fall kann die zweite Anodenöffnung 66 eine ringförmige Form wie eine kreisförmige Form, eine elliptische Form oder eine polygonale Form in einer Draufsicht haben. Ferner können mehrere zweite Anodenöffnungen 66 in einer Art ausgebildet sein, dass sie in jeder der zweiten Diodenausbildungsbereiche 54 beabstandet voneinander ausgebildet sind.
  • Der zweite Kathodenbereich 64 von jedem zweiten Diodenausbildungsbereich 54 ist durch die zweite Kathodenöffnung 68 freigelegt. Die zweite Kathodenöffnung 68 ist in einer Weise ausgebildet, dass sie die isolierende Zwischenschicht 26 durchdringt. Die zweite Kathodenöffnung 68 erstreckt sich in einer Draufsicht bereichsweise entlang der Umfangskante des zweiten Anodenbereichs 62. Die zweite Kathodenöffnung 68 ist in einer C-Form oder einer U-Form in einer Draufsicht ausgebildet. Die zweite Kathodenöffnung 68 kann eine flächige Form ohne Einschränkung auf eine C-Form oder eine U-Form haben. Die zweite Kathodenöffnung 68 kann in einer polygonalen Form wie einer dreieckigen Form, einer vierseitige Form oder einer hexagonalen Form, oder einer elliptischen Form in einer Draufsicht ausgebildet sein. Mehrere zweite Kathodenöffnungen 68 können auch in einer Art ausgebildet sein, dass sie in jedem zweiten Diodenausbildungsbereich 54 voneinander beabstandet sind.
  • Ein erster Diodendraht 71 ist in einem Abschnitt der isolierenden Zwischenschicht 26 ausgebildet, welcher den ersten Schaltkreisausbildungsbereich 51 bedeckt (siehe 4) . Der erste Diodendraht 71 verbindet die mehreren ersten Dioden 43 in Reihe in der Vorwärtsrichtung zwischen einem ersten Anschlussdraht 45 und einem zweiten Anschlussdraht 46. Der erste Diodendraht 71 hat einen unteren Endabschnitt, der mit dem ersten Anschlussdraht 45 verbunden ist und den anderen Endabschnitt, welcher mit dem zweiten Anschlussdraht 46 verbunden ist.
  • Der erste Diodendraht 71 kann zumindest einen Typ von Material von Aluminium, Kupfer, Al-Si-Cu (Aluminium-Silizium-Kupfer)-Legierung, Al-Si (Aluminium-Silizium)-Legierung und Al-Cu (Aluminium-Kupfer)-Legierung umfassen.
  • Insbesondere umfasst der erste Diodendraht 71 mehrere erste Anodenelektroden 73, mehrere erste Kathodenelektroden 75 und mehrere erste Verbindungselektroden 77.
  • Jede der ersten Anodenelektroden 73 ist auf einem Abschnitt der isolierenden Zwischenschicht 26 ausgebildet, welcher jeden ersten Diodenausbildungsbereiche 53 bedeckt. Die erste Anodenelektrode 73 ist in einer Draufsicht in einer ungefähr rechteckigen Form ausgebildet. Die erste Anodenelektrode 73 hat eine flächige Form. Die erste Anodenelektrode 73 kann in einer polygonalen Form wie einer dreieckigen Form, einer vierseitigen Form oder einer hexagonalen Form, einer kreisförmigen Form oder einer elliptischen Form in einer Draufsicht ausgebildet sein. Die erste Anodenelektrode 73 dringt in die erste Anodenöffnung 65 von oberhalb der isolierenden Zwischenschicht 26 ein. Die erste Anodenelektrode 73 ist elektrisch verbunden mit dem ersten Anodenbereich 61 innerhalb der ersten Anodenöffnung 65.
  • Jede der ersten Kathodenelektroden 75 ist in einem Abschnitt der isolierenden Zwischenschicht 26 ausgebildet, welcher jede der ersten Diodenausbildungsbereiche 53 bedeckt. Die erste Kathodenelektrode 75 erstreckt sich in einer Draufsicht bereichsweise entlang der ersten Anodenelektrode 73. In dieser bevorzugten Ausführungsform ist die erste Kathodenelektrode 75 in einer C-Form oder einer U-Form in einer Draufsicht ausgebildet. Die erste Kathodenelektrode 75 kann eine flächige Form ohne Einschränkung auf eine C-Form oder eine U-Form haben. Die erste Kathodenelektrode 75 kann in einer polygonalen Form wie einer dreieckigen Form, einer vierseitigen Form oder einer hexagonalen Form, einer kreisförmigen Form oder einer elliptischen Form in einer Draufsicht ausgebildet sein. Die erste Kathodenelektrode 75 dringt die erste Kathodenöffnung 67 von oberhalb der isolierenden Zwischenschicht 26 ein. Die erste Kathodenelektrode 75 ist elektrisch verbunden mit dem ersten Kathodenbereich 63 innerhalb der ersten Kathodenöffnung 67.
  • Jede der ersten Verbindungselektroden 77 ist auf einem Abschnitt der isolierenden Zwischenschicht 26 ausgebildet, welcher einen Bereich zwischen einem Paar von gegenseitig benachbarten ersten Diodenausbildungsbereichen 53 bedeckt. Die erste Verbindungselektrode 77 ist gezogen ausgehend von der ersten Kathodenelektrode 75 von einer der ersten Diodenausbildungsbereiche 53 und verbunden mit der ersten Anodenelektrode 73 von dem anderen ersten Diodenausbildungsbereich 53. In dieser bevorzugten Ausführungsform ist die erste Verbindungselektrode 77 so ausgebildet, dass sie sich bereichsweise in der longitudinalen Richtung (der ersten Richtung X in dieser bevorzugten Ausführungsform) der Polysiliziumschicht 50 in einer Draufsicht erstreckt. Die erste Verbindungselektrode 77 kann in einem Bereich zwischen einem Paar von gegenseitig benachbarten ersten Diodenausbildungsbereichen 53 linear geführt sein.
  • Eine der ersten Verbindungselektroden 77, die die in einer Endabschnittsseite in der longitudinalen Richtung der Polysiliziumschicht 50 positioniert ist, ist verbunden mit dem ersten Anschlussdraht 45. Eine der ersten Verbindungselektroden 77, die auf der anderen Endabschnittsseite in der longitudinalen Richtung der Polysiliziumschicht 50 positioniert ist, ist verbunden mit dem zweiten Anschlussdraht 46.
  • Dies bedingt, dass die erste Reihenschaltung 81 mehrere (vier in dieser bevorzugten Ausführungsform) erste Dioden 43 umfasst, welche in Reihe in der Vorwärtsrichtung verbunden sind, um in einem Bereich zwischen dem ersten Anschlussdraht 45 und dem zweiten Anschlussdraht 46 ausgebildet zu sein.
  • Eine der ersten Anodenelektroden 73 und eine der ersten Kathodenelektroden 75 sind auch in dem ersten Blinddiodenausbildungsbereich 55 ausgebildet. Jedoch sind diese weder mit anderen Dioden noch mit den Anschlussdrähten 45, 46 verbunden.
  • Ein zweiter Diodendraht 72 ist auf einem Abschnitt der isolierenden Zwischenschicht 26 ausgebildet, welcher den zweiten Schaltkreisausbildungsbereich 52 bedeckt. Der zweite Diodendraht 72 verbindet mehrere zweite Dioden 44 in Reihe in der Vorwärtsrichtung zwischen einem ersten Anschlussdraht 45 und einem zweiten Anschlussdraht 46. Der zweite Diodendraht 72 hat einen Endabschnitt, der mit dem ersten Anschlussdraht 45 verbunden ist und einen anderen Endabschnitt, der mit dem zweiten Anschlussdraht 46 verbunden ist.
  • Der zweite Diodendraht 72 kann zumindest einen Typ von Material von Aluminium, Kupfer, Al-Si-Cu (Aluminium-Silizium-Kupfer)-Legierung, Al-Si (Aluminium-Silizium)-Legierung und Al-Cu (Aluminium-Kupfer)-Legierung umfassen.
  • Insbesondere umfasst der zweite Diodendraht 72 mehrere zweite Anodenelektroden 74, mehrere zweite Kathodenelektroden 76 und mehrere zweite Verbindungselektroden 78.
  • Jede der zweiten Anodenelektroden 74 ist auf einem Abschnitt der isolierenden Zwischenschicht 26 ausgebildet, welche jeden zweiten Diodenausbildungsbereich 54 bedeckt. Die zweite Anodenelektrode 74 ist ausgebildet in einer ungefähr rechteckigen Form in einer Draufsicht. Die zweite Anodenelektrode 74 hat eine flächige Form. Die zweite Anodenelektrode 74 kann in einer polygonalen Form wie einer dreieckigen Form, einer vierseitigen Form, oder einer hexagonalen Form, einer kreisförmigen Form, oder einer elliptischen Form in einer Draufsicht ausgebildet sein. Die zweite Anodenelektrode 74 dringt in die zweite Anodenöffnung 66 von oberhalb der isolierenden Zwischenschicht 26. Die zweite Anodenelektrode 74 ist elektrisch verbunden mit dem zweiten Anodenbereich 62 innerhalb der zweiten Anodenöffnung 66.
  • Jede der zweiten Anodenelektroden 76 ist auf einem Abschnitt der isolierenden Zwischenschicht 26 ausgebildet, welcher jeden zweiten Diodenausbildungsbereich 54 bedeckt. Die zweite Kathodenelektrode 76 erstreckt sich in einer Draufsicht bereichsweise entlang der zweiten Anodenelektrode 74. In dieser bevorzugten Ausführungsform ist die zweite Kathodenelektrode 76 in einer C-Form oder einer U-Form in einer Draufsicht ausgebildet. Die zweite Kathodenelektrode 76 kann eine flächige Form ohne Einschränkung auf eine C-Form oder eine U-Form haben. Die zweite Kathodenelektrode 76 kann in einer polygonalen Form wie einer dreieckigen Form, einer vierseitigen Form, oder einer hexagonalen Form, einer kreisförmigen Form, oder einer elliptischen Form in einer Draufsicht ausgebildet sein. Die zweite Kathodenelektrode 76 dringt in die zweite Kathodenöffnung 68 von oberhalb der isolierenden Zwischenschicht 26 ein. Die zweite Kathodenelektrode 76 ist elektrisch verbunden mit dem zweiten Kathodenbereich 64 innerhalb der zweiten Kathodenöffnung 68.
  • Jede der zweiten Verbindungselektroden 78 ist auf einem Abschnitt der isolierenden Zwischenschicht 26 ausgebildet, welcher einen Bereich zwischen den gegenseitig benachbarten zweiten Diodenausbildungsbereichen 54 bedeckt. Die zweite Verbindungselektrode 78 ist ausgehend von der zweiten Kathodenelektrode 76 von einer der zweiten Diodenausbildungsbereiche 54 gezogen und ist verbunden mit der zweiten Anodenelektrode 74 des anderen zweiten Diodenausbildungsbereichs 54. In dieser bevorzugten Ausführungsform ist die zweite Verbindungselektrode 78 so ausgebildet, dass sie sich in einer Draufsicht bereichsweise in der longitudinalen Richtung (der ersten Richtung X in dieser bevorzugten Ausführungsform) der Polysiliziumschicht 50 erstreckt. Die zweite Verbindungselektrode 78 kann in einem Bereich zwischen einem Paar von gegenseitig benachbarten zweiten Diodenausbildungsbereichen 54 linear geführt sein.
  • Eine der zweiten Verbindungselektroden 78, welche auf einer Endabschnittsseite in der longitudinalen Richtung der Polysiliziumschicht 50 positioniert ist, ist verbunden mit dem zweiten Anschlussdraht 46. Eine der zweiten Verbindungselektroden 78, welche auf der anderen Endabschnittsseite in der longitudinalen Richtung der Polysiliziumschicht 50 positioniert ist, ist verbunden mit dem ersten Anschlussdraht 45.
  • Dies bedingt, dass die zweite Reihenschaltung 82 mehrere (vier in dieser bevorzugten Ausführungsform) zweite Dioden 44 umfasst, welche in der Vorwärtsrichtung in Reihe verbunden sind, um in einem Bereich zwischen dem ersten Anschlussdraht 45 und dem zweiten Anschlussdraht 46 ausgebildet zu sein.
  • Eine der zweiten Anodenelektroden 74 und eine der zweiten Kathodenelektroden 76 sind auch in dem zweiten Blinddiodenausbildungsbereich 56 ausgebildet. Jedoch sind diese weder mit anderen Dioden noch mit Anschlussdrähten 45, 46 verbunden.
  • Wie am besten in den 7 und 8 gezeigt, ist der pn-Übergangsabschnitt 60 zwischen dem ungefähr rechteckigen ersten Anodenbereich 61 und dem ersten Kathodenbereich 63 gebildet, welcher in einer C-Form oder einer U-Form ausgebildet ist, so dass er den ersten Anodenbereich 61 umgibt. Die Durchlassspannung von jeder ersten Diode 43 hängt von der Länge des Übergangs des pn-Übergangsabschnitts 60 ab. Dementsprechend weicht die Durchlassspannung des temperaturempfindlichen Diodensensors 41 von einem beabsichtigten Wert ab, wenn die Übergangslänge (davor Länge des Übergangs) des pn-Übergangsabschnitts 60 von jeder ersten Diode 43 größer oder kleiner ist als ein geplanter Wert. Dies kann darin münden, dass die Temperatur nicht genau gemessen werden kann.
  • Einer der Faktoren für welchen die Übergangslänge des pn-Übergangsabschnitts 60 von einem geplanten Wert abweicht, ist die Genauigkeit einer Maske, die benutzt wird während eine Ionenimplantation von p-Typverunreinigungen in die Polysiliziumschicht 50. Die Maske ist in diesem Fall typischerweise eine Fotolackmaske. Die Fotolackmaske ist ausgebildet durch Freilegen einer Fotolackschicht mit einer Expositionsmaschine und einem Entwickeln des so freigelegten Fotolacks. Eine schlechte Einstellung (z.B. eine unscharfe Einstellung) der Expositionsmaschine, kann cause eine Reduktion in der Genauigkeit der Fotolackmaske hervorrufen. Selbst wenn die Expositionsmaschine sorgfältig eingestellt ist, kann der eingestellte Zustand variieren, was in einer schlechten Einstellung während einer Massenproduktion von Halbleiterbauteilen resultiert.
  • 9 zeigt ein Musterbeispiel einer Fotolackmaske 90, welche angewendet wird für p-Typverunreinigungs-Ionenimplantation. Die Fotolackmaske 90 hat eine Öffnung in einem Bereich, in welchem p-Typverunreinigungsionen implantiert werden sollen. Insbesondere umfasst die Fotolackmaske 90 ein Vorrichtungsmuster oder Elementmuster 92, welches mehrere Vorrichtungsöffnungen oder Elementöffnungen 91 hat, die zu den p+-Typkontaktbereichen 33 in dem Zellbereich 8 gehören. Die Fotolackmaske 90 umfasst auch ein Diodenmuster 94, das mehrere Diodenöffnungen 93 hat, welche zu den Anodenbereichen 61, 62 in dem temperaturempfindlichen Diodenbereich 9 gehören. Die p+-Typkontaktbereiche 33 und die Anodenbereiche 61, 62 werden daher gleichzeitig durch einen Schritt geformt, der selektive Implantation von p-Typverunreinigungsionen unter Verwendung der Fotolackmaske 90 als eine Maske umfasst.
  • Das Diodenmuster 94 umfasst ein Sensormuster 94S, welches zu den ersten Dioden 43 (Sensordioden) gehört. Das Diodenmuster 94 umfasst auch ein schützendes Muster 94P, welches zu den zweiten Dioden 44 (schützende Dioden) gehört. Das Diodenmuster 94 umfasst ferner ein Blindmuster 94D, welches zu den Blinddioden 47, 48 gehört.
  • Die Fotolackmaske 90 hat ein Muster mit einer Linienbreite von ungefähr 1 µm in einem Bereich, der zu dem Zellbereich 8 gehört. Jede Elementöffnung 91 hat zum Beispiel eine zonenartige Form, die zu jedem Kontaktbereich 33 gehört. Die Linienbreite jeder Elementöffnung 91 entspricht der Linienbreite jedes Kontaktbereichs 33, welche zum Beispiel ungefähr 1 µm beträgt.
  • Andererseits hat die Fotolackmaske 90 ein Muster mit einer Linienbreite von ungefähr 100 µm bis 200 µm in einem Bereich, der zu dem temperaturempfindlichen Diodenbereich 9 gehört. Zum Beispiel hat jede der Diodenöffnungen 93 eine rechteckige Form mit einer Größe, die derjenigen der Anodenbereiche 61, 62 entspricht, wo die langen Seiten eine Länge von 150 µm bis 200 µm (z.B. ungefähr 170 µm) haben, während die kurzen Seiten eine Länge von 120 µm bis 170 µm (z.B. ungefähr 140 µm) haben. Weiterhin ist der Raum zwischen einem Paar von Diodenöffnungen 93, die benachbart sind, in der ersten Richtung X 50 µm bis 100 µm (z.B. 70 µm). Ferner ist der Raum zwischen einem Paar von Diodenöffnungen 93, die in der zweiten Richtung Y zueinander benachbart sind, 50 µm bis 110 µm (z.B. 85 µm).
  • Es besteht daher eine 100- bis 200-fache Differenz zwischen der Linienbreite des Musters, das zu dem Zellbereich 8 gehört und Linienbreite des Musters, das zu dem temperaturempfindlichen Diodenbereich 9 gehört. Es ist daher notwendig, Vergrößerungseinstellungen zu ändern, um die Muster in den jeweiligen Regionen unter Verwendung eines Rasterelektronenmikroskops (SEM) zu erkennen.
  • Deshalb hat in dieser bevorzugten Ausführungsform die Fotolackmaske 90 ein Kontrollmuster 95 innerhalb zumindest einer der mehreren Diodenöffnungen 93.
  • Das Kontrollmuster 95 kann innerhalb einer der Diodenöffnungen 93, welche zumindest zu einer der ersten Dioden 43 gehören, angeordnet sein. Das Kontrollmuster 95 kann innerhalb einer der Diodenöffnungen 93, welche zumindest einer der zweiten Dioden 44 gehören, angeordnet sein. Wie in 9 gezeigt, kann das Kontrollmuster 95 innerhalb der Diodenöffnung 93, welche zu der ersten Blinddiode 47 gehört, angeordnet sein. Das Kontrollmuster 95 kann innerhalb der Diodenöffnung 93 angeordnet sein, welche zu der zweiten Blinddiode 48 gehört. Mehrere Kontrollmuster 95 können innerhalb einer der Diodenöffnungen 93 ausgebildet sein oder können jeweils, in einer der mehreren Diodenöffnungen 93 angeordnet sein.
  • Das Kontrollmuster 95 ist vorzugsweise bei einer Position angeordnet, die von der Öffnungskante der Diodenöffnung 93 einwärts zurückgezogen ist, so dass das Kontrollmuster 95 nicht den pn-Übergang beeinflusst.
  • Das Kontrollmuster 95 hat eine Genauigkeit, insbesondere eine Linienbreite, die in derselben Vergrößerung erkennbar ist, wie die eines Rasterelektronenmikroskops, das verwendet wird, um das Muster in dem Zellbereich 8 zu erkennen. Insbesondere hat das Kontrollmuster 95 eine Linienbreite, die gleich der des Musters in dem Zellbereich 8 ist, d.h., eine Linienbreite, die ungefähr 1 µm bis 5 µm beträgt. In dem Beispiel von 9 umfasst das Kontrollmuster 95 mehrere lineare Abschnitte 95L, die dazu ausgebildet sind, die gleiche Breite (z. B. ungefähr 1,2 µm) und eine vorbestimmte Länge (z.B. ungefähr 20 µm) zu haben, und die parallel mit dem Raum dazwischen (z.B. ungefähr 3 µm) angeordnet sind. Während 9 ein Beispiel zeigt, in welchem die geraden linearen Abschnitte 95L sich in der zweiten Richtung Y erstrecken, kann die Richtung, in welcher sich die geraden linearen Abschnitte 95L erstrecken, beliebig innerhalb einer Fläche, welche die erste Richtung X und die zweite Richtung Y umfasst, eingestellt werden. Zum Beispiel können die linearen Abschnitte 95L sich in der ersten Richtung X erstrecken.
  • Das Kontrollmuster 95 kann eine beliebige Form aufweisen, nicht nur eine gerade lineare Form, sondern eine polygonale Form, eine gekrümmte Form, eine spiralförmige Form, eine Zeichenform, usw. Mehrere Kontrollmuster 95, die jeweils verschiedene Linienbreiten aufweisen, können auch innerhalb einer von den Diodenöffnungen 93 ausgebildet sein oder können jeweils in den mehreren Diodenöffnungen 93 ausgebildet sein.
  • Linienbreite bedeutet die Breite der linearen Abschnitte eines Fotolackmusters in der Richtung senkrecht zu der, in welcher sich die linearen Abschnitte erstrecken. Wenn mehrere parallele lineare Abschnitte ausgebildet sind, kann jede der Breiten der linearen Fotolackabschnitte und des Raums zwischen den benachbarten linearen Abschnitten eine Linienbreite sein. Das heißt, wenn eine Linie-und-Raum-Maske verwendet wird als Kontrollmuster, kann entweder die Breite der Linienabschnitte oder die Breite der Raumabschnitte als Linienbreite verwendet werden.
  • Da der Fotolack verwendet zur Bildung des Kontrollmusters 95 p-Typverunreinigungsionen blockt, wird ein Kontrollverunreinigungsmuster 97, welches eine Form aufweist, der des Kontrollmusters 95 folgt, ausgebildet in der Polysiliziumschicht 50 unterhalb des Kontrollmusters 95, wie gezeigt in den 7 und 8. Das Kontrollverunreinigungsmuster 97 umfasst eine p-Typverunreinigungs-nicht implantierten Bereich, in welchen keine p-Typverunreinigungsionen durch den Fotolack, welcher die Kontrollmuster 95 bildet implantiert und einen p-Typverunreinigungs-implantierten Bereich, in welchen p-Typverunreinigungsionen durch den Fotolack des Kontrollmusters 95 implantiert sind. Der p-Typverunreinigungs-nicht implantierte Bereich kann durch einen thermischen Verbreitungsprozess nach der Ionenimplantation verschwinden (siehe 11K und 12K), oder kann als Spur bestehen bleiben, selbst nach dem thermischen Verbreitungsprozess, um das Kontrollverunreinigungsmuster 97 auszubilden.
  • In einem Bereich, der zu dem Elementmuster 92 gehört, sind p+-Typkontaktbereiche 33 (siehe 3) ausgebildet an Positionen der Elementöffnungen 91. Die Kontaktbereiche 33 dienen als ein Beispiel eines Elementverunreinigungsmusters oder eines Vorrichtungsverunreinigungsmusters.
  • 10 zeigt ein Musterbeispiel einer Fotolackmaske 100, die für n-Typverunreinigungs-Ionenimplantation angewendet wird. Die Fotolackmaske 100 hat eine Öffnung in einem Bereich, in welchen n-Typverunreinigungsionen implantiert werden. Insbesondere umfasst die Fotolackmaske 100 ein Vorrichtungsmuster oder Elementmuster 102, das mehrere Vorrichtungsöffnungen oder Elementöffnungen 101 umfasst, welche zu den n+-Typ-Emitter-Bereichen 32 in dem Zellbereich 8 gehören. Die Fotolackmaske 100 umfasst auch ein Diodenmuster 104, welches mehrere Diodenöffnungen 103 aufweist, die zu den Kathodenbereichen 63, 64 in dem temperaturempfindlichen Diodenbereich 9 gehören. Die n+-Typ-Emitter-Bereiche 32 und die Kathodenbereiche 63, 64 werden deshalb gleichzeitig durch einen Schritt geformt, der selektive Implantation von n-Typverunreinigungsionen unter Verwendung einer Fotolackmaske 100 als eine Maske umfasst.
  • Das Diodenmuster 104 umfasst ein Sensormuster 104S, das zu den ersten Dioden 43 (Sensordioden) gehört. Das Diodenmuster 104 umfasst auch ein schützendes Muster 104P, welches zu den zweiten Dioden 44 (schützende Dioden) gehört. Das Diodenmuster 104 umfasst ferner ein Blindmuster 104D, das zu den Blinddioden 47, 48 gehört.
  • Die Fotolackmaske 100 hat ein Muster mit einer Linienbreite von ungefähr 1 µm in einem Bereich, der zu dem Zellbereich 8 gehört. Jede Elementöffnung 101 hat zum Beispiel eine zonenartige Form, die zu dem Emitter-Bereich 32 gehört. Die Linienbreite jeder Elementöffnung 101 entspricht der Linienbreite jedes Emitter-Bereichs 32, welche zum Beispiel ungefähr 1 µm beträgt.
  • Andererseits hat die Fotolackmaske 100 ein Muster mit einer Linienbreite von ungefähr 100 µm bis 200 µm in einem Bereich, der zu dem temperaturempfindlichen Diodenbereich 9 gehört. Zum Beispiel haben die Diodenöffnungen 103 eine Größe und Form, die der der Kathodenbereiche 63, 64 entspricht. Das heißt, in dieser bevorzugten Ausführungsform ist jede der Diodenöffnungen 103 in einer zonenförmigen Form, die eine C- oder U-flächige Form aufweist. Die zonenartige Diodenöffnung 103 hat eine Breite von 20 µm bis 30 µm (z.B. 25 µm). Weiterhin ist der Raum zwischen einem Paar von Diodenöffnungen 103, die in der ersten Richtung X benachbart zueinander sind, 30 µm bis 100 µm (z.B. 50 µm). Ferner ist der Raum zwischen einem Paar von Diodenöffnungen 93, die zueinander benachbart sind, in der zweiten Richtung Y 25 µm bis 50 µm (z.B. 35 µm).
  • Es besteht daher eine 25- bis 100-fache Differenz zwischen der Linienbreite des Musters, das zu dem Zellbereich 8 gehört und der Linienbreite des Musters, das zu dem temperaturempfindlichen Diodenbereich 9 gehört. Es ist daher notwendig, die Vergrößerungseinstellungen zu ändern, um die Muster in den jeweiligen Bereichen unter Verwendung eines Rasterelektronenmikroskops zu erkennen.
  • Deswegen hat in dieser bevorzugten Ausführungsform, die Fotolackmaske 100 ein Kontrollmuster 105 in einem Bereich der von zumindest einer der mehreren Diodenöffnungen 103 umgeben ist (auf drei Seiten in dieser bevorzugten Ausführungsform) . Mit anderen Worten wird ein Kontrollmuster 105 bereitgestellt, innerhalb eines Bereichs, der zumindest zu einem von den mehreren Anodenbereichen 61, 62 gehört.
  • Das Kontrollmuster 105 kann innerhalb eines Bereichs, der zu dem ersten Anodenbereich 61 von zumindest einer der ersten Dioden 43 gehört, gebildet sein. Das Kontrollmuster 105 kann innerhalb eines Bereichs gebildet sein, der zu dem zweiten Anodenbereich 62 von zumindest einer der zweiten Dioden 44 gehört. Wie in 10 gezeigt, kann das Kontrollmuster 105 gebildet sein innerhalb eines Bereichs, der zu dem ersten Anodenbereich 61 von der ersten Blinddiode 47 gehört. Das Kontrollmuster 105 kann gebildet sein innerhalb eines Bereichs, der zu dem zweiten Anodenbereich 62 der zweiten Blinddiode 48 gehört. Mehrere Kontrollmuster 105 können innerhalb eines Bereichs gebildet sein, der zu einer der Anodenbereiche 61, 62 gehört, oder können gebildet sein, innerhalb Bereichen, die zu mehreren Anodenbereichen 61, 62 gehören.
  • In dieser bevorzugten Ausführungsform ist das Kontrollmuster 105 außerhalb der Diodenöffnung 103 ausgebildet und angeordnet an einer Position auswärts weg von der Öffnungskante der Diodenöffnung 103, so dass das Kontrollmuster 105 den pn-Übergang nicht beeinflusst. Insbesondere ist in dem Beispiel von 10, das Kontrollmuster 105 an einer Position ausgebildet, die einwärts zurückgezogen ist von der äußeren Kante eines Bereichs, der zu den Anodenbereichen 61, 62 gehört.
  • Das Kontrollmuster 105 hat eine Genauigkeit oder eine Linienbreite, die bei der gleichen Vergrößerung erkennbar ist wie die eines Rasterelektronenmikroskops, das verwendet wird, um das Muster in dem Zellbereich 8 zu erkennen. Insbesondere hat das Kontrollmuster 105 eine Linienbreite, die gleich derjenigen von dem Muster in dem Zellbereich 8 ist, d.h., eine Linienbreite von ungefähr 1 µm bis 5 µm. In dem Beispiel von 10 umfasst das Kontrollmuster 105 mehrere lineare Öffnungsabschnitte 105L, die so ausgebildet sind, dass sie die gleiche Breite (z.B. ungefähr 1,2 µm) und eine vorbestimmte Länge (z.B. ungefähr 20 µm) haben und in dem Raum dazwischen (z.B. ungefähr 3 µm) parallel angeordnet sind. Während 10 ein Beispiel zeigt, in dem die geraden linearen Öffnungsabschnitte 105L sich in der zweiten Richtung Y erstrecken, kann die Richtung, in welcher der gerade lineare Öffnungsabschnitt 105L sich erstreckt, beliebig innerhalb einer Ebene sich erstrecken, welche die erste Richtung X und die zweite Richtung Y umfasst. Zum Beispiel können sich die linearen Öffnungsabschnitte 105L in der ersten Richtung X erstrecken.
  • Das Kontrollmuster 105 kann jede beliebige Form annehmen, nicht nur eine gerade lineare Form, sondern auch eine polygonale Form, eine gekrümmte Form, eine spiralförmige Form, eine zeichenförmige Form (davor Zeichenform), usw. Mehrere Kontrollmuster 105 mit jeweils verschiedenen Linienbreiten können auch innerhalb eines Bereichs ausgebildet sein, der zu einem der Anodenbereiche 61, 62 gehört, oder können ausgebildet sein innerhalb Bereichen, die zu den mehreren Anodenbereichen 61, 62 gehören.
  • Da die linearen Öffnungsabschnitte 105L des Kontrollmusters 105 es erlauben, dass n-Typverunreinigungsionen hindurchdringen, wird ein Kontrollverunreinigungsmuster 107, welches eine Form hat, die der des Kontrollmusters 105 folgt, in der Polysiliziumschicht 50 unterhalb des Kontrollmusters 105 ausgebildet, wie gezeigt in den 7 und 8. Das Kontrollverunreinigungsmuster 107 umfasst einen n-Typverunreinigungs-implantierten Bereich, in welchen n-Typverunreinigungsionen implantiert werden durch die linearen Öffnungsabschnitte 105L des Kontrollmusters 105 und umfasst einen n-Typverunreinigungs-nicht implantierten Bereich, in welchen keine n-Typverunreinigungsionen durch den Fotolack zwischen den Öffnungsabschnitten implantiert werden. Der n-Typverunreinigungs-nicht implantierte Bereich kann durch thermische Verbreitungsprozesse nach der Ionenimplantation verschwinden (11K und 12K) oder kann als Spur verbleiben, selbst nach einem thermischen Verbreitungsprozess, um das Kontrollverunreinigungsmuster 107 auszubilden.
  • Die Kontrollmuster 95, 105, die in den jeweiligen Fotolackmasken 90, 100 vorgesehen sind, können in einer sich gegenseitig überlappenden Position ausgebildet sein, aber werden vorzugsweise ausgebildet in Positionen, die voneinander getrennt sind, wobei die Kontrollverunreinigungsmuster 97, 107 gegebenenfalls individuell bestätigt werden können.
  • In einem Bereich, der zu dem Elementmuster 102, gehört, werden n+-Typ-Emitter-Bereiche 32 an Positionen der Elementöffnungen 101 ausgebildet. Die Emitter-Bereiche 32 dienen als ein Beispiel eines Elementverunreinigungsmusters oder eines Vorrichtungsöffnungsmusters.
  • Die 11A bis 11M und 12A bis 12M sind Querschnittsansichten eines Hauptabschnitts zur Darstellung eines Verfahrens zur Herstellung eines Halbleiterbauteils 1. Die 11A bis 11M zeigen eine Querschnittstruktur eines temperaturempfindlichen Diodenbereichs 9 in mehreren Herstellungsschritten und die 12A bis 12M zeigen eine Querschnittstruktur eines Zellbereichs 8, die zu den jeweiligen Schritten gehört. Es gilt zu beachten, dass die FIGS . 11A bis 11M und 12A bis 12M nicht notwendigerweise im gleichen Maßstab gezeichnet sind.
  • Wie in den 11A und 12A gezeigt, wird ein p-Typkörperbereich 31 über einem Oberflächenabschnitt einer Seite einer ersten Hauptoberfläche 2a einer Halbleiterschicht 2 ausgebildet. Insbesondere wird der p-Typkörperbereich 31 durch selektive Implantation von p-Typverunreinigungsionen in die Halbleiterschicht 2 und anschließende thermische Bearbeitung gebildet.
  • Als Nächstes wird, wie in den 11B und 12B gezeigt, eine harte Maske 110, die eine Öffnung hat, welche zu dem Gate-Trench 20 gehört, auf der ersten Hauptoberfläche 2a der Halbleiterschicht 2 gebildet. Die harte Maske 110 wird dadurch gebildet, dass z.B., ein CVD (chemische Gasabscheidung)-Verfahren verwendet wird und besteht aus einem Siliziumoxidfilm.
  • Als Nächstes wird, wie in den 11C und 12C gezeigt, Trockenätzen durch die harte Maske 110 durchgeführt, um den Gate-Trench 20 zu öffnen. Danach wird die harte Maske 110 entfernt. Der Gate-Trench 20 kann eine Öffnungsbreite von z.B. 1 µm bis 2 µm (insbesondere 1,2 µm) haben.
  • Als Nächstes wird, wie in den 11D und 12D gezeigt, die vordere Oberfläche der Halbleiterschicht 2 thermisch oxidiert, um eine Gate-Isolierschicht 21 zu bilden. Die Gate-Isolierschicht 21 bedeckt die erste Hauptoberfläche 2a der Halbleiterschicht 2 und die Innenwandoberfläche des Trench 20. Die Gate-Isolierschicht 21, die außerhalb des Trench 20 gebildet ist, d.h. auf der ersten Hauptoberfläche 2a bildet eine Hauptoberflächenisolierschicht 25.
  • Als Nächstes wird, wie in den 11E und 12E gezeigt, ein Polysiliziumfilm 85 auf die Halbleiterschicht 2 aufgetragen, unter Verwendung eines CVD-Verfahrens mit Zusatz von n-Typverunreinigungen wie phosphorartigen Verunreinigungen. Gleichzeitig wird Polysilizium, das mit elektrischer Leitfähigkeit durch die n-Typverunreinigungen ausgestattet ist, eingebettet in den Gate-Trench 20. Der Polysiliziumfilm 85 auf der ersten Hauptoberfläche 2a der Halbleiterschicht 2 kann eine Dicke von z.B. 0,5 µm bis 1 µm (insbesondere 0, 6 µm) haben. Die Bildung des Polysiliziumfilms 85 mit einer Dicke, der Hälfte oder größer als die Hälfte der Öffnungsbreite des Gate-Trench 20 erlaubt es, dass das Polysilizium in den Gate-Trench 20 eingebettet wird.
  • Als Nächstes wie in den 11F und 12F gezeigt, wird eine Maske 111 (z.B. eine Fotolackmaske) gebildet, welche den Polysiliziumfilm 85 des temperaturempfindlichen Diodenbereichs 9 bedeckt durch welche der Polysiliziumfilm 85 rückgeätzt wird, um unnötige Abschnitte davon zu entfernen. Dies bewirkt, dass eine Gate-Elektrodenschicht 22 bestehend aus Polysilizium innerhalb des Gate-Trench 20 zurückgelassen wird. Ein Abschnitt des Polysiliziumfilms 85 der zu einer Gate-herausführenden Elektrodenschicht 13 (siehe 2) gehört, wird auch auf der Hauptoberflächenisolierschicht 25 außerhalb des Gate-Trench 20 zurückgelassen. Ferner wird in dem temperaturempfindlichen Diodenbereich 9 der Polysiliziumfilm 85 auf der Hauptoberflächenisolierschicht 25 zurückgelassen, um eine Polysiliziumschicht 50 zu bilden, während der Polysiliziumfilm 85 in den anderen Bereichen entfernt wird.
  • Als Nächstes wird, wie in den 11G und 12G gezeigt, ein Schutzfilm 86 auf der gesamten Oberfläche ausgebildet. Der Schutzfilm 86 kann ein Siliziumoxidfilm sein, der unter Verwendung eines CVD-Verfahrens gebildet wird. Der Schutzfilm 86 schützt die vordere Oberfläche der darunterliegenden Schicht während der Implantation von Verunreinigsungsionen wie als Nächstes beschrieben.
  • Als Nächstes wird, wie in den 11H und 12H gezeigt, eine Fotolackmaske 90 für p-Typverunreinigungs-Ionenimplantation gebildet. Die Fotolackmaske 90 hat eine Form beschrieben, bezüglich 9. Das heißt, dass die Fotolackmaske 90 mehrere Elementöffnungen 91 umfasst, die zu p+-Typkontaktbereichen 33 in dem Zellbereich 8 gehören und mehrere Diodenöffnungen 93 umfasst, die zu den Anodenbereichen 61, 62 in den temperaturempfindlichen Diodenbereichen 9 gehören. Ein Kontrollmuster 95 wird dann innerhalb einer Diodenöffnung 93, die zu jeder der Anodenbereiche 61, 62 von einer oder beiden der Blinddioden 47, 48 z.B. gehört, ausgebildet.
  • Die Bildung der Fotolackmaske 90 umfasst die Schritte Bilden einer Fotolackschicht, Freilegen der Fotolackschicht mit einer Expositionsmaschine und Entwickeln der freigelegten Fotolackschicht.
  • Die Fotolackmaske 90 wird mit einem halbfertigen Produkt geprüft, in welchem die Fotolackmaske 90 ausgebildet ist. Insbesondere wird ein Rasterelektronenmikroskop verwendet, um den Zellbereich 8 und den temperaturempfindlichen Diodenbereich 9 zu erkennen. Das erlaubt es zu bestätigen, dass die Dimension und die Anordnung eines Maskenmusters (Elementmuster 92), gebildet in dem Zellbereich 8 innerhalb eines vorbestimmten Verfahrensspielraums ist und dass die Dimension und Linienbreite eines Maskenmusters (Diodenmuster 94) gebildet in dem temperaturempfindlichen Diodenbereich 9 innerhalb eines vorbestimmten Verfahrensspielraums ist. Wenn die Dimension oder Anordnung des Maskenmusters in einer der beiden Regionen (davor Bereiche) nicht innerhalb des vorgeschriebenen (davor vorbestimmten) Verfahrensspielraums ist, werden die folgenden Schritte ausgelassen und das halbfertige Produkt wird ausgesondert.
  • Der Zellbereich 8 und der temperaturempfindliche Diodenbereich 9 werden beobachtet mit Rasterelektronenmikroskopen, die die gleiche Vergrößerung aufweisen. In diesem Fall wird bei der Beobachtung des temperaturempfindlichen Diodenbereichs 9, das Kontrollmuster 95 mit dem Rasterelektronenmikroskop beobachtet und seine Dimension und Anordnung wird überprüft. Ein ähnliches Kontrollmuster kann in dem Zellbereich 8 bereitgestellt werden und bei Überprüfung des Zellbereichs 8 kann auch das Kontrollmuster mit dem Rasterelektronenmikroskop untersucht werden.
  • Nach Bestätigung, dass die Fotolackmaske 90 in einer angemessenen Genauigkeit in sowohl den Zellbereich 8 als auch dem temperaturempfindlichen Diodenbereich 9 ausgebildet ist, werden durch die Fotolackmaske 90, wie in den 11I und 12I gezeigt, p-Typverunreinigungsionen, wie zum Beispiel Bor, implantiert. Die Fotolackmaske 90 wird dann abgeschält. Die p-Typverunreinigungs-Ionenimplantation kann eine einstufige Implantation oder eine mehrstufige Implantation sein.
  • Als Nächstes wird, wie in den 11J und 12J gezeigt, eine Fotolackmaske 100 zur n-Typverunreinigungs-Ionenimplantation gebildet. Die Fotolackmaske 100 hat eine Form beschrieben bezüglich 10 . Das heißt, dass die Fotolackmaske 100 Elementöffnungen 101 hat, die zu n-Typ-Emitter-Bereichen 32 in dem Zellbereich 8 gehören und Diodenöffnungen 103 hat, die zu Kathodenbereichen in dem temperaturempfindlichen Diodenbereich 9 gehören. Ein Kontrollmuster 105 wird dann bereitgestellt an einer Position, die zu jedem der Anodenbereiche 61, 62 der Blinddioden 47, 48, z.B. gehört.
  • Die Bildung der Fotolackmaske 100 umfasst die Schritte Formen einer Fotolackschicht, Freilegen der Fotolackschicht mit einer Expositionsmaschine und Entwickeln der freigelegten Fotolackschicht.
  • Die Fotolackmaske 100 wird überprüft mit einem halbfertigen Produkt, in dem die Fotolackmaske 100 gebildet ist. Insbesondere wird ein Rasterelektronenmikroskop verwendet, um den Zellbereich 8 und den temperaturempfindlichen Diodenbereich 9 zu untersuchen. Das erlaubt es zu bestätigen, dass die Dimension und die Anordnung eines Maskenmusters (Elementmuster 102), das in dem Zellbereich 8 gebildet ist, innerhalb eines vorbestimmten Verfahrensspielraums ist und dass die Dimension und die Linienbreite eines Maskenmusters (Diodenmuster 104), gebildet in dem temperaturempfindlichen Diodenbereich 9, innerhalb eines vorbestimmten Verfahrensspielraums ist. Wenn die Dimension oder Anordnung des Maskenmusters in einem der Bereiche nicht innerhalb des vorbestimmten Verfahrensspielraums ist, werden die folgenden Schritte ausgelassen und das halbfertige Produkt wird ausgesondert.
  • Der Zellbereich 8 und der temperaturempfindliche Diodenbereich 9 werden beobachtet mit Rasterelektronenmikroskopen, die die gleiche Vergrößerung aufweisen. In diesem Fall wird bei der Beobachtung des temperaturempfindlichen Diodenbereichs 9, das Kontrollmuster 105 beobachtet mit dem Rasterelektronenmikroskop und seine Dimension und Anordnung werden überprüft. Ein ähnliches Kontrollmuster kann in dem Zellbereich 8 bereitgestellt werden auch bei der Überprüfung des Zellbereichs 8, kann das Kontrollmuster mit dem Rasterelektronenmikroskop beobachtet werden.
  • Nach Bestätigung, dass die Fotolackmaske 100 in einer angemessenen Genauigkeit in sowohl dem Zellbereich 8 als auch dem temperaturempfindlichen Diodenbereich 9 ausgebildet ist, werden durch die Fotolackmaske 100, wie in den 11J und 12J gezeigt, n-Typverunreinigungsionen, wie zum Beispiel phosphorartige, arsenartige, usw. Ionen, implantiert. Die Fotolackmaske 100 wird dann abgeschält. Die n-Typverunreinigungs-Ionenimplantation kann eine einstufige Implantation oder eine mehrstufige Implantation sein.
  • Als Nächstes wird, wie in den 11K und 12K gezeigt, eine thermische Bearbeitung („drive-in“; Eintreibung) durchgeführt, wobei Verunreinigungsionen, die in der Halbleiterschicht 2 implantiert sind, verbreitet werden und wobei Verunreinigungsionen, die in der Polysiliziumschicht 50 implantiert sind, verbreitet werden. Dies hat zur Folge, dass p+-Typkontaktbereiche 33 und n+-Typ-Emitter-Bereiche 32 innerhalb der Körperbereich 31 der Halbleiterschicht 2 ausgebildet werden. Außerdem werden p-Typ Anodenbereiche 61, 62 und n-Typ Kathodenbereiche 63, 64 innerhalb der Polysiliziumschicht 50 ausgebildet, zwischen welchen ein pn-Übergangsabschnitt 60 ausgebildet wird.
  • Darauffolgend wird, wie in den 11L und 12L gezeigt, eine Fotolackmaske 112 zur Trennung der Polysiliziumschicht 50 ausgebildet. Ätzen durch die Fotolackmaske 112 wird durchgeführt zur Trennung der Polysiliziumschicht 50 in zwei??? (es hieß „into“) Bereiche von individuellen Dioden 43, 44, 47, 48. Die Fotolackmaske 112 wird dann abgeschält.
  • Darauffolgend wird, wie in den 11M und 12M gezeigt, eine isolierende Zwischenschicht 26 ausgebildet, und es werden eine Emitter-Kontaktöffnung 35, Anodenöffnungen 65, 66, Kathodenöffnungen 67, 68 usw. gebildet, in einer Weise, dass sie die isolierende Zwischenschicht 26 und den Schutzfilm 86 durchdringen.
  • Darauffolgend wird, wie in den 3 und 8 gezeigt, ein Elektrodenfilm 87 auf der isolierenden Zwischenschicht 26 unter Verwendung von z.B. einem Sputter-Verfahren ausgebildet. Der Elektrodenfilm 87 umfasst z.B. einen Barrierenfilm 88 und einen Hauptelektrodenfilm 89, der auf dem Barrierenfilm 88 geschichtet ist. Der Elektrodenfilm 87 wird geätzt, um eine Gate-Terminalelektrode 6, eine Emitter-Terminalelektrode 5 und Diodendrähte 71, 72 (Anodenelektroden 73, 74, Kathodenelektroden 75, 76 und Verbindungselektroden 77, 78) auszubilden. Der Barrierenfilm 88 kann z.B. Titan und/oder Titannitrid umfassen. Insbesondere kann er eine einschichtige Struktur aufweisen, die eine Titanschicht oder eine Titannitridschicht umfasst oder eine laminierte (davor geschichtete) Struktur aufweisen, in welcher eine Titanschicht und eine Titannitridschicht geschichtet sind. Der Hauptelektrodenfilm 89 kann zumindest einen Typ vonMterial von Aluminium, Kupfer, Al-Si-Cu (Aluminium-Silizium-Kupfer)-Legierung, Al-Si (Aluminium-Silizium)-Legierung und Al-Cu (Aluminium-Kupfer)-Legierung umfassen.
  • Ferner werden p-Typverunreinigungsionen in der rückseitigen Oberflächenseite des Halbleitersubstrats 15 eingeführt und thermisch verbreitet, um einen Kollektorbereich 17 auszubilden. Eine Kollektorelektrode 16 in Kontakt mit dem Kollektorbereich 17 wird dann ausgebildet mittels z.B. eines Sputter-Verfahrens. Das Materialbeispiel für die Kollektorelektrode 16 kann das Gleiche sein wie das oben erwähnte Materialbeispiel für den Hauptelektrodenfilm 89.
  • 13A ist eine schematische Querschnittsansicht zur Darstellung einer pn-Übergangsverschiebung in einem Zustand, in dem die Fotolackmaske 90 gebildet wird. Wie gezeigt in 13A, hat die Fotolackmaske 90, welche benutzt wird, um p-Typverunreinigungsionen zu implantieren, Diodenöffnungen 93, durch welche die Anodenbereiche 61, 62 freigelegt werden. Jede der Diodenöffnungen 93 hat eine Öffnungskante an einer Position, die einwärts zurückgezogen ist von der äußeren Kante der Anodenbereiche 61, 62, d.h., an der Position, an der der pn-Übergangsabschnitt 60 in einer vorbestimmten Entfernung (z.B. 0,5 µm bis 1 µm) gebildet ist. p-Typverunreinigungsionen werden implantiert in einen Bereich, der zu einer solchen Diodenöffnung 93 gehört. Die implantierten p-Typverunreinigungsionen werden dann thermisch bearbeitet, so dass sie sich verbreiten zu der Position der äußeren Kante der Anodenbereiche 61, 62, d.h., zu einer vorbestimmten pn-Übergangsposition 115.
  • In einem Freilegungsschritt während der Bildung der Fotolackmaske 90, verschlechtert sich die resultierende Fotolackmaske 90, wenn die Expositionsmaschine schlecht eingestellt ist, so dass sie z.B. unscharf eingestellt ist. Insbesondere kann sich die Öffnungskante der Diodenöffnung 93 von einer vorbestimmten Position wegschieben und/oder kann eine abgestumpfte Form haben, wie angezeigt durch die abwechselnd lange und kurz gestrichelte Linie. Dies verursacht dementsprechend, dass der Bereich zur Implantation von p-Typverunreinigungsionen und sein Profil variieren. Dementsprechend kann eine Verbreitung durch thermische Bearbeitung bewirken, dass die p-Typverunreinigungen nicht an die an die vorbestimmte pn-Übergangsposition 115 sich verbreiten oder, dass sie sich über die vorbestimmte pn-Übergangsposition 115 verbreiten. Wenn die pn-Übergangsposition derartig verschoben wird, kann die Übergangslänge des pn-Übergangsabschnitts 60 von einem geplanten Wert abweichen.
  • Wie oben erwähnt, kann die resultierende Fotolackmaske 90 durch Beobachtung der Linienbreite des Kontrollmusters 95 mit einem Rasterelektronenmikroskop bestätigt werden. Wenn die Linienbreite des Kontrollmusters 95 von einem vorbestimmten Wert innerhalb eines vorbestimmten Verfahrensspielraums (z.B. innerhalb ±1 µm und, in einigen Fällen, innerhalb ±0,1 µm) oder mehr abweicht, wird bestimmt, dass das Kontrollmuster 95 einem mangelhaften Verfahren unterzogen wurde. Eine notwendige Maßnahme wie die Einstellung der Expositionsmaschine wird dann durchgeführt.
  • 13B ist eine schematische Querschnittsansicht zur Darstellung einer pn-Übergangsverschiebung in einem Zustand, in dem die Fotolackmaske 100 gebildet wird. Wie in 13B gezeigt, hat die Fotolackmaske 100, welche benutzt wird, wenn n-Typverunreinigungsionen implantiert werden, Diodenöffnungen 103 durch welche die Kathodenbereiche 63, 64 freigelegt werden. Jede der Diodenöffnungen 103 hat eine Öffnungskante an einer Position, die einwärts zurückgezogen ist von der äußeren Kante der Kathodenbereiche 63, 64, d.h., an der Position, an welcher der pn-Übergangsabschnitt 60 innerhalb eines vorbestimmten Abstands (davor Entfernung) (z.B. 0,5 µm bis 1 µm) gebildet ist. n-Typverunreinigungsionen werden in den Bereich implantiert, der zu einer solchen Diodenöffnung 103 gehört. Die implantierten n-Typverunreinigungsionen werden dann thermisch bearbeitet, so dass sie zu den Position der äußeren Kante der Kathodenbereiche 63, 64 sich verbreiten, d.h. zu einer vorbestimmten pn-Übergangsposition 115.
  • In einem Freilegungsschritt, während der Bildung der Fotolackmaske 100, verschlechtert sich die resultierende Fotolackmaske 100, wenn die Expositionsmaschine schlecht eingestellt ist, so dass sie z.B. unscharf eingestellt ist. Insbesondere kann die Öffnungskante der Diodenöffnung 103 sich verschieben von einer vorbestimmten Position und/oder kann eine abgestumpfte Form haben, wie angezeigt durch die abwechselnd lang und kurz gestrichelte Linie. Dies verursacht dementsprechend, dass der Bereich zur Implantation von n-Typverunreinigungsionen und das Profil davon variieren. Als Folge davon kann die Verbreitung durch thermische Bearbeitung verursachen, dass die n-Typverunreinigungen nicht an die vorbestimmte pn-Übergangsposition 115 sich verbreiten oder sich über die vorbestimmte pn-Übergangsposition 115 hinaus verbreiten. Wenn die pn-Übergangsposition derart verschoben ist, kann die Übergangslänge des pn-Übergangsabschnitts 60 von einem geplanten Wert abweichen.
  • Wie oben erwähnt, kann die resultierende Fotolackmaske 100 durch Beobachtung der Linienbreite des Kontrollmusters 105 mit einem Rasterelektronenmikroskop bestätigt werden. Wenn die Linienbreite des Kontrollmusters 105 von dem vorbestimmten Wert innerhalb eines vorbestimmten Verfahrensspielraums (z.B. innerhalb von ±1 µm und in einigen Fällen von innerhalb ±0, 1 µm) und mehr abweicht, wird bestimmt, dass das Kontrollmuster 105 einem mangelhaften Verfahren unterzogen wurde. Eine notwendige Maßnahme wie die Einstellung der Expositionsmaschine wird dann durchgeführt.
  • Die Variation in der Übergangslänge des pn-Übergangsabschnitts 60 bewirkt, dass die Durchlassspannungscharakteristika von jeder ersten Diode 43 als einer Sensordiode variieren und bewirkt dementsprechend, dass die Durchlassspannungscharakteristika des temperaturempfindlichen Diodensensors 41 variieren. Zum Beispiel kann die Durchlassspannung des temperaturempfindlichen Diodensensors 41 abweichen von einem geplanten Wert, um ungefähr ±5 mV und die Steigung der Strom-Spannungs-Charakteristika (IV-Charakteristika) kann auch abweichen von einem geplanten Wert. Dementsprechend kann der temperaturempfindliche Diodensensor 41 die Temperatur ungenau erfassen.
  • In dieser bevorzugten Ausführungsform ist es möglich, das Halbleiterbauteil 1 herzustellen, während in angebrachter Weise der Einstellungszustand der Expositionsmaschine usw. überprüft wird, da die resultierende Fotolackmasken 90, 100 im Detail überprüft werden kann, selbst in dem temperaturempfindlichen Diodenbereich 9. Dies erlaubt es, das Ertragsproblem wegen mangelhafter Bildung von einem temperaturempfindlichen Diodensensor 41 zu reduzieren.
  • Folglich werden in dem Herstellungsverfahren, gemäß dieser bevorzugten Ausführungsform, Leistungstransistorzellen 11, welche Halbleiterelemente oder Vorrichtungen sind, die während des Betriebes Hitze erzeugen, gebildet in dem aktiven Bereich 3 der Halbleiterschicht 2 (Halbleitersubstrat 15) und ein temperaturempfindlicher Diodensensor 41, der dazu eingerichtet ist, eine Temperatur zu erfassen, wird gebildet in dem temperaturempfindlichen Diodenbereich 9 der Halbleiterschicht 2 (Halbleitersubstrat 15). Das Herstellungsverfahren umfasst den Schritt Bilden einer Polysiliziumschicht 50, um den temperaturempfindlichen Diodensensor 41 in dem temperaturempfindlichen Diodenbereich 9 zu bilden. Das Herstellungsverfahren umfasst auch den Schritt Bilden einer Maske (Fotolackmaske 90), die benutzt wird, wenn p-Typverunreinigungen in die Halbleiterschicht 2 und die Polysiliziumschicht 50 eingeführt werden.
  • Die Fotolackmaske 90 hat ein Elementmuster 92. Die Fotolackmaske 90 hat ein Diodenmuster 94. Die Fotolackmaske 90 hat ein Kontrollmuster 95. Das Elementmuster 92 hat Elementöffnungen 91, durch welche Bereiche, die die Leistungstransistorzellen 11 (Halbleiterelemente oder Vorrichtungen) (Bereiche zugehörig zu den p+-Typkontaktbereichen 33) bilden, in dem aktiven Bereich 3 freigelegt sind. Das Diodenmuster 94 hat Diodenöffnungen 93, durch welche ein Abschnitt des temperaturempfindlichen Diodenbereichs 9 (Bereiche zugehörig zu den Anodenbereichen 61, 62) freigelegt ist. Das Kontrollmuster 95 ist innerhalb des Diodenmusters 94 vorgesehen mit einer Größe, die kleiner ist als die der Diodenöffnungen 93. Insbesondere hat das Kontrollmuster 95 eine Linienbreite, die kleiner ist als die Linienbreite der Diodenöffnungen 93.
  • Das Herstellungsverfahren umfasst den Schritt des Einführens von p-Typverunreinigungen (Implantieren von Ionen in dieser bevorzugten Ausführungsform) in die Halbleiterschicht 2 und die Polysiliziumschicht 50 durch eine Fotolackmaske 90 wie oben beschrieben.
  • Das Herstellungsverfahren umfasst ferner den Schritt des Formens einer Maske (Fotolackmaske 100), die benutzt wird, wenn n-Typverunreinigungen in die Halbleiterschicht 2 und die Polysiliziumschicht 50 eingeführt werden.
  • Die Fotolackmaske 100 hat ein Elementmuster 102, ein Diodenmuster 104 und ein Kontrollmuster 105. Das Elementmuster 102 hat Elementöffnungen 101, durch welche Bereiche, welche die Leistungstransistorzellen 11 (Halbleiterelemente oder Vorrichtungen) (Bereiche zugehörig zu den n+-Typ-Emitter-Bereichen 32) bilden, freigelegt werden in dem aktiven Bereich 3. Das Diodenmuster 104 hat Diodenöffnungen 103, durch welche ein Abschnitt des temperaturempfindlichen Diodenbereichs 9 (Bereiche zugehörig zu den Kathodenbereichen 63, 64) freigelegt ist. Das Kontrollmuster 105 ist vorgesehen innerhalb des Diodenmusters 104 mit einer Größe, die kleiner ist als die der Diodenöffnungen 103. Insbesondere hat das Kontrollmuster 105 eine Linienbreite, die kleiner ist als die Linienbreite der Diodenöffnungen 103.
  • Das Herstellungsverfahren umfasst den Schritt des Einführens von n-Typverunreinigungen (Implantieren von Ionen in dieser bevorzugten Ausführungsform) in die Halbleiterschicht 2 und die Polysiliziumschicht 50 durch eine Fotolackmaske 100 wie oben beschrieben.
  • In dem Herstellungsverfahren ist es möglich, die resultierende Fotolackmasken 90, 100 in dem temperaturempfindlichen Diodenbereich 9 zu überprüfen durch Beobachtung der Kontrollmuster 95, 105 mit einem Elektronenmikroskop, da die Kontrollmuster 95, 105 innerhalb der Diodenmuster 94, 104 der Fotolackmasken 90, 100 gebildet sind. Insbesondere ist es möglich, die Kontrollmuster 95, 105 mit der gleichen Vergrößerung zu beobachten, wenn die Elementmuster 92 der Fotolackmaske 90 beobachtet werden, da die Kontrollmuster 95, 105 kleiner sind als die Diodenöffnungen 93, 103 (insbesondere bezüglich der Linienbreite). Das folgende Verfahren kann deshalb durchgeführt werden, nachdem rasch bestätigt wurde, dass die Fotolackmasken 90, 100 mit einer Genauigkeit innerhalb eines benötigten Verfahrensspielraums sowohl in dem Zellbereich 8 als auch in dem temperaturempfindlichen Diodenbereich 9 ausgebildet sind. Wenn der benötigten Verfahrensspielraum nicht sichergestellt ist, in einer von dem Zellbereich 8 und dem temperaturempfindlichen Diodenbereich 9, wird eine angemessene Maßnahme durchgeführt, wie die Einstellung der Expositionsmaschine. Das erlaubt es, die Anzahl mangelhafter Produkte zu reduzieren, und deshalb den Ertrag zu verbessern.
  • Insbesondere haben in dieser bevorzugten Ausführungsform die Kontrollmuster 95, 105 eine Linienbreite, die erkennbar ist, mit einem Elektronenmikroskop, das eine Vergrößerung aufweist, bei welcher die Linienbreite der Elementmuster 92, 102 beobachtet werden kann. Es ist daher möglich, die Elementmuster 92, 102 und die Kontrollmuster 95, 105 mit Elektronenmikroskopen, welche die gleiche Vergrößerung aufweisen, zu beobachten, und daher die Fotolackmasken 90, 100 rasch zu überprüfen.
  • Außerdem wird in dieser bevorzugten Ausführungsform das Kontrollmuster 95 der Fotolackmaske 90 innerhalb einer der Diodenöffnungen 93 angeordnet. Da das Kontrollmuster 95 somit innerhalb eines Bereichs, der zu einem Verunreinigungsbereich (z.B. Anodenbereiche 61, 62) gehört, welche eine der Dioden 43, 44, 47, 48 (z.B. Blinddioden 47, 48) bilden, angeordnet ist, ist es möglich, die resultierende Fotolackmaske 90 innerhalb der Bereiche, in denen die Dioden 43, 44, 47, 48 gebildet sind, zu überprüfen. Es ist daher möglich, die Dioden 43, 44, 47, 48 mit einem Grad an Genauigkeit einzubauen.
  • Weiterhin ist in dieser bevorzugten Ausführungsform das Kontrollmuster 105 der Fotolackmaske 100 außerhalb der Diodenöffnungen 103 angeordnet. Wenn die Diodenöffnungen 103 eine kleine Größe haben, erlaubt ein Anordnen des Kontrollmusters 105 außerhalb der Diodenöffnungen 103 eine Reduktion bezüglich des Einflusses des Kontrollmusters 105. Insbesondere sind in dieser bevorzugten Ausführungsform die Kathodenbereiche 63, 64, welchen die Form der Diodenöffnungen 103 entspricht, jeweils bereichsweise C-förmig oder U-förmig. Das Kontrollmuster 105 ist daher außerhalb der Diodenöffnungen 103 angeordnet. Insbesondere ist es in einem Bereich, der zu einer der Anodenbereiche 61, 62 gehört, angeordnet, welche eine relativ große Fläche haben. Das erlaubt es, dass das Kontrollmuster 105 gebildet wird ohne die Kathodenbereiche 63, 64 zu beeinflussen und keine große Auswirkung zu haben, auf die relativ großen Anodenbereiche 61, 62.
  • In dieser bevorzugten Ausführungsform sind die Dioden 43, 44, 47, 48, welche die Anodenbereiche 61, 62 und die Kathodenbereiche 63, 64 aufweisen, in dem temperaturempfindlichen Diodenbereich 9 ausgebildet. Die Kontrollmuster 95, 105 sind dann in Bereichen, die zu den Anodenbereichen 61, 62 gehören, angeordnet. Insbesondere wird eine solche Anordnung vorteilhafterweise eingesetzt, wenn die Anodenbereiche 61, 62 eine relativ große Fläche aufweisen.
  • Das Herstellungsverfahren gemäß dieser bevorzugten Ausführungsform umfasst den Schritt Formen einer Anoden-Terminalelektrode 37 und einer Kathoden-Terminalelektrode 38, welche mit dem temperaturempfindlichen Diodensensor 41 verbunden werden sollen. Die ersten Dioden 43 als Sensordioden und die Blinddioden 47, 48 sind in dem temperaturempfindlichen Diodenbereich 9 ausgebildet. Die ersten Dioden 43 (Sensordioden) sind verbunden zwischen der Anoden-Terminalelektrode 37 und der Kathoden-Terminalelektrode 38. Die Blinddioden 47, 48 sind nicht verbunden zwischen der Anoden-Terminalelektrode 37 und der Kathoden-Terminalelektrode 38. Das heißt, dass die Blinddioden 47, 48 im Wesentlichen keine elektrische Funktion haben. Die Diodenmuster 94, 104 haben Sensormuster 94S, 104S, die zu den ersten Dioden 43 (Sensordioden) gehören und Blindmuster 94D, 104D, die zu den Blinddioden 47, 48 gehören. In dieser bevorzugten Ausführungsform haben die Blindmuster 94D, 104D im Wesentlichen die gleiche Form und Größe wie die Sensormuster 94S, 104S. Die Kontrollmuster 95, 105 sind in den Blindmustern 94D, 104D eingefügt.
  • Da die Kontrollmuster 95, 105 in den Blindmustern 94D, 104D, die zu den Blinddioden 47, 48, welche im Wesentlichen keine elektrische Funktion haben, gehören, eingebettet sind, ist es möglich, die Kontrollmuster 95, 105 in dem temperaturempfindlichen Diodenbereich 9 vorzusehen, ohne dass die elektrischen Charakteristika der ersten Dioden 43 (Sensordioden) beeinflusst werden.
  • Das Herstellungsverfahren gemäß dieser bevorzugten Ausführungsform umfasst auch den Schritt Bilden einer Anoden-Terminalelektrode 37 und einer Kathoden-Terminalelektrode 38, welche mit dem temperaturempfindlichen Diodensensor 41 verbunden werden sollen. Die ersten Dioden 43 als Sensordioden und die zweiten Dioden 44 als schützende Dioden, sind gebildet in dem temperaturempfindlichen Diodenbereich 9. Die ersten Dioden 43 (Sensordioden) sind verbunden zwischen der Anoden-Terminalelektrode 37 und der Kathoden-Terminalelektrode 38. Die zweiten Dioden 44 (schützende Dioden) sind verbunden in anti-paralleler Weise zu den ersten Dioden 43 (Sensordioden) zwischen der Anoden-Terminalelektrode 37 und der Kathoden-Terminalelektrode 38. Die zweiten Dioden 44 bilden ein Schutzelement 42, welches dazu eingerichtet ist, elektrostatische Überspannung („electrostatic surge“) zu absorbieren, um den temperaturempfindlichen Diodensensor 41 zu schützen.
  • Da die elektrischen Charakteristika der zweiten Dioden 44 (schützenden Dioden) nicht die Genauigkeit der Temperaturerfassung beeinflussen, können die Kontrollmuster 95, 105 in dem Diodenmuster 94 (schützendes Muster 94P) der zweiten Dioden 44 eingefügt sein.
  • Diese bevorzugte Ausführungsform stellt ferner das Halbleiterbauteil 1 bereit. Das Halbleiterbauteil 1 umfasst die Halbleiterschicht 2 (Halbleitersubstrat 15). Das Halbleiterbauteil 1 umfasst die Leistungstransistorzelle 11 (Halbleiterelement oder Vorrichtung), die in dem aktiven Bereich 3 der Halbleiterschicht 2 umfasst ist und erzeugt Hitze während des Betriebes. Das Halbleiterbauteil 1 umfasst den temperaturempfindlichen Diodensensor 41, der in dem temperaturempfindlichen Diodenbereich 9 der Halbleiterschicht 2 umfasst ist und dazu eingerichtet ist, eine Temperatur zu erfassen. Der temperaturempfindliche Diodensensor 41 umfasst die Polysiliziumschicht 50, die in dem temperaturempfindlichen Diodenbereich 9 ausgebildet ist. Die Dioden 43, 44, 47, 48 sind in dem temperaturempfindlichen Diodenbereich 9 ausgebildet. Die Dioden 43, 44, 47, 48 umfassen die Anodenbereiche 61, 62, in welche p-Typverunreinigungen in die Polysiliziumschicht 50 eingeführt sind und die Kathodenbereiche 63, 64, in welche n-Typverunreinigungen in die Polysiliziumschicht 50 eingeführt sind. In dem temperaturempfindlichen Diodenbereich 9 sind Kontrollverunreinigungsmuster 97, 107, welche eine Linienbreite haben, die kleiner ist als die in den Anodenbereichen 61, 62 oder den Kathodenbereichen 63, 64, gebildet in der Polysiliziumschicht 50.
  • Das so konfigurierte Halbleiterbauteil 1 kann unter Verwendung der oben genannten Herstellungsverfahren gefertigt werden. Die Kontrollverunreinigungsmuster 97, 107 können verwendet werden als Qualitätskontrollindices, welche anzeigen, dass die Fertigung einem hochpräzisen Verfahren unterzogen wurde, in welchem sowohl der Zellbereich 8 als auch der temperaturempfindliche Diodenbereich 9 mit einem Elektronenmikroskop beobachtet werden, in Bezug auf die Fotolackmasken 90, 100.
  • Gemein mit der Beziehung zwischen den Kontrollmustern 95, 105 und den Elementmustern 92, 102, haben die Kontrollverunreinigungsmuster 97, 107 eine Linienbreite, die mit einem Elektronenmikroskop beobachtet werden kann, dass eine Vergrößerung aufweist, bei welcher die Linienbreite der Elementverunreinigungsmuster (Kontaktbereiche 33, Emitter-Bereiche 32, usw.), welche die Leistungstransistorzellen 11 (Halbleiterelemente oder Vorrichtungen) bilden, beobachtet werden kann.
  • Auch werden in dieser bevorzugten Ausführungsform, die Kontrollverunreinigungsmuster 97, 107 in den Anodenbereichen 61, 62 in einer Weise gebildet, die der Anordnung der Kontrollmuster 95, 105 der Fotolackmasken 90, 100 entspricht. Wenn die Kathodenbereiche 63, 64 relativ große Fläche aufweisen, können eine oder beide der Kontrollmuster 95, 105 innerhalb von Bereichen angeordnet werden, die zu den Kathodenbereichen 63, 64 gehören. In diesem Fall werden die Kontrollverunreinigungsmuster dementsprechend innerhalb der Kathodenbereiche 63, 64 gebildet.
  • Das Halbleiterbauteil 1 gemäß dieser bevorzugten Ausführungsform umfasst die Anoden-Terminalelektrode 37 und die Kathoden-Terminalelektrode 38, die mit dem temperaturempfindlichen Diodensensor 41 verbunden sind. Die Dioden, die in dem temperaturempfindlichen Diodenbereich 9 gebildet sind, umfassen die ersten Dioden 43 (Sensordioden), die zwischen der Anoden-Terminalelektrode 37 und der Kathoden-Terminalelektrode 38 verbunden sind, um den temperaturempfindlichen Diodensensor 41 zu bilden. Die Dioden, welche in dem temperaturempfindlichen Diodenbereich 9 gebildet sind, umfassen auch die Blinddioden 47, 48, die nicht verbunden sind zwischen der Anoden-Terminalelektrode 37 und der Kathoden-Terminalelektrode 38. Die Kontrollverunreinigungsmuster 97, 107 sind in den Bereichen der Blinddioden 47, 48 (z.B. Anodenbereiche 61, 62) gebildet. Dementsprechend können die temperaturempfindlichen Diodensensoren 41 die Temperatur genau erfassen, da die Kontrollverunreinigungsmuster 97, 107 nicht wesentlich die elektrischen Charakteristika der ersten Dioden 43 (Sensordioden) beeinflussen.
  • Das Halbleiterbauteil 1 gemäß dieser bevorzugten Ausführungsform umfasst die Anoden-Terminalelektrode 37 und die Kathoden-Terminalelektrode 38, die mit dem temperaturempfindlichen Diodensensor 41 verbunden sind. Die Dioden, die in dem temperaturempfindlichen Diodenbereich 9 gebildet sind, umfassen die ersten Dioden 43 (Sensordioden), die zwischen der Anoden-Terminalelektrode 37 und der Kathoden-Terminalelektrode 38 verbunden sind, um den temperaturempfindlichen Diodensensor 41 zu bilden. Die Dioden, die in dem temperaturempfindlichen Diodenbereich 9 gebildet sind, umfassen auch die zweiten Dioden 44 (schützende Dioden), welche anti-parallel zu den ersten Dioden 43 (Sensordioden) zwischen der Anoden-Terminalelektrode 37 und der Kathoden-Terminalelektrode 38 verbunden sind. Die zweiten Dioden 44 bilden das Schutzelement 42, das dazu eingerichtet elektrostatische Überspannung zu absorbieren, um den temperaturempfindlichen Diodensensor 41 zu schützen.
  • Da die elektrischen Charakteristika der zweiten Dioden 44 (schützende Dioden) nicht die Genauigkeit der Temperaturerfassung beeinflussen, können die Kontrollverunreinigungsmuster 97, 107 in Bereichen der zweiten Dioden 44 gebildet werden.
  • 14 ist eine Draufsicht zur Darstellung einer Konfiguration eines Halbleiterbauteils 120 gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Da die Konfiguration des Halbleiterbauteils 120 fast die gleiche ist die die in der oben genannten bevorzugten Ausführungsform, mit Ausnahme der Anordnung des temperaturempfindlichen Diodenbereichs 9, werden Komponenten in 14, die denen in der oben genannten bevorzugten Ausführungsform entsprechen, mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Gegebenenfalls wird auch auf die Zeichnungne verwiesen, auf welche die Beschreibung der oben genannten bevorzugten Ausführungsform verwiesen hat.
  • In dieser bevorzugten Ausführungsform ist der temperaturempfindliche Diodenbereich 9 innerhalb des aktiven Bereichs 3 in einer Art bereitgestellt, dass er von dem Zellbereich 8 umgeben wird. Das so konfigurierte Halbleiterbauteil 120 kann auch gefertigt werden mit einem Herstellungsverfahren wie oben beschrieben. Das erlaubt es, die Genauigkeit der Musterdimension und Musteranordnung der Fotolackmasken 90, 100 (siehe 9 und 10), zu bestätigen, nicht nur im Zellbereich 8, sondern auch in dem temperaturempfindlichen Diodenbereich 9 mitten im Herstellungsverfahren und damit den Ertrag zu verbessern. Eine Anordnung des temperaturempfindlichen Diodenbereichs 9 innerhalb des aktiven Bereichs 3 erlaubt es, dass der temperaturempfindliche Diodensensor 41 eine Hitzeerzeugung von dem aktiven Bereich 3 genauer zu erfassen.
  • Wie es der Fall ist, in den oben genannten bevorzugten Ausführungsformen, sind die Kontrollverunreinigungsmuster 97, 107 (siehe 7) in dem temperaturempfindlichen Diodenbereich 9 ausgebildet. Die Kontrollverunreinigungsmuster 97, 107 können ggf. mit einem Elektronenmikroskop beobachtet werden. Das erlaubt es zu bestätigen, dass das Halbleiterbauteil 120 mit einem hochpräzisen Verfahren hergestellt wurde.
  • Während die bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung bislang beschrieben worden sind, kann die vorliegende Erfindung in weiteren Formen ausgestaltet sein.
  • Zum Beispiel beschreiben die bevorzugten Ausführungsformen oben hauptsächlich ein Beispiel, in welchem die Kontrollmuster 95, 105 in den Blinddiodenausbildungsbereichen 55, 56 (Blinddiodenbereiche) angeordnet sind. Alternativ oder zusätzlich können die Kontrollmuster aber in den ersten Diodenausbildungsbereichen 53 (Sensordiodenbereiche) und/oder den zweiten Diodenausbildungsbereichen 54 (schützende Diodenbereiche) angeordnet sein.
  • Außerdem beschreiben die bevorzugten Ausführungsformen oben hauptsächlich ein Beispiel, in welchem die Kontrollmuster 95, 105 in Bereichen angeordnet sind, die zu den Anodenbereichen 61, 62 gehören. Alternativ oder zusätzlich können aber die Kontrollmuster in Bereichen angeordnet sein, die zu den Kathodenbereichen 63, 64 gehören, wie oben erwähnt. Die Kontrollmuster 95, 105, welche vorzugsweise an Positionen gebildet werden, weg von dem pn-Übergangsabschnitt 60, können in Kontakt stehen mit der Position des pn-Übergangsabschnitts 60 der Blinddioden 47, 48, wenn die Kontrollmuster 95, 105 in den Blinddiodenausbildungsbereichen 55, 56 ausgebildet sind. Ferner können innerhalb des temperaturempfindlichen Diodenbereichs 9, die Kontrollmuster in Bereichen angeordnet sein, welche weder zu den Anodenbereichen noch zu den Kathodenbereichen gehören.
  • Außerdem beschreiben die bevorzugten Ausführungsformen oben ein Beispiel, in welchem die Fotolackmaske 90, die benutzt wird für die p-Typverunreinigungs-Ionenimplantation, ein Kontrollmuster 95 hat und in welchem die Fotolackmaske 100, die benutzt wird für n-Typverunreinigungs-Ionenimplantation, das Kontrollmuster 105 hat. Jedoch kann in manchen Fällen das Kontrollmuster der Fotolackmaske 90 oder die Fotolackmaske 100 weggelassen werden. Zum Beispiel wird in der oben genannten bevorzugten Ausführungsform, das Polysilizium 50 mit zugefügten n-Typverunreinigungen gebildet sein. p-Typverunreinigungsionen und n-Typverunreinigungsionen werden implantiert in die n-Typ Polysiliziumschicht 50, um die Anodenbereiche 61, 62 und die Kathodenbereiche 63, 64 zu bilden. Das Polysilizium 50 bleibt daher n-Typ in den Bereichen, die nicht mit p-Typverunreinigungsionen implantiert werden. Dementsprechend ist die resultierende Fotolackmaske 90 für p-Typverunreinigungs-Ionenimplantation bedeutsamer für die Anordnung des pn-Übergangsabschnitts 60. Daher kann das Kontrollmuster 105 der Fotolackmaske 100, die für n-Typverunreinigungs-Ionenimplantation benutzt wird, weggelassen werden.
  • Was den Zellbereich 8 angeht, kann das Kontrollmuster (Zellbereichskontrollmuster), welches eine Linienbreite hat, die gleich ist der dem Kontaktbereich 33, dem Emitter-Bereiche 32 usw., in der Fotolackmasken 90, 100 vorgesehen sein und beobachtet werden mit einem Elektronenmikroskop, um die resultierende Fotolackmaske 90, 100 innerhalb des Zellbereichs 8 zu beurteilen.
  • Ferner können das Elementmuster 102 und das Kontrollmuster 95, 105 usw. der Fotolackmaske 90, 100 und in manchen Fällen, die Elementverunreinigungsmuster (Kontaktbereiche 33, Emitter-Bereiche 32 usw.) und die Kontrollverunreinigungsmuster 97, 107 mit einem Transmissionselektronenmikroskop untersucht werden, ohne Einschränkung auf ein Rasterelektronenmikroskop.
  • Außerdem kann in den oben genannten bevorzugten Ausführungsformen, der Kollektorbereich 17 weggelassen werden und ein MIS (Metallisolatorhalbleiter)-Typ FET-Halbleiterbauteil gebildet werden. In diesem Fall werden „Emitter“ und „Kollektor“ ersetzt durch „Source“ und „Drain“ in der Beschreibung der oben genannten bevorzugten Ausführungsformen. Eine n+-Typkontaktschicht für Ohm'sehen Kontakt wird vorzugsweise bereitgestellt zwischen der Drain-Elektrode 16 und der Halbleiterschicht 2.
  • Ferner können n-Typbereiche ersetzt werden durch -Typbereiche und umgekehrt, in der obigen Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen, da der Leitfähigkeitstyp von jedem Abschnitt des Halbleiterbauteils 1 gemäß der oben genannten bevorzugten Ausführungsform lediglich ein Beispiel darstellt.
  • Während bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung oben detailliert beschrieben wurden, handelt es sich hierbei lediglich um spezifische Beispiele, die zur Verdeutlichung des technischen Inhalts der vorliegenden Erfindung verwendet werden und die vorliegende Erfindung sollte nicht so ausgelegt werden, dass sie auf diese spezifischen Beispiele beschränkt ist und der Umfang der vorliegenden Erfindung wird nur durch die beigefügten Ansprüche begrenzt.
  • Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der japanischen Patentanmeldung Nr. 2019-115733 , eingereicht am 21. Juni 2019, von welcher der Inhalt hier durch Verweis in seiner Gesamtheit eingefügt ist.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Halbleiterbauteil
    2
    Halbleiterschicht
    3
    Aktiver Bereich
    4
    Außenbereich
    5
    Emitter-Terminalelektrode
    6
    Gate-Terminalelektrode
    7
    Gate-Draht
    8
    Zellbereich
    9
    temperaturempfindlicher Diodenbereich
    10
    Trench-Gate-Struktur
    11
    Leistungstransistorzelle
    15
    Halbleitersubstrat
    16
    Kollektorelektrode
    20
    Gate-Trench
    30
    FET-Struktur
    31
    Körperbereich
    32
    Emitter-Bereich
    33
    Kontaktbereich
    37
    Anoden-Terminalelektrode
    38
    Kathoden-Terminalelektrode
    41
    temperaturempfindlicher Diodensensor
    42
    Schutzelement
    43
    Erste Diode
    44
    Zweite Diode
    47
    Erste Blinddiode
    48
    Zweite Blinddiode
    50
    Polysiliziumschicht
    53
    Erster Diodenausbildungsbereich
    54
    Zweiter Diodenausbildungsbereich
    55
    Erster Blinddiodenausbildungsbereich
    56
    Zweiter Blinddiodenausbildungsbereich
    60:
    pn-Übergangsabschnitt
    61
    Erster Anodenbereich
    62
    Zweiter Anodenbereich
    63
    Erster Kathodenbereich
    64
    Zweite Kathodenbereich
    65
    Erste Anodenöffnung
    66
    Zweite Anodenöffnung
    67
    Erste Kathodenöffnung
    68
    Zweite Kathodenöffnung
    71
    Erster Diodendraht
    72
    Zweiter Diodendraht
    73
    Erste Anodenelektrode
    74
    Zweite Anodenelektrode
    75
    Erste Kathodenelektrode
    76
    Zweite Kathodenelektrode
    77
    Erste Verbindungselektrode
    78
    Zweite Verbindungselektrode
    81
    Erste Reihenschaltung
    82
    Zweite Reihenschaltung
    85
    Polysiliziumfilm
    90
    Fotolackmaske
    91
    Elementöffnung
    92
    Elementmuster
    93
    Diodenöffnung
    94
    Diodenmuster
    94S
    Sensormuster
    94P
    Schützendes Muster
    94D
    Blindmuster
    95
    Kontrollmuster
    95L
    Linearer Abschnitt
    97
    Kontrollverunreinigungsmuster
    100
    Fotolackmaske
    101
    Elementöffnung
    102
    Elementmuster
    103
    Diodenöffnung
    104
    Diodenmuster
    104S
    Sensormuster
    104P
    Schützendes Muster
    104D
    Blindmuster
    105
    Kontrollmuster
    105L
    Linearer Öffnungsabschnitt
    107
    Kontrollverunreinigungsmuster
    115
    Vorbestimmte pn-Übergangsposition
    120
    Halbleiterbauteil
  • 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 2017103272 [0002]
    • JP 2019115733 [0179]

Claims (13)

  1. Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauteils, in welchem ein Halbleiterelement, das während des Betriebes Hitze bzw. Wärme erzeugt, in einem aktiven Bereich eines Halbleitersubstrats gebildet wird und in welchem ein temperaturempfindlicher Diodensensor in einem temperaturempfindlichen Diodenbereich des Halbleitersubstrats gebildet wird, welcher dazu eingerichtet ist, eine Temperatur zu messen, wobei das Verfahren die Schritte umfasst: Ausbilden einer Polysiliziumschicht, welche den temperaturempfindlichen Diodensensor in dem temperaturempfindlichen Diodenbereich bildet; Ausbilden einer Maske, die ein Elementmuster mit einer Elementöffnung umfasst, durch welche ein Bereich, der das Halbleiterelement bildet, in dem aktiven Bereich freigelegt wird, ein Diodenmuster mit einer Diodenöffnung umfasst, durch welche ein Abschnitt des temperaturempfindlichen Diodenbereichs freigelegt wird, und ein Kontrollmuster umfasst, das in dem Diodenmuster mit einer Größe kleiner als die der Diodenöffnung bereitgestellt wird; und Einführen von Verunreinigungen durch die Maske in das Halbleitersubstrat und die Polysiliziumschicht.
  2. Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauteils nach Anspruch 1, wobei das Kontrollmuster eine Linienbreite aufweist, die mit einem Elektronenmikroskop erkennbar ist, welches eine Vergrößerung aufweist, bei welcher eine Linienbreite des Elementmusters erkennbar ist.
  3. Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauteils nach Anspruch 1 oder 2, ferner mit dem Schritt Beobachten des Elementmusters und des Kontrollmusters mit einem Elektronenmikroskop, welches die gleiche Vergrößerung aufweist.
  4. Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauteils nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Kontrollmuster ein Kontrollmuster umfasst, welches innerhalb der Diodenöffnung angeordnet ist.
  5. Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauteils nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Kontrollmuster ein Kontrollmuster umfasst, welches außerhalb der Diodenöffnung angeordnet ist.
  6. Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauteils nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei eine Diode, die einen Anodenbereich und einen Kathodenbereich aufweist, in dem temperaturempfindlichen Diodenbereich ausgebildet wird, und wobei das Kontrollmuster in einem Bereich, der zu dem Anodenbereich gehört, angeordnet wird.
  7. Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauteils nach einem der Ansprüche 1 bis 6, ferner mit dem Schritt Ausbilden einer Anoden-Terminalelektrode und einer Kathoden-Terminalelektrode, die mit dem temperaturempfindlichen Diodensensor zu verbinden sind, wobei eine Sensordiode, die zwischen der Anoden-Terminalelektrode und der Kathoden-Terminalelektrode zu verbinden ist, und eine Blinddiode, die nicht zwischen der Anoden-Terminalelektrode und der Kathoden-Terminalelektrode zu verbinden ist, in dem temperaturempfindlichen Diodenbereich ausgebildet werden, wobei das Diodenmuster ein Sensormuster umfasst, welches zu der Sensordiode gehört, und ein Blindmuster umfasst, welches zu der Blinddiode gehört, und wobei das Kontrollmuster in dem Blindmuster eingefügt wird.
  8. Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauteils nach einem der Ansprüche 1 bis 7, ferner mit dem Schritt Ausbilden einer Anoden-Terminalelektrode und einer Kathoden-Terminalelektrode, die mit dem temperaturempfindlichen Diodensensor zu verbinden ist, wobei eine Sensordiode, die zwischen der Anoden-Terminalelektrode und der Kathoden-Terminalelektrode zu verbinden ist, und eine schützende Diode, die zwischen der Anoden-Terminalelektrode und der Kathoden-Terminalelektrode anti-parallel zu der Sensordiode zu verbinden ist, in dem temperaturempfindlichen Diodenbereich ausgebildet werden.
  9. Halbleiterbauteil mit: einem Halbleitersubstrat; einem Halbleiterelement, das in einem aktiven Bereich des Halbleitersubstrats bereitgestellt ist und das während des Betriebes Hitze erzeugt; und einem temperaturempfindlichen Diodensensor, der in einem temperaturempfindlichen Diodenbereich des Halbleitersubstrats bereitgestellt ist und dazu eingerichtet ist, eine Temperatur zu erfassen, wobei der temperaturempfindliche Diodensensor eine Polysiliziumschicht umfasst, die in dem temperaturempfindlichen Diodenbereich ausgebildet ist, wobei eine Diode, die einen Anodenbereich umfasst, in welchem p-Typverunreinigungen in die Polysiliziumschicht eingeführt sind, und die einen Kathodenbereich umfasst, in welchem n-Typverunreinigungen in die Polysiliziumschicht eingeführt sind, in dem temperaturempfindlichen Diodenbereich ausgebildet ist, und wobei in dem temperaturempfindlichen Diodenbereich ein Kontrollverunreinigungsmuster mit einer Linienbreite kleiner als die in dem Anodenbereich oder dem Kathodenbereich in der Polysiliziumschicht ausgebildet ist.
  10. Halbleiterbauteil nach Anspruch 9, wobei das Kontrollverunreinigungsmuster eine Linienbreite aufweist, die mit einem Elektronenmikroskop erkennbar ist, welches eine Vergrößerung aufweist, bei welcher eine Linienbreite eines Elementverunreinigungsmusters, das das Halbleiterelement bildet, erkennbar ist.
  11. Halbleiterbauteil nach Anspruch 9 oder 10, wobei das Kontrollverunreinigungsmuster in zumindest einem von dem Anodenbereich und dem Kathodenbereich ausgebildet ist.
  12. Halbleiterbauteil nach einem der Ansprüche 9 bis 11, ferner mit einer Anoden-Terminalelektrode und einer Kathoden-Terminalelektrode, die mit dem temperaturempfindlichen Diodensensor verbunden sind, wobei die Diode eine Sensordiode umfasst, die zwischen der Anoden-Terminalelektrode und der Kathoden-Terminalelektrode verbunden ist, um den temperaturempfindlichen Diodensensor zu bilden, und eine Blinddiode umfasst, die nicht zwischen der Anoden-Terminalelektrode und der Kathoden-Terminalelektrode verbunden ist, und wobei das Kontrollverunreinigungsmuster in dem Bereich der Blinddiode ausgebildet ist.
  13. Halbleiterbauteil nach einem der Ansprüche 9 bis 12, ferner mit einer Anoden-Terminalelektrode und einer Kathoden-Terminalelektrode, die mit dem temperaturempfindlichen Diodensensor verbunden sind, wobei die Diode eine Sensordiode umfasst, die zwischen der Anoden-Terminalelektrode und der Kathoden-Terminalelektrode verbunden ist, um den temperaturempfindliche Diodensensor zu bilden, und eine schützende Diode umfasst, die anti-parallel zu der Sensordiode zwischen der Anoden-Terminalelektrode und der Kathoden-Terminalelektrode verbunden ist.
DE112020002974.3T 2019-06-21 2020-05-21 Halbleiterbauteil und verfahren zur herstellung eines solchen Pending DE112020002974T5 (de)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019115733 2019-06-21
JP2019-115733 2019-06-21
PCT/JP2020/020131 WO2020255617A1 (ja) 2019-06-21 2020-05-21 半導体装置およびその製造方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE112020002974T5 true DE112020002974T5 (de) 2022-03-03

Family

ID=74037244

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE112020002974.3T Pending DE112020002974T5 (de) 2019-06-21 2020-05-21 Halbleiterbauteil und verfahren zur herstellung eines solchen

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20220231011A1 (de)
JP (1) JP7116847B2 (de)
CN (1) CN114008796A (de)
DE (1) DE112020002974T5 (de)
WO (1) WO2020255617A1 (de)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017103272A (ja) 2015-11-30 2017-06-08 ルネサスエレクトロニクス株式会社 半導体装置
JP2019115733A (ja) 2012-12-26 2019-07-18 株式会社三洋物産 遊技機

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003258111A (ja) 2002-03-07 2003-09-12 Seiko Epson Corp 半導体集積回路
JP5297584B2 (ja) 2005-10-14 2013-09-25 株式会社半導体エネルギー研究所 半導体装置、半導体装置を用いた温度センサー及び半導体装置の作製方法
WO2017141560A1 (ja) 2016-02-18 2017-08-24 富士電機株式会社 絶縁ゲート半導体装置
JP7073681B2 (ja) 2017-11-07 2022-05-24 富士電機株式会社 半導体装置の製造方法および半導体装置
JP7324603B2 (ja) * 2019-03-29 2023-08-10 ローム株式会社 半導体装置

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019115733A (ja) 2012-12-26 2019-07-18 株式会社三洋物産 遊技機
JP2017103272A (ja) 2015-11-30 2017-06-08 ルネサスエレクトロニクス株式会社 半導体装置

Also Published As

Publication number Publication date
JP7116847B2 (ja) 2022-08-10
JPWO2020255617A1 (de) 2020-12-24
WO2020255617A1 (ja) 2020-12-24
US20220231011A1 (en) 2022-07-21
CN114008796A (zh) 2022-02-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE19632110C2 (de) Halbleitervorrichtung und Verfahren zur Herstellung derselben
DE19701189B4 (de) Halbleiterbauteil
DE102012207311B4 (de) Siliziumcarbid-halbleitervorrichtung und herstellungsverfahren einer siliziumcarbid-halbleitervorrichtung
DE19919955A1 (de) Halbleitervorrichtung mit hoher Spannungsfestigkeit
DE102010040842A1 (de) Halbleitervorrichtung und Verfahren zum Herstellen derselben
DE102017126853B4 (de) Halbleitervorrichtung mit Puffergebiet
DE112014005661B4 (de) Halbleitervorrichtung und Verfahren zu ihrer Herstellung
DE102014100877B4 (de) Integrierte Schaltung, Halbleitervorrichtung und Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung
DE69533134T2 (de) Leistungsbauteil hoher Dichte in MOS-Technologie
DE112013002978B4 (de) Halbleitersubstrat-Beurteilungsverfahren, Halbleitersubstrat zur Beurteilung und Halbleiterbauelement
DE102020115655B4 (de) Halbleiterbauteil und Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterbauteils
DE102023121160A1 (de) Halbleitervorrichtung und verfahren zu ihrer herstellung
DE102010039325B4 (de) Halbleiteranordnung mit einem Lasttransistor und einem Messtransistor und Verfahren zu deren Herstellung
DE112020002974T5 (de) Halbleiterbauteil und verfahren zur herstellung eines solchen
DE10222589A1 (de) Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung, das einen Schritt des Bildens eines Elementisolationsgrabens aufweist, und Halbleitervorrichtung
DE19511596B4 (de) Verfahren zum Ätzen von Halbleiterwafern
DE112021000205T5 (de) Halbleitervorrichtung
DE102020005807A1 (de) Halbleitersicherungsstruktur und verfahren zum herstellen einer halbleitersicherungsstruktur
DE102016120691B4 (de) Halbleitervorrichtung, die eine Struktur zum Schutz gegen elektrostatische Entladung enthält
DE102016104317B4 (de) Halbleitervorrichtung mit transistor einschliesslich eines bodykontaktteiles und herstellungsverfahren für die halbleitervorrichtung
DE102021116596B4 (de) Seitlich diffundierte Metalloxidhalbleitervorrichtung für elektrostatische Entladungsschutzanwendungen
DE212017000319U1 (de) Halbleiterbauelement
DE102009026722A1 (de) Verfahren zur Herstellung eines Strahlungsdetektors und Strahlungsdetektor
DE10206150B4 (de) Prozesslinieninterne Detektionsvorrichtung für Defekte in selbstjustierten Kontakten und Verfahren zur Herstellung derselben
EP2958149A1 (de) Thermodiodenelement für einen fotosensor zur infrarot-strahlungsmessung, fotosensor und verfahren zum herstellen eines thermodiodenelements

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed