DE112022000087T5 - Halbleitervorrichtung - Google Patents

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hydrogen concentration
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Motoyoshi KUBOUCHI
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Fuji Electric Co Ltd
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Abstract

Bereitgestellt wird eine Halbleitervorrichtung, die umfasst: ein Halbleitersubstrat mit Volumendonatoren, die im Halbleitersubstrat verteilt sind; einen Peak hoher Wasserstoffkonzentration, der im Halbleitersubstrat angeordnet ist und eine Wasserstoffdosis von 3×1015/cm2oder mehr aufweist; ein Hochkonzentrationsbereich, der eine Position umfasst, die in Tiefenrichtung des Halbleitersubstrats mit dem Peak hoher Wasserstoffkonzentration überlappt und der eine höhere Donatorenkonzentration als eine Volumendonatorenkonzentration aufweist; und einen Lebensdauer-Anpassabschnitt, der an einer Position angeordnet ist, die in Tiefenrichtung mit dem Peak hoher Wasserstoffkonzentration überlappt, und der eine Ladungsträger-Lebensdauer aufweist, die einen Minimalwert angibt.

Description

  • TECHNISCHER HINTERGRUND
  • 1. TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Halbleitervorrichtung.
  • 2. STAND DER TECHNIK
  • Üblicherweise ist eine Technik bekannt, bei der Protonen in ein Halbleitersubstrat implantiert werden, um einen Pufferbereich zu bilden, und Helium in das Halbleitersubstrat implantiert wird, um eine Ladungsträgerlebensdauer einzustellen (siehe z.B. Patentdokument 1).
  • Patentdokument 1: US Patentanmeldung Nr. US 2014/217463
  • TECHNISCHE AUFGABE
  • Es wird bevorzugt, eine Ausführung zu haben, bei der ein Hochkonzentrationsbereich, wie z.B. der Pufferbereich, und ein Lebensdauer-Anpassabschnitt einfach ausgebildet werden können.
  • ALLGEMEINE OFFENBARUNG
  • Um die obigen Aufgaben zu lösen, stellt die vorliegende Erfindung eine Halbleitervorrichtung bereit. Die Halbleitervorrichtung umfasst vorzugsweise ein Halbleitersubstrat mit Volumendonatoren, die im Halbleitersubstrat verteilt sind. Die Halbleitervorrichtung umfasst vorzugsweise einen Peak hoher Wasserstoffkonzentration, der im Halbleitersubstrat angeordnet ist und eine Wasserstoffdosis von 3×1015/cm2 oder mehr aufweist. Die Halbleitervorrichtung umfasst vorzugsweise ein Hochkonzentrationsbereich, der eine Position umfasst, die in Tiefenrichtung des Halbleitersubstrats mit dem Peak hoher Wasserstoffkonzentration überlappt und der eine höhere Donatorenkonzentration als eine Volumendonatorenkonzentration aufweist. Die Halbleitervorrichtung umfasst vorzugsweise einen Lebensdauer-Anpassabschnitt, der an einer Position angeordnet ist, die in Tiefenrichtung mit dem Peak hoher Wasserstoffkonzentration überlappt, und der eine Ladungsträger-Lebensdauer aufweist, die einen Minimalwert angibt.
  • Eine Wasserstoffdosis des Peaks hoher Wasserstoffkonzentration kann 1×1016/cm2 oder mehr betragen.
  • Eine chemische Wasserstoffkonzentration des Peaks hoher Wasserstoffkonzentration kann 2×1018/cm3 oder mehr betragen.
  • Eine Ladungsträger-Dichteverteilung des Hochkonzentrationsbereichs kann in Tiefenrichtung ein Tal umfassen, das an einer Position angeordnet ist, die mit dem Peak hoher Wasserstoffkonzentration überlappt, und einen neben dem Tal angeordneten Peak umfasst.
  • Eine Vielzahl der Peaks hoher Wasserstoffkonzentration kann an unterschiedlichen Positionen in Tiefenrichtung angeordnet sein.
  • Eine Ladungsträgerdichte mit einer Halbwertsbreite des Peaks hoher Wasserstoffkonzentration kann in Tiefenrichtung ein Tal oder einen Knick aufweisen.
  • Ein lokales Maximum des Ladungsträgerdichtepeaks kann an einer Position angeordnet sein, die sich von einem lokalen Maximum des Peaks hoher Wasserstoffkonzentration unterscheidet.
  • Die Halbleitervorrichtung kann eine Gatterstruktur aufweisen, die auf einer oberen Oberfläche des Halbleitersubstrats angeordnet ist. Der Peak hoher Wasserstoffkonzentration umfasst vorzugsweise einen unteren Schwanz, in dem eine chemische Wasserstoffkonzentration zu einer unteren Oberfläche des Halbleitersubstrats hin abnimmt. Der Peak hoher Wasserstoffkonzentration umfasst vorzugsweise einen oberen Schwanz, in dem die chemische Wasserstoffkonzentration steiler zur unteren Oberfläche des Halbleitersubstrats hin abnimmt als im unteren Schwanz.
  • Der Peak hoher Wasserstoffkonzentration kann in einem Bereich auf einer unteren Oberflächenseite des Halbleitersubstrats angeordnet sein.
  • Die Halbleitervorrichtung umfasst vorzugsweise einen Grabenabschnitt, der auf der oberen Oberfläche des Halbleitersubstrats angeordnet ist. Das Halbleitersubstrat kann eine kritische Tiefenposition aufweisen, wo ein integrierter Wert, der sich durch Integrieren einer Donatorenkonzentration von einem unteren Ende des Grabenabschnitts zur unteren Oberfläche des Halbleitersubstrats hin ergibt, eine kritische integrierte Konzentration des Halbleitersubstrats erreicht. Ein lokales Maximum des Peaks hoher Wasserstoffkonzentration kann näher an der unteren Oberflächenseite des Halbleitersubstrats angeordnet sein als die kritische Tiefenposition.
  • Eine Leerstellen-Dichteverteilung in Tiefenrichtung kann einen Leerstellen-Dichtepeak aufweisen, der so angeordnet ist, dass er in Tiefenrichtung mit dem Peak hoher Wasserstoffkonzentration überlappt. Die Leerstellen-Dichteverteilung umfasst vorzugsweise einen unteren flachen Abschnitt, der näher an der unteren Oberfläche es Halbleitersubstrats angeordnet ist als der Leerstellen-Dichtepeak. Die Leerstellen-Dichteverteilung umfasst vorzugsweise einen oberen flachen Abschnitt, der näher an der oberen Oberfläche des Halbleitersubstrats angeordnet ist als der Leerstellen-Dichtepeak und eine niedrigere Dichte als der untere flache Abschnitt aufweist. Eine Halbwertsbreite des Leerstellen-Dichtepeaks kann in Tiefenrichtung kleiner sein als eine Halbwertsbreite des Peaks hoher Wasserstoffkonzentration in Tiefenrichtung.
  • Die Halbleitervorrichtung umfasst vorzugsweise einen Oberflächenseiten-Donatorenpeak, der näher an der oberen Oberflächenseite des Halbleitersubstrats angeordnet ist als der Peak hoher Wasserstoffkonzentration und eine Donatorenkonzentration aufweist, die einen Peak anzeigt. Die Halbleitervorrichtung umfasst vorzugsweise einen Peak niedriger Wasserstoffkonzentration, der an einer Position angeordnet ist, die mit dem Oberflächenseiten-Donatorenpeak in Tiefenrichtung überlappt und eine Wasserstoffdosis kleiner als 3×1015/cm2 aufweist.
  • Eine Ladungsträger-Lebensdauer innerhalb einer Halbwertsbreite des Peaks niedriger Wasserstoffkonzentration kann in Tiefenrichtung keinen Minimalwert aufweisen.
  • Ein Verhältnis einer Leerstellenkonzentration zu einer Konzentration des Peaks niedriger Wasserstoffkonzentration an einer Tiefenposition, wo der Peak niedriger Wasserstoffkonzentration angeordnet ist, kann kleiner sein als ein Verhältnis einer Leerstellenkonzentration zu einer Konzentration des Peaks hoher Wasserstoffkonzentration an einer Tiefenposition, wo der Peak hoher Wasserstoffkonzentration angeordnet ist.
  • Ein Bereich der Halbwertsbreite des Peaks hoher Wasserstoffkonzentration und ein Bereich der Halbwertsbreite des Peaks niedriger Wasserstoffkonzentration können voneinander getrennt sein.
  • Die Halbleitervorrichtung umfasst vorzugsweise einen Kollektorbereich, der in Berührung mit der unteren Oberfläche des Halbleitersubstrats angeordnet ist und einen Peak der Akzeptorenkonzentration aufweist. Ein Bereich einer Halbwertsbreite des Peaks der Akzeptorenkonzentration und der Bereich der Halbwertsbreite des Peaks hoher Wasserstoffkonzentration können voneinander getrennt sein.
  • Die Zusammenfassung beschreibt nicht notwendigerweise alle notwendigen Merkmale der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. Die vorliegende Erfindung kann auch eine Unterkombination der oben beschriebenen Merkmale sein.
  • Figurenliste
    • 1 ist eine Schnittansicht, die ein Beispiel der Halbleitervorrichtung 100 dargestellt.
    • 2 illustriert eine beispielhafte Verteilung einer chemischen Wasserstoffkonzentration, einer Ladungsträgerdichte, einer Donatorenkonzentration, einer Leerstellendichte und einer Ladungsträger-Lebensdauer in Tiefenrichtung an einer Position, die durch Linie a-a in 1 angedeutet wird.
    • 3 illustriert eine andere beispielhafte Verteilung der Ladungsträgerdichte, der Leerstellendichte und der Ladungsträger-Lebensdauer an der Position, die durch Linie a-a in 1 angedeutet wird.
    • 4 illustriert eine Verteilung der Ladungsträgerdichte, der Leerstellendichte und der Ladungsträger-Lebensdauer gemäß eine, Vergleichsbeispiel.
    • 5 ist ein Beispiel einer Draufsicht der Halbleitervorrichtung 100.
    • 6 ist eine vergrößerte Ansicht eines Bereichs E in 5.
    • 7 ist eine Ansicht, die eine Beispiels eines Querschnitts b-b in 6 illustriert.
    • 8 illustriert eine beispielhafte Verteilung der chemischen Wasserstoffkonzentration, der Ladungsträgerdichte, der Leerstellendichte und der Ladungsträger-Lebensdauer in Tiefenrichtung an einer Position, die durch Linie c-c in 7 angedeutet wird.
    • 9 illustriert eine andere beispielhafte Verteilung der chemischen Wasserstoffkonzentration, der Ladungsträgerdichte, der Leerstellendichte und der Ladungsträger-Lebensdauer an der Linie c-c.
    • 10 illustriert eine andere beispielhafte Verteilung der chemischen Wasserstoffkonzentration, der Ladungsträgerdichte, der Leerstellendichte und der Ladungsträger-Lebensdauer an der Linie c-c.
    • 11 illustriert eine beispielhafte Verteilung der chemischen Wasserstoffkonzentration, der Ladungsträgerdichte, der Leerstellendichte und der Ladungsträger-Lebensdauer in Tiefenrichtung an einer Position, die durch Linie d-d in 7 angedeutet wird.
  • BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen der Erfindung beschrieben, wobei die folgenden Ausführungsbeispiel die in den Ansprüchen offenbarte Erfindung nicht einschränken. Außerdem sind nicht alle Kombinationen von Merkmalen, die in den Ausführungsbeispielen beschrieben werden, essenziell für die erfindungsgemäße Lösung.
  • Wie in der vorliegenden Beschreibung verwendet, wird eine Seite in Richtung parallel zu einer Tiefenrichtung eines Halbleitersubstrats als „obere“ und die andere Seite als „untere“ bezeichnet. Eine Oberfläche von zwei Hauptflächen eines Substrats, eine Schicht oder ein anderes Element wird als eine obere Oberfläche und die andere Oberfläche als eine untere Oberfläche bezeichnet. Die „untere“ Richtung und „obere“ Richtung sind nicht auf eine Richtung der Schwerkraft oder auf eine Richtung, in der eine Halbleitervorrichtung montiert ist, beschränkt.
  • In der vorliegenden Beschreibung können technische Sachverhalte unter Verwendung orthogonaler Koordinatenachsen X, Y und Z beschrieben werden. Die orthogonalen Koordinatenachsen bezeichnen lediglich relative Positionen von Komponenten und schränken nicht auf eine bestimmte Richtung ein. Beispielsweise ist die Z-Achse nicht ausschließlich auf die Höhenrichtung relativ zum Boden beschränkt. Eine +Z-Richtung und eine -Z-Richtung sind einander entgegengesetzte Richtungen. Wenn die Z-Achsen-Richtung ohne Vorzeichen beschrieben wird, wird auf eine Richtung parallel zur +Z-Achse und zur -Z-Achse Bezug genommen.
  • In der vorliegenden Beschreibung werden orthogonalen Achsen parallel zur oberen Oberfläche und zur unteren Oberfläche des Halbleitersubstrats als die X-Achse und die Y-Achse bezeichnet. Außerdem wird die Achse senkrecht zur oberen Oberfläche und zur unteren Oberfläche des Halbleitersubstrats als die Z-Achse definiert. In der vorliegenden Beschreibung kann die Richtung der Z-Achse als die Tiefenrichtung bezeichnet werden. Außerdem kann in der vorliegenden Beschreibung eine Richtung parallel zur oberen Oberfläche und zur unteren Oberfläche des Halbleitersubstrats, einschließlich der X-Achse und der Y-Achse, als eine horizontale Richtung bezeichnet werden. Falls in der vorliegenden Beschreibung auf eine obere Oberflächenseite des Halbleitersubstrats Bezug genommen wird, bezeichnet die obere Oberflächenseite einen Bereich von der Mitte zur oberen Oberfläche in Tiefenrichtung des Halbleitersubstrats. Falls auf eine untere Oberflächenseite des Halbleitersubstrats Bezug genommen wird, bezeichnet die untere Oberflächenseite einen Bereich von der Mitte zur unteren Oberfläche in Tiefenrichtung des Halbleitersubstrats.
  • In der vorliegenden Beschreibung können die Begriffe „gleich“ oder „selbe“ einen Fall bezeichnen, bei dem ein Fehler aufgrund einer Abweichung bei der Herstellung oder dergleichen enthalten ist. Der Fehler beträgt beispielsweise bis zu 10%.
  • In der vorliegenden Beschreibung wird eine Leitfähigkeitsart eines Dotierungsbereichs, wo eine Dotierung mit einer Verunreinigung durchgeführt wurde, als p-artig oder n-artig bezeichnet. In der vorliegenden Beschreibung kann sich die Verunreinigung insbesondere auf einen beliebigen N-artigen Donator oder einen P-artigen Akzeptor beziehen und kann als Dotierstoff beschrieben werden. In der vorliegenden Beschreibung ist mit Dotierung das Einbringen des Donators oder des Akzeptors in ein Halbleitersubstrat zum Bilden eines Halbleiters mit einem N-artigen Leitfähigkeitstyp oder einem P-artigen Leitfähigkeitstyp gemeint.
  • In der vorliegenden Beschreibung bezeichnet eine Dotierungskonzentration eine Konzentration des Donators oder eine Konzentration des Akzeptors in einem thermisch Gleichgewichtszustand. In der vorliegenden Beschreibung bezeichnet eine Netto-Dotierungskonzentration eine Netto-Konzentration, die durch Hinzufügen der Donatorenkonzentration als Konzentration positiver Ionen zur Akzeptorenkonzentration als Konzentration negativer Ionen erhalten wird, einschließlich der Polaritäten der Ladungen. Wenn beispielsweise ND die Donatorenkonzentration ist und NA die Akzeptorenkonzentration, wird die Netto-Dotierungskonzentration an einer beliebigen Position durch ND - NA angegeben.
  • Der Donator hat die Funktion, Elektronen an einen Halbleiter bereitzustellen. Der Akzeptor hat die Funktion, Elektronen vom Halbleiter zu empfangen. Der Donator und der Akzeptor sind nicht auf die Verunreinigungen selbst beschränkt. Beispielsweise dient ein VOH-Defekt, der eine Kombination aus einer Leerstelle (V), Sauerstoff (O) und Wasserstoff (H) ist, die im Halbleiter vorliegen, als der Donator, der Elektronen bereitstellt.
  • In der vorliegenden Beschreibung bedeuten die Bezeichnungen P+-artig oder N+artig eine höhere Dotierungskonzentration als die Bezeichnungen P-artig oder N-artig, und die Bezeichnungen P-artig oder N-artig beziehen sich auf eine niedrigere Dotierungskonzentration als die Bezeichnungen P-artig oder N-artig. Außerdem bedeuten in der vorliegenden Beschreibung die Bezeichnungen P++-artig oder N++-artig, dass die Dotierungskonzentration größer ist als die von P+-artig oder N+-artig.
  • Eine chemische Konzentration in der vorliegenden Beschreibung bezieht sich auf atomare Dichte einer Verunreinigung, die unabhängig von einem elektrischen Aktivierungszustand gemessen wird. Die chemische Konzentration (atomare Dichte) kann beispielsweise durch Sekundärionen-Massenspektrometrie (SIMS) gemessen werden. Die oben beschriebene Netto-Dotierungskonzentration kann durch Spannungs-Kapazitäts-Profilierung (CV-Profilierung) gemessen werden. Außerdem kann eine durch ein Ausbreitungswiderstands-Verfahren („Spreading Resistance“, SRP-Verfahren) gemessene Ladungsträgerdichte als die Netto-Dotierungskonzentration verwendet werden. Es kann angenommen werden, dass die durch das CV-Verfahren oder das SRP-Verfahren gemessene Ladungsträgerdichte ein Wert im thermischen Gleichgewichtszustand ist. Außerdem ist die Donatorenkonzentration in einem N-artigen Bereich ausreichend höher als die Akzeptorenkonzentration, so dass die Ladungsträgerdichte des Bereichs als die Donatorenkonzentration verwendet werden kann. In ähnlicher Weise kann die Ladungsträgerdichte eines P-artigen Bereichs als die Akzeptorenkonzentration festgelegt sein.
  • Wenn zudem eine Konzentrationsverteilung des Donators, des Akzeptors oder der Nettodotierung einen Peak in einem Bereich aufweist, kann ein Wert des Peaks als die Konzentration des Donators, des Akzeptors oder der Nettodotierung in dem Bereich verwendet werden. In einem Fall, wo die Konzentration des Donators, Akzeptors oder Nettodotierung in einem Bereich im Wesentlichen gleichförmig oder dergleichen ist, kann ein Mittelwert der Konzentration des Donators, Akzeptors oder Nettodotierung im Bereich als die Konzentration des Donators, Akzeptors oder Nettodotierung verwendet werden. In der vorliegenden Beschreibung wird Atome/cm3 oder /cm3 zur Angabe von Konzentrationen pro Einheitsvolumen verwendet. Die Einheit wird für eine Konzentration eines Donators oder eines Akzeptors in einem Halbleitersubstrat oder eine chemische Konzentration verwendet. Eine Bezeichnung von Atomen kann weggelassen werden. In der vorliegenden Beschreibung wird, sofern nicht anders angegeben, das SI-Basiseinheitensystem verwendet. Obwohl eine Einheit der Länge mit cm dargestellt wird, kann sie vor Berechnungen in Meter (m) umgerechnet werden.
  • Die durch das SRP-Verfahren gemessene Ladungsträgerdichte kann kleiner als die Konzentration des Donators oder des Akzeptors sein. In einem Bereich, wo ein Strom beim Messen eines Ausbreitungswiderstands fließt, kann die Ladungsträgermobilität des Halbleitersubstrats niedriger sein als ein Wert in einem Kristallzustand. Die Abnahme der Ladungsträgermobilität tritt auf, wenn Ladungsträger aufgrund der Störung (Unordnung) einer Kristallstruktur aufgrund von Gitterdefekten oder dergleichen gestreut werden.
  • Die aus der mittels der CV-Profilierung oder dem SRP-Verfahren gemessenen Ladungsträgerdichte berechnete Konzentration des Donators oder des Akzeptors kann niedriger als eine chemische Konzentration eines Elements sein, welches den Donator oder den Akzeptor bildet. Beispielsweise beträgt eine Donatorenkonzentration von Phosphor oder Arsen, die als Donator dienen, oder eine Akzeptorenkonzentration von Bor (Bor), der als Akzeptor dient, in einem Silizium-Halbleiter ungefähr 99% von deren chemischen Konzentration. Andererseits beträgt eine Donatorenkonzentration von Wasserstoff, der als Donator dient, im Silizium-Halbleiter ungefähr 0,1% bis 10% der chemischen Konzentration von Wasserstoff.
  • 1 ist eine Schnittansicht, die ein Beispiel der Halbleitervorrichtung 100 dargestellt. Die Halbleitervorrichtung 100 umfasst das Halbleitersubstrat 10. Das Halbleitersubstrat 10 ist ein Substrat, das aus einem Halbleitermaterial gebildet ist. Beispielsweise ist das Halbleitersubstrat 10 ein Siliziumsubstrat.
  • Mindestens ein Transistorelement, wie z.B. ein Bipolartransistor mit isolierter Gatter-Elektrode (IGBT) und/oder ein Diodenelement, wie z.B. eine Freilaufdiode (FWD) ist im Halbleitersubstrat 10 ausgebildet. In 1 wurden jede Elektrode des Transistorelements und des Diodenelements und jeder Bereich des Transistorelements und des Diodenelements, der im Halbleitersubstrat 10 angeordnet ist, weggelassen.
  • Im Halbleitersubstrat 10 dieses Beispiels sind N-artige Volumendonatoren durchgehend verteilt. Der Volumendonator ist ein Dotierstoff-Donator, der im Wesentlichen gleichmäßig in einem Ingot enthalten ist während der Herstellung des Ingots, aus dem das Halbleitersubstrat 10 gemacht ist. Der Volumendonator in diesem Beispiel ist ein von Wasserstoff verschiedenes Element. Der Dotierstoff des Volumendonators ist beispielsweise ein Element der Gruppe V oder Gruppe VI und ist beispielsweise Phosphor, Antimon, Arsen, Selen oder Schwefel aber die Erfindung ist nicht hierauf beschränkt. Der Volumendonator dieses Beispiels ist Phosphor. Der Volumendonator ist auch in einem P-artigen Bereich enthalten. Das Halbleitersubstrat 10 kann ein Wafer sein, der aus einem Halbleiteringot herausgeschnitten wurde, oder ein durch Vereinzeln des Wafers erhaltener Chip. Der Halbleiteringot kann entweder nach einem Czokralsky-Verfahren (CZ-Verfahren), einem Czokralsky-Verfahren mit angelegtem Magnetfeld (MCZ-Verfahren) oder einem Float-Zone-Verfahren (FZ-Verfahren) hergestellt werden.
  • Eine in dem durch das MCZ-Verfahren hergestellten Substrat enthaltene chemische Sauerstoffkonzentration beträgt beispielsweise 1×1017 bis 7×1017 Atome/cm3. Die in dem durch das FZ-Verfahren hergestellten Substrat enthaltene chemische Sauerstoffkonzentration beträgt beispielsweise 1×1015 bis 5×1016 Atome/cm3. Die Volumendonatorenkonzentration kann eine chemische Konzentration des Volumendonators, der durch das Halbleitersubstrat 10 verteilt ist, verwenden oder kann ein Wert zwischen 90% und 100% der chemischen Konzentration sein. In dem mit Dotierstoffen wie z.B. Phosphor aus Gruppe V und Gruppe VI dotierten Halbleitersubstrat kann die Volumendonatorenkonzentration 1×1011/cm3 oder mehr und 3×1013/cm3 oder weniger betragen. Die Volumendonatorenkonzentration des Halbleitersubstrats, das mit Dotierstoffen aus Gruppe V und Gruppe VI dotiert ist, beträgt vorzugsweise1×1012/cm3 oder mehr und 1×1013/cm3 oder weniger. Ferner kann als das Halbleitersubstrat 10 ein nicht-dotiertes Substrat, das im Wesentlichen keinen Volumendotierstoff wie z.B. Phosphor enthält, verwendet werden. In diesem Fall beträgt die Volumendotierungskonzentration (NBO) des nicht-dotierten Substrats beispielsweise 1×1010/cm3 oder mehr und 5×1012/cm3 oder weniger. Die Volumendonatorenkonzentration (NBO) des nicht-dotierten Substrats beträgt vorzugsweise 1 × 1011/cm3 oder mehr. Die Volumendonatorenkonzentration (NBO) des nicht-dotierten Substrats beträgt vorzugsweise 5 × 1012/cm3 oder weniger.
  • Das Halbleitersubstrat 10 hat eine obere Oberfläche 21 und eine untere Oberfläche 23. Die obere Oberfläche 21 und die untere Oberfläche 23 sind zwei Hauptflächen des Halbleitersubstrats 10. In der vorliegenden Beschreibung wird eine orthogonale Achse in einer Ebene parallel zur oberen Oberfläche 21 und zur unteren Oberfläche 23 als eine X-Achse und eine Y-Achse definiert und eine Achse senkrecht zur oberen Oberfläche 21 und zur unteren Oberfläche 23 wird als eine Z-Achse definiert. Es kann sein, dass keine Gatterstruktur des Transistorabschnitts auf der oberen Oberfläche 21 angeordnet ist. Die Gatterstruktur ist eine Struktur mit einer Gatter-Metallschicht (beispielsweise ein Gatter-Leitungsabschnitt 44, der unten beschrieben wird) und einem dielektrischen Gatterfilm (beispielsweise ein dielektrischer Gatterfilm 42, der unten beschrieben wird).
  • Im Halbleitersubstrat 10 werden Wasserstoffionen von der unteren Oberfläche 23 an eine vorgegebene Tiefenposition Z1 implantiert. Die Hauptoberfläche des Halbleitersubstrats 10, in welche die Wasserstoffionen implantiert werden, muss nicht auf die untere Oberfläche 23 beschränkt sein und kann die obere Oberfläche 21 sein. In der vorliegenden Beschreibung kann der Abstand in Z-Achsenrichtung von der unteren Oberfläche 23 als eine Tiefenrichtung bezeichnet werden. In der vorliegenden Beschreibung wird die Mittenposition in Tiefenrichtung des Halbleitersubstrats 10 als Tiefenposition Zc definiert. Die Tiefenposition Z1 ist eine Position, wo der Abstand in Z-Achsenrichtung von der unteren Oberfläche 23 Z1 beträgt. Die Tiefenposition Z1 dieses Beispiels ist auf der unteren Oberflächenseite 23 des Halbleitersubstrats 10 angeordnet (ein Bereich zwischen der Tiefenposition Zc und der unteren Oberfläche 23). Das Implantieren von Wasserstoffionen an die Tiefenposition Z1 bedeutet, dass die mittlere Entfernung (auch als Reichweite bezeichnet), welche die Wasserstoffionen durch das Innere des Halbleitersubstrats 10 gehen, Z1 beträgt. Die Wasserstoffionen werden durch eine Beschleunigungsenergie, die der vorgegebenen Tiefenposition Z1 entspricht, beschleunigt und in das Innere des Halbleitersubstrat 10 eingebracht.
  • Es wird angenommen, dass ein Bereich im Inneren des Halbleitersubstrats 10, durch den die Wasserstoffionen durchgegangen sind, ein Durchgangsbereich 106 ist. Im Beispiel der 1 ist ein Bereich von der unteren Oberfläche 23 des Halbleitersubstrats 10 bis zur Tiefenposition Z1 der Durchgangsbereich 106. Einige der Wasserstoffionen gehen durch das Halbleitersubstrat 10 bis zur oberen Oberflächenseite 21 relativ zur Tiefenposition Z1. Es kann angenommen werden, dass ein Bereich, durch den die Wasserstoffionen mit einer vorgegebenen Konzentration durchgegangen sind, der Durchgangsbereich 106 ist. Beispielsweise kann die vorgegebene Konzentration der halbe Wert der chemischen Konzentration von an die Tiefenposition Z1 implantierten Wasserstoffs sein. In diesem Fall umfasst der Durchgangsbereich 106 relativ zur Tiefenposition Z1 einen Bereich auf der oberen Oberflächenseite 21 mit einer halben Breite der Verteilung der chemischen Wasserstoffkonzentration. Wasserstoffionen können in die gesamte Oberfläche des Halbleitersubstrats 10 in der XY-Ebene implantiert werden oder können nur in einen Teilbereich implantiert werden. In diesem Beispiel werden Wasserstoffionen in die gesamte Oberfläche des Halbleitersubstrats 10 implantiert.
  • Im Durchgangsbereich 106, durch den die Wasserstoffionen durch das Halbleitersubstrat 10 gegangen sind, werden Gitterdefekte, die hauptsächlich aus Leerstellen wie z.B. einatomige Leerstellen (V) und zweiatomige Leerstellen bestehen, gebildet. Atome neben den Leerstellen haben Baumelbindungen. Die Gitterdefekte umfassen auch Zwischengitteratome, Versetzungen und dergleichen und können Donatoren und Akzeptoren im weiten Sinn enthalten. In der vorliegenden Beschreibung können die Gitterdefekte, die hauptsächlich aus Leerstellen bestehen, jedoch als Gitterdefekte der Leerstellen-Art, Defekte der Leerstellen-Art oder einfach als Gitterdefekte bezeichnet werden. Die hauptsächlich aus den Leerstellen bestehenden Gitterdefekte können als Rekombinationszentrum von Elektronen und Löchern dienen. Da zudem aufgrund des Implantierens von Wasserstoffionen in das Halbleitersubstrat 10 eine große Anzahl von Gitterdefekten gebildet wird, kann die Kristallinität des Halbleitersubstrats 10 stark gestört werden. In der vorliegenden Beschreibung kann die Störung der Kristallinität als Unordnung bezeichnet werden.
  • Außerdem ist Sauerstoff im gesamten Halbleitersubstrat 10 enthalten. Der Sauerstoff wird gewollt oder ungewollt während der Herstellung eines Halbleiteringots eingebracht. Außerdem ist Wasserstoff durch das Implantieren von Wasserstoffionen in einem Durchgangsbereich 106 enthalten. Außerdem diffundieren Wasserstoffionen durch das Wärmebehandeln (was in der vorliegenden Beschreibung als Glühen bezeichnet werden kann) des Halbleitersubstrats 10 nach dem Implantieren von Wasserstoffionen in den Durchgangsbereich 106. In diesem Beispiel wird Wasserstoff im Durchgangsbereich 106 verteilt.
  • Nachdem Wasserstoffionen in das Halbleitersubstrat 10 implantiert wurden, kombinieren Wasserstoff (H), eine Leerstelle (V) und Sauerstoff (O), um einen VOH-Defekt im Halbleitersubstrat 10 zu bilden. Außerdem diffundiert Wasserstoff beim Durchführen der Wärmebehandlung des Halbleitersubstrats 10, was die Bildung des VOH-Defekts ermöglicht. Da Wasserstoff zudem durch das Glühen nach dem Ausbilden des Durchgangsbereichs 106 mit einer Leerstelle kombiniert werden kann, kann die Abgabe von Wasserstoff aus der unteren Oberfläche 23 des Halbleitersubstrats 10 nach außen unterdrückt werden.
  • Der VOH-Defekt fungiert als ein Donator, der Elektronen bereitstellt. In der vorliegenden Beschreibung kann der VOH-Defekt einfach als ein Wasserstoffdonator oder Donator bezeichnet werden. Im Halbleitersubstrat 10 dieses Beispiels wird der Wasserstoffdonator im Durchgangsbereich 106 gebildet. Die Dotierungskonzentration des Wasserstoffdonators an jeder Position ist niedriger als die chemische Konzentration von Wasserstoff an jeder Position. Bezüglich der chemischen Wasserstoffkonzentration kann das Verhältnis der chemischen Konzentration von Wasserstoff zur Dotierungskonzentration von Wasserstoffdonatoren (VOH-Defekte) einen Wert zwischen 0,1% und 30% (d.h. 0,001 oder mehr und 0,3 oder weniger) annehmen. In diesem Beispiel beträgt das Verhältnis der chemischen Konzentration von Wasserstoff zur Dotierungskonzentration von Wasserstoffdonatoren (VOH-Defekten) 1% bis 5%. Man beachte, dass, sofern in der vorliegenden Beschreibung nicht anders angegeben, der VOH-Defekt mit einer Verteilung, die einer Verteilung der chemischen Wasserstoffkonzentration ähnlich ist, und der VOH-Defekt mit einer Verteilung, die einer Verteilung der Leerstellendefekte im Durchgangsbereich 106 ähnlich ist, beide als Wasserstoffdonator oder Wasserstoff als Donator bezeichnet werden.
  • Durch Bilden eines Wasserstoffdonators im Durchgangsbereich 106 des Halbleitersubstrats 10 kann die Donatorenkonzentration im Durchgangsbereich 160 höher als die Dotierungskonzentration des Volumendonators (wird in einigen Fällen auch einfach als Volumendonatorenkonzentration bezeichnet) eingestellt werden. Dies erlaubt ein einfaches Ausbilden eines lokalen N-artigen Bereichs. Außerdem wird durch Einstellen einer großen Reichweite der Wasserstoffionen erlaubt, dass der Durchgangsbereich 106 in Z-Achsenrichtung groß ist. In diesem Fall kann ein Hochkonzentrationsbereich mit einer höheren Donatorenkonzentration als der Volumendonator in einem bereiten Bereich ausgebildet werden. Normalerweise ist es notwendig, das Halbleitersubstrat 10 mit einer vorgegebenen Volumendotierungskonzentration gemäß Eigenschaften eines im Halbleitersubstrat 10 auszubildenden Bauteils vorzubereiten, insbesondere gemäß einer Nennspannung oder Durchbruchspannung. Wenn derweil der Durchgangsbereich 106 in einem großen Abschnitt ausgebildet ist, kann die Donatorenkonzentration des Halbleitersubstrats 10 einfach durch Regeln der Dosierung von Wasserstoffionen angepasst werden. Somit kann die Halbleitervorrichtung 100 unter Verwendung eines Halbleitersubstrats 10 mit einer Volumendotierungskonzentration, die nicht den Eigenschaften und dergleichen des Bauteils entspricht, hergestellt werden. Die Abweichung der Volumendonatorenkonzentration zum Zeitpunkt des Herstellens des Halbleitersubstrats 10 ist relativ groß, aber die Dosierung der Wasserstoffionen kann mit relativ hoher Genauigkeit geregelt werden. Somit kann die Konzentration der Gitterdefekte, die durch Implantieren von Wasserstoffionen erzeugt werden, mit hoher Genauigkeit gesteuert werden, und die Donatorenkonzentration des Durchgangsbereichs kann mit hoher Genauigkeit gesteuert werden.
  • Die Tiefenposition Z1 kann in einem Bereich der Hälfte oder weniger der Dicke des Halbleitersubstrats 10 liegen oder kann in einem Bereich von 1/4 oder weniger der Dicke des Halbleitersubstrats 10 in Bezug auf die unteren Oberfläche 23 liegen. Die Tiefenposition Z1 kann in einem Bereich der Hälfte oder weniger der Dicke des Halbleitersubstrats 10 liegen oder kann in einem Bereich von 1/4 oder weniger der Dicke des Halbleitersubstrats 10 in Bezug auf die oberen Oberfläche 21 liegen.
  • Unmittelbar nachdem Wasserstoffionen implantiert werden, wird eine große Menge von Gitterdefekten in der Umgebung der Tiefenposition Z1 gebildet. Andererseits existiert eine große Menge von Wasserstoff in der Umgebung der Tiefenposition Z1. Wenn das Halbleitersubstrat 10 geglüht wird, kombinieren die Gitterdefekte mit Wasserstoff und bilden Wasserstoffdonatoren. Somit werden im Allgemeinen die meisten der Gitterdefekte in der Umgebung der Tiefenposition Z1 Wasserstoffdonatoren und es verbleiben kaum Gitterdefekte in der Umgebung der Tiefenposition Z1.
  • Andererseits wurde ein Phänomen bestätigt, bei dem eine große Anzahl von Gitterdefekten in der Nähe der Tiefenposition Z1 verbleibt, auch wenn das Halbleitersubstrat 10 geglüht wird, wenn die Dosierung der Wasserstoffionen einen bestimmten Wert überschreitet. Dies ist vermutlich darauf zurückzuführen, dass die Kristallinität des Halbleitersubstrats 10 in der Nähe der Tiefenposition Z1 so stark gestört ist, dass die Kristallinität durch Glühen nicht wiederhergestellt werden kann, wenn die Dosierung der Wasserstoffionen einen bestimmten Wert überschreitet.
  • In einem Bereich, wo eine große Anzahl von Gitterdefekten verbleibt, werden Ladungsträger durch die Gitterdefekt eingefangen, so dass die Lebensdauer der Ladungsträger verkürzt wird. Durch Anpassen der Lebensdauer der Ladungsträger können Eigenschaften wie z.B. die Abschaltzeit der Halbleitervorrichtung 100 angepasst werden. In diesem Beispiel kann durch Einstellen der Dosierung von Wasserstoffionen in Bezug auf die Tiefenposition Z1 auf einen bestimmten Wert oder mehr ein Lebensdauer-Anpassabschnitt 241 an der Tiefenposition Z1 gebildet werden, und ein Hochkonzentrationsbereich mit einer höheren Konzentration als der Volumendonator kann im Durchgangsbereich 106 mit einem einfachen Herstellungsverfahren gebildet werden.
  • 2 illustriert eine beispielhafte Verteilung der chemischen Wasserstoffkonzentration, der Ladungsträgerdichte, der Donatorenkonzentration, der Leerstellendichte und der Ladungsträger-Lebensdauer in Tiefenrichtung an der Position, die durch Linie a-a in 1 angedeutet wird. Die Donatorenkonzentration in einem Hochkonzentrationsbereich 107 in diesem Beispiel ist die Konzentration von Wasserstoffdonatoren. 2 illustriert jede Verteilung nachdem Wasserstoffionen an die Tiefenposition Z1 implantiert wurden und Glühen durchgeführt wurde.
  • In 2 repräsentiert eine horizontale Achse die Tiefenposition von der unteren Oberfläche 23 und eine senkrechte Achse repräsentiert die chemische Konzentration pro Einheitsvolumen auf einer logarithmischen Achse. Die senkrechte Achse in dem Diagramm der Ladungsträger-Lebensdauer bezeichnet die Zeit (Sekunden). Die chemische Konzentration in 2 wird beispielsweise durch ein SIMS-Verfahren gemessen. Die Ladungsträgerdichte wird beispielsweise durch das SRP-Verfahren gemessen. In 2 wird eine Volumendonatorenkonzentration Db durch eine gestrichelte Linie angezeigt. Die Volumendonatorenkonzentration Db kann über das Halbleitersubstrat 10 gleichförmig sein. Das Halbleitersubstrat 10 dieses Beispiels ist beispielsweise ein MCZ-Substrat.
  • Ein Peak 201 hoher Wasserstoffkonzentration ist an der Tiefenposition Z1 des Halbleitersubstrats 10 angeordnet. Der Peak 201 hoher Wasserstoffkonzentration ist ein Peak der Verteilung der chemischen Wasserstoffkonzentration in Tiefenrichtung. Der Peak 201 hoher Wasserstoffkonzentration hat ein lokales Maximum 202, einen oberen Schwanz 203 und einen unteren Schwanz 204. Das lokale Maximum 202 ist ein Punkt, an dem die chemische Wasserstoffkonzentration einen Maximalwert annimmt. Eine Tiefenposition des lokalen Maximums 202 ist Z1. Der untere Schwanz 204 ist eine Flanke, in der die chemische Wasserstoffkonzentration monoton vom lokalen Maximum 202 zur unteren Oberfläche 23 des Halbleitersubstrats 10 hin abfällt. Der obere Schwanz 203 ist eine Flanke, in der die chemische Wasserstoffkonzentration monoton vom lokalen Maximum 202 zur oberen Oberfläche 21 des Halbleitersubstrats 10 hin abfällt. Da in diesem Beispiel Wasserstoffionen von der unteren Oberfläche 23 implantiert wurden, existiert eine relativ hohe Anzahl von Wasserstoffionen zwischen dem lokalen Maximum 202 und der unteren Oberfläche 23. Die chemische Wasserstoffkonzentration des oberen Schwanzes 203 kann steiler abfallen als eine chemische Wasserstoffkonzentration des unteren Schwanzes 204.
  • In diesem Beispiel werden Wasserstoffionen mit einer Dosierung von 1×1016 Ionen/cm2 von der unteren Oberfläche 23 an die Tiefenposition Z1 implantiert. Man beachte, dass als Dosierung des Peaks von Verunreinigungen wie z.B. Wasserstoff ein Wert verwendet werden kann, der sich durch Integrieren der chemischen Konzentration der Verunreinigungen im Bereich der Halbwertsbreite des Peaks in Tiefenrichtung ergibt. Ersatzweise kann ein Wert als Dosierung des Peaks von Verunreinigungen wie z.B. Wasserstoff verwendet werden, der sich durch Multiplizieren der Spitzenkonzentration des Peaks und der Halbwertsbreite ergibt. Andererseits wird im Peak die Breite des Bereichs in Tiefenrichtung, in dem die Spitzenkonzentration eine Konzentration von 10% oder mehr beträgt, als 10% der vollen Breite definiert. Als Dosierung des Peaks von Verunreinigungen wie z.B. Wasserstoff kann ein Wert verwendet werden, der sich durch Integrieren der chemischen Konzentration der Verunreinigungen im Bereich von 10% der vollen Breite des Peaks in Tiefenrichtung ergibt. Im Beispiel der 2 kann ein Wert, der sich durch Integrieren der chemischen Wasserstoffkonzentration im Bereich der Halbwertsbreite W201 des Peaks 201 hoher Wasserstoffkonzentration ergibt, als die Wasserstoffdosis des Peaks 201 hoher Wasserstoffkonzentration eingestellt werden. Im Beispiel der 2 wird angenommen, dass die untere Endposition der Halbwertsbreite W201 Z1a ist und die obere Endposition der Halbwertsbreite W201 Z1b ist.
  • Wasserstoffdonatoren werden im Durchgangsbereich 106 durch Implantieren von Wasserstoffionen ins Halbleitersubstrat 10 und Durchführen von Glühen gebildet. Infolgedessen wird der Hochkonzentrationsbereich 107 mit einer höheren Donatorenkonzentration als die Volumendonatorenkonzentration Db im Durchgangsbereich 106 ausgebildet. Der Hochkonzentrationsbereich 107 umfasst eine Position, die in Tiefenrichtung des Halbleitersubstrats 10 mit dem Peak 201 hoher Wasserstoffkonzentration überlappt. Das heißt, der Hochkonzentrationsbereich 107 umfasst mindestens einen Teil des Bereichs der Halbwertsbreite W201 des Peaks 201 hoher Wasserstoffkonzentration. Der Hochkonzentrationsbereich 107 von der unteren Oberfläche 23 zur oberen Endposition Z1b des Peaks 201 hoher Wasserstoffkonzentration angeordnet sein. Im Hochkonzentrationsbereich 107 kann die Verteilung der Donatorenkonzentration eine Form aufweisen, die der Verteilung der chemischen Wasserstoffkonzentration entspricht. Beispielsweise kann die Verteilung der Donatorenkonzentration einen Peak 221 der Donatorenkonzentration an einer Position aufweisen, die mit dem Peak 201 hoher Wasserstoffkonzentration überlappt.
  • Wenn Wasserstoffionen mit einer hohen Dosierung in die Tiefenposition Z1 implantiert werden, verbleiben selbst nach dem Glühen Leerstellen in der Umgebung der Tiefenposition Z1. Die Leerstellen-Dichteverteilung in diesem Beispiel hat einen Leerstellendichtepeak 231 an der Tiefenposition Z1. Der Leerstellendichtepeak 231 hat ein lokales Maximum 232. Das lokale Maximum 232 ist ein Punkt, an dem die Leerstellendichte einen Maximalwert annimmt.
  • Der Leerstellendichtepeak 231 ist so angeordnet, dass er mit dem Peak 201 hoher Wasserstoffkonzentration überlappt. Das Überlappen zweier Peaks bedeutet, dass das lokale Maximum des einen Peaks innerhalb eines Bereichs der Halbwertsbreite des anderen Peaks angeordnet ist. In diesem Beispiel ist das lokale Maximum 232 des Leerstellendichtepeaks 231 innerhalb des Bereichs der Halbwertsbreite W201 des Peaks 201 hoher Wasserstoffkonzentration angeordnet. Das lokale Maximum 232 kann an der Tiefenposition Z1 angeordnet sein.
  • Im Bereich, wo der Leerstellendichtepeak 231 angeordnet ist, ist die Frequenz, mit der Ladungsträger in den Leerstellen gefangen werden hoch, so dass die Ladungsträger-Lebensdauer verkürzt ist. Infolgedessen ist der Lebensdauer-Anpassabschnitt 241, in dem die Ladungsträger-Lebensdauer einen Minimalwert annimmt, an der Position, die mit dem Peak 201 hoher Wasserstoffkonzentration überlappt, angeordnet. Der Lebensdauer-Anpassabschnitt 241 kann an der Tiefenposition Z1 angeordnet sein.
  • Die Ladungsträgerdichte hat eine ähnliche Verteilung wie die Donatorenkonzentration. Man beachte, dass die Ladungsträger-Lebensdauer in der Umgebung der Tiefenposition Z1 kurz ist und die Beweglichkeit der Ladungsträger kleiner als der Wert im Kristall ist. Daher ist die Ladungsträgerdichte in der Umgebung der Tiefenposition Z1 niedriger als die Donatorenkonzentration. Die Ladungsträger-Dichteverteilung in diesem Beispiel umfasst ein Tal 211, das an einer Position angeordnet ist, die mit dem Peak 201 hoher Wasserstoffkonzentration überlappt, und einen Peak 213, der neben dem Tal 211 angeordnet ist. Das Tal 211 ist ein Abschnitt, wo die Ladungsträgerdichte einen Minimalwert annimmt und der Peak 212 und der Peak 213 sind Abschnitte, wo die Ladungsträgerdichte einen Maximalwert annimmt.
  • Das Tal 211, der Peak 212 und der Peak 213 sind in diesem Beispiel im Bereich der Halbwertsbreite W201 des Peaks 201 hoher Wasserstoffkonzentration angeordnet. Das Tal 211 kann zwischen den Peaks 212 und 213 angeordnet sein. Der Peak 212 ist näher an der unteren Oberfläche 23 angeordnet als das Tal 211 und der Peak 213 ist näher an der oberen Oberfläche 21 angeordnet als das Tal 211. Die Ladungsträgerdichte am lokalen Maximum des Peaks 212 kann höher sein als die Ladungsträgerdichte am lokalen Maximum des Peaks 213.
  • Wenn die Ladungsträger-Dichteverteilung das Tal 211 im Bereich der Halbwertsbreite W201 des Peaks 201 hoher Wasserstoffkonzentration aufweist, kann abgeschätzt werden, dass der Lebensdauer-Anpassabschnitt 241 an der Position des Tals 211 angeordnet ist. Wenn zudem der Leerstellendichtepeak innerhalb des Bereichs der Halbwertsbreite W201 des Peaks 201 hoher Wasserstoffkonzentration vorliegt, kann abgeschätzt werden, dass der Lebensdauer-Anpassabschnitt 241 an der Position des Leerstellendichtepeaks 231 angeordnet ist.
  • Die Verteilung der Donatorenkonzentration in diesem Beispiel zeigt keinen Minimalwert an der Position der Täler 211. Die Donatorenkonzentration kann monoton von der unteren Endposition Z1a des Peaks 201 hoher Wasserstoffkonzentration zur Tiefenposition Z1 hin ansteigen. Monoton ansteigen bedeutet, dass es keinen Bereich gibt, wo die Donatorenkonzentration von der unteren Endposition Z1a zur Tiefenposition Z1 abnimmt.
  • Die Leerstellen-Dichteverteilung hat einen oberen Schwanz 233 und einen unteren Schwanz 234. Der untere Schwanz 234 ist eine Flanke, in der die Leerstellendichte monoton vom lokalen Maximum 232 zur unteren Oberfläche 23 des Halbleitersubstrats 10 hin abfällt. Der obere Schwanz 233 ist eine Flanke, in der die Leerstellendichte monoton vom lokalen Maximum 232 zur oberen Oberfläche 21 des Halbleitersubstrats 10 hin abfällt. Die Leerstellendichte des oberen Schwanzes 233 kann steiler abfallen als die Leerstellendichte des unteren Schwanzes 234.
  • Die Leerstellen-Dichteverteilung umfasst einen unteren flachen Abschnitt 236, der näher an der unteren Oberfläche 23 des Halbleitersubstrats 10 angeordnet ist als der Leerstellendichtepeak 231 und einen oberen flachen Abschnitt 235, der näher an der oberen Oberfläche 21 des Halbleitersubstrats 10 angeordnet ist als der Leerstellendichtepeak 231. Jeder flache Abschnitt ist ein Bereich, wo die Leerstellendichte im Wesentlichen konstant in Tiefenrichtung ist. Im Wesentlichen konstant sein bedeutet beispielsweise ein Zustand, in dem die Schwankung der Leerstellendichte innerhalb von ±50% liegt. Der obere flache Abschnitt 235 kann eine niedrigere Leerstellendichte haben als der untere flache Abschnitt 236. Als Leerstellendichte des flachen Abschnitts kann ein Mittelwert verwendet werden. Die Halbwertsbreite (in diesem Beispiel die Halbwertsbreite des Leerstellendichtepeaks 231) der Leerstellen-Dichteverteilung kann kleiner sein als die Halbwertsbreite (in diesem Beispiel die Halbwertsbreite W201 des Peaks 201 hoher Wasserstoffkonzentration) der Verteilung der chemischen Wasserstoffkonzentration. Die Halbwertsbreite Ladungsträger-Lebensdauerverteilung kann kleiner als die Halbwertsbreite der Verteilung der chemischen Wasserstoffkonzentration sein.
  • In diesem Beispiel hat der Bereich näher an der unteren Oberfläche 23 als die Tiefenposition Z1 eine höhere Leerstellendichte als der Bereich näher an der oberen Oberfläche 21 als die Tiefenposition Z1. Wenn der Hochkonzentrationsbereich 107 auf einen unten beschriebenen Pufferbereich angewendet wird, breitet sich eine Verarmungsschicht von der oberen Oberflächenseite 21 aus. Durch Anordnen des Bereichs mit einer hohen Leerstellendichte auf der unteren Oberflächenseite 23 ist es möglich zu verhindern, dass sich die Verarmungsschicht in den Bereich ausbreitet, der eine hohe Leerstellendichte aufweist, und den Leckstrom zu reduzieren.
  • 3 illustriert eine andere beispielhafte Verteilung der Ladungsträgerdichte, der Leerstellendichte und der Ladungsträger-Lebensdauer an der Position, die durch Linie a-a in 1 angedeutet wird. In diesem Beispiel werden Wasserstoffionen mit einer Dosierung von 3×1015 Ionen/cm2 von der unteren Oberfläche 23 an die Tiefenposition Z1 implantiert. Andere Strukturen oder Herstellungsvorgänge können ähnlich sein wie im Beispiel der 2. Die Formen der Verteilung der chemischen Wasserstoffkonzentration und der Verteilung der Donatorenkonzentration sind ähnlich wie im Beispiel der 2. Die Spitzenwerte der chemischen Wasserstoffkonzentration und der Donatorenkonzentration sind verschieden in Abhängigkeit der Dosierung von Wasserstoff. Die Form der Verteilung der Donatorenkonzentration in der Umgebung der Tiefenposition Z1 ist anders als bei der Ladungsträger-Dichteverteilung in 3. Die Verteilung einer Donatorenkonzentration DD in der Umgebung der Tiefenposition Z1 wird durch eine gestrichelte Linie im Diagramm der Ladungsträger-Dichteverteilung dargestellt. Dasselbe gilt für die anderen Zeichnungen.
  • Auch in diesem Beispiel umfasst die Ladungsträger-Dichteverteilung das Tal 211, den Peak 212 und den Peak 213 im Bereich der Halbwertsbreite W201 des Peaks 201 hoher Wasserstoffkonzentration. Somit kann man sehen, dass der Lebensdauer-Anpassabschnitt 241, wo die Ladungsträger-Lebensdauer den Minimalwert angibt, und der Leerstellendichtepeak 231 an der Position des Tals 211 angeordnet sind.
  • Die Ladungsträger-Dichteverteilung kann in der Umgebung der Tiefenposition Z1 einen Knick anstelle des Tals 211 aufweisen. Der Knick ist ein Abschnitt, in dem ein Differentialwert, der sich durch Ableiten der Ladungsträgerdichte in Tiefenrichtung ergibt, einen Minimalwert angibt.
  • Außerdem unterscheidet sich die Tiefenposition des Peaks 212 oder des Peaks 213 von der Tiefenposition Z1 des lokalen Maximums 202 des Peaks 201 der Donatorenkonzentration. Das heißt, aufgrund des Leerstellendichtepeaks 231 erscheint das Tal 211 in der Ladungsträgerdichte in der Umgebung der Tiefenposition Z1 und die Position des lokalen Maximums der Ladungsträgerdichte ändert sich. Die Tiefenposition des Peaks 212 oder des Peaks 213 kann sich von der Tiefenposition des lokalen Maximums Peaks 221 der Donatorenkonzentration unterscheiden. Dies zeigt auch, dass der Lebensdauer-Anpassabschnitt 241 und der Leerstellendichtepeak 231 in der Umgebung der Tiefenposition Z1 angeordnet sind.
  • Außerdem kann die um den Peak 212 der Ladungsträger-Dichteverteilung zentrierte Halbwertsbreite größer sein als die Halbwertsbreite Peaks der Donatorenkonzentration 221, Das heißt, der Peak der Ladungsträgerdichte in der Umgebung der Tiefenposition Z1 kann aufgrund der Anwesenheit des Leerstellendichtepeaks 231 zerdrückt werden. Dies zeigt auch, dass der Lebensdauer-Anpassabschnitt 241 und der Leerstellendichtepeak 231 in der Umgebung der Tiefenposition Z1 angeordnet sind. Außerdem können die Ladungsträgerdichten an den lokalen Maxima des Peaks 212 und des Peaks 213 niedriger als die Donatorenkonzentration am lokalen Maximum des Peaks 221 der Donatorenkonzentration sein.
  • 4 illustriert Verteilungen der Ladungsträgerdichte, der Leerstellendichte und der Ladungsträger-Lebensdauer gemäß eine, Vergleichsbeispiel. In diesem Beispiel werden Wasserstoffionen mit einer Dosierung von 1×1015 Ionen/cm2 von der unteren Oberfläche 23 an die Tiefenposition Z1 implantiert. Andere Strukturen oder Herstellungsvorgänge können ähnlich sein wie im Beispiel der 2. Die Formen der Verteilung der chemischen Wasserstoffkonzentration und der Verteilung der Donatorenkonzentration sind ähnlich wie im Beispiel der 2 und werden daher in 4 weggelassen. Die Spitzenwerte der chemischen Wasserstoffkonzentration und der Donatorenkonzentration sind verschieden in Abhängigkeit der Dosierung von Wasserstoff.
  • Die Ladungsträger-Dichteverteilung in diesem Beispiel hat kein Tal 211 oder Knick im Bereich der Halbwertsbreite W201 des Wasserstoffpeaks. Die Ladungsträger-Dichteverteilung in diesem Beispiel ist im Wesentlichen äquivalent zur Verteilung der Donatorenkonzentration. Außerdem erscheint kein eindeutiger Peak der Leerstellendichte an der Tiefenposition Z1 und die Ladungsträger-Lebensdauer hat keinen eindeutigen Minimalwert. Das heißt, mit der Dosierung dieses Beispiels wird der Lebensdauer-Anpassabschnitt 241 nicht an der Tiefenposition Z1 ausgebildet. Dies ist vermutlich darauf zurückzuführen, dass die Dosierung der Wasserstoffionen gering ist, so dass die Störung der Kristallinität des Halbleitersubstrats 10 durch Glühen behoben werden kann. Ein durch Implantieren von Wasserstoffionen gebildeter Leerstellendichtepeak wird durch Glühen mit Wasserstoff kombiniert, und der größte Teil des Leerstellendichtepeaks wird zu einem Wasserstoffdonator.
  • Wie unter Bezugnahme auf 2 bis 4 beschrieben, können durch Einstellen der Dosierung der Wasserstoffionen des Peaks 201 hoher Wasserstoffkonzentration auf 3×1015 Ionen/cm2 oder mehr und 3×1016 Ionen/cm2 oder weniger der Hochkonzentrationsbereich 107 und der Lebensdauer-Anpassabschnitt 241 in einem gemeinsamen Herstellungsvorgang ausgebildet werden. Die Dosierung von Wasserstoffionen am Peak 201 hoher Wasserstoffkonzentration kann 1×1016 Ionen/cm2 oder mehr oder 3×1016 Ionen/cm2 oder mehr betragen. Außerdem kann eine chemische Wasserstoffkonzentration Hp am lokalen Maximum 202 des Peaks 201 hoher Wasserstoffkonzentration 2×1018 Atome/cm3 oder mehr und 2×1019 Atome/cm3 oder weniger betragen. Die chemische Wasserstoffkonzentration Hp kann 7×1018 Atome/cm3 oder mehr oder 2×1019 Atome/cm3 oder mehr betragen.
  • 5 ist ein Beispiel einer Draufsicht der Halbleitervorrichtung 100. 5 illustriert eine Position, an der jedes Bauteil auf eine obere Oberfläche eines Halbleitersubstrats 10 projiziert ist. 5 illustriert nur einige Elemente der Halbleitervorrichtung 100, während andere Elemente nicht dargestellt werden.
  • Die Halbleitervorrichtung 10 umfasst das Halbleitersubstrat 10, das unter Bezugnahme auf 1 bis 4 beschrieben wurde. Das Halbleitersubstrat 10 weist in Draufsicht eine Endseite 102 auf. Wenn in der vorliegenden Beschreibung lediglich auf die Draufsicht Bezug genommen wird, so bedeutet dies, dass das Halbleitersubstrat 10 von einer oberen Oberflächenseite betrachtet wird. Das Halbleitersubstrat 10 dieses Beispiels umfasst zwei Sätze von Endseiten 102, die einander in Draufsicht gegenüberliegen. In 5 sind die X-Achse und die Y-Achse parallel zu einer der Endseiten 102 angeordnet. Ferner ist die Z-Achse senkrecht zur oberen Oberfläche des Halbleitersubstrats 10.
  • Das Halbleitersubstrat 10 weist einen aktiven Abschnitt 160 auf. Der aktive Abschnitt 160 ist ein Bereich, in dem ein Hauptstrom in Tiefenrichtung zwischen der oberen Oberfläche und der unteren Oberfläche des Halbleitersubstrats 10 fließt, wenn die Halbleitervorrichtung 100 betrieben wird. Eine Emitterelektrode ist über dem aktiven Abschnitt 160 angeordnet, wurde aber in 5 weggelassen.
  • Der aktive Abschnitt 160 weist zumindest einen Transistorabschnitt 70, mit einem Transistorelement, wie z.B. einem IGBT, auf, und/oder einen Diodenabschnitt 80 mit einem Diodenelement, wie z.B. einer Freilaufdiode (FWD). Im Beispiel der 5 sind der Transistorabschnitt 70 und der Diodenabschnitt 80 abwechselnd entlang einer vorgegebenen Anordnungsrichtung (die X-Achsenrichtung in diesem Beispiel) auf der oberen Oberfläche des Halbleitersubstrats 10 angeordnet. In einem anderen Beispiel kann der aktive Bereich 160 nur den Transistorabschnitt 70 oder den Diodenabschnitt 80 aufweisen.
  • In 5 wird ein Bereich, in dem jeder der Transistorabschnitte 70 angeordnet ist, durch ein Symbol „I“ angezeigt und ein Bereich, wo jeder der Diodenabschnitte 80 angeordnet ist, durch ein Symbol „F“ angezeigt. In der vorliegenden Beschreibung kann eine Richtung senkrecht zur Anordnungsrichtung in Draufsicht als eine Ausbreitungsrichtung (Y-Achsenrichtung in 5) bezeichnet werden. Jeder der Transistorabschnitte 70 und der Diodenabschnitte 80 kann eine Längslänge in Ausbreitungsrichtung haben. Das heißt, die Länge jeder der Transistorabschnitte 70 in Y-Achsenrichtung ist größer als die Breite in X-Achsenrichtung. In ähnlicher Weise ist die Länge jeder der Diodenabschnitte 80 in Y-Achsenrichtung größer als die Breite in X-Achsenrichtung. Die Ausbreitungsrichtung des Transistorabschnitts 70 und des Diodenabschnitts 80 und die Längsrichtungjedes unten beschriebenen Grabenabschnitts können dieselben sein.
  • Jeder der Diodenabschnitte 80 umfasst einen N+-artigen Kathodenbereich 82 in einem Bereich, der mit der unteren Oberfläche des Halbleitersubstrats 10 verbunden ist. In der vorliegenden Beschreibung wird ein Bereich, in dem der Kathodenbereich angeordnet ist, als Diodenabschnitt 80 bezeichnet. Das heißt, der Diodenabschnitt 80 ist ein Bereich, der in Draufsicht mit dem Kathodenbereich überlappt. Auf der unteren Oberfläche des Halbleitersubstrats 10 kann ein P+-artiger Kollektorbereich 22 in einem vom Kathodenbereich verschiedenen Bereich angeordnet sein. In der vorliegenden Beschreibung umfasst der Diodenabschnitt 80 auch einen Verlängerungsbereich 81, wo der Diodenabschnitt 80 in Y-Achsenrichtung in einen unten beschriebenen Gatterläufer übergeht. Die Kollektorelektrode ist auf einer unteren Oberfläche des Verlängerungsbereichs 81 angeordnet.
  • Der Transistorabschnitt 70 umfasst den P+-artigen Kollektorbereich 82 in einem Bereich, der mit der unteren Oberfläche des Halbleitersubstrats 10 verbunden ist. Außerdem sind im Transistorabschnitt 70 ein N-artiger Emitterbereich, ein P-artiger Basisbereich und eine Gatterstruktur mit einem Gatter-Leitungsabschnitt und einem dielektrischen Gatterfilm periodisch auf oberen Oberflächenseite des Halbleitersubstrats 10 angeordnet.
  • Die Halbleitervorrichtung 100 kann ein oder mehr Felder über dem Halbleitersubstrat 10 aufweisen. Die Halbleitervorrichtung 100 dieses Beispiels umfasst ein Gatterfeld 112. Die Halbleitervorrichtung 100 kann ein Feld, wie z.B. ein Anodenfeld, ein Kathodenfeld und ein Strommessfeld aufweisen. Jedes Feld ist in einem Bereich in der Nähe der Endseite 102 angeordnet. Der Bereich nahe bei der Endseite 102 bezeichnet einen Bereich, der sich in Draufsicht zwischen der Endseite 102 und der Emitterelektrode befindet. Wenn die Halbleitervorrichtung 100 montiert ist, kann jedes Feld über eine Verdrahtung wie zum Beispiel einen Draht mit einem externen Schaltkreis verbunden sein.
  • Ein Gatterpotenzial wird an das Gatterfeld 112 angelegt. Das Gatterfeld 112 ist elektrisch mit einem Leitungsabschnitt eines Gatter-Grabenabschnitts des aktiven Abschnitts 160 verbunden. Die Halbleitervorrichtung 100 umfasst einen Gatterläufer, der das Gatterfeld 112 und den Gatter-Grabenabschnitt verbindet. In 5 ist der Gatterläufer mit diagonalen Linien schraffiert.
  • Der Gatterläufer dieses Beispiels umfasst einen äußeren umfänglichen Gatterläufer 130 und einen aktivseitigen Gatterläufer 131. Der äußere umfängliche Gatterläufer 130 ist in Draufsicht zwischen der dem aktiven Abschnitt 160 und der Endseite 102 des Halbleitersubstrats 10 angeordnet. Der äußere umlaufende Gatterläufer 130 dieses Beispiels umschließt den aktiven Abschnitt 160 in Draufsicht. Ein Bereich, der den äußeren umfänglichen Gatterläufer 130 in Draufsicht umgibt, kann der aktive Abschnitt 160 sein. Ferner ist der äußere umfängliche Gatterläufer 130 mit dem Gatterfeld 112 verbunden. Der äußere umlaufende Gatterläufer 130 ist über dem Halbleitersubstrat 10 angeordnet. Der äußere umfängliche Gatterläufer 130 kann eine Metallverdrahtung sein, die Aluminium oder dergleichen enthält.
  • Der aktivseitige Gatterläufer 131 ist im aktiven Abschnitt 160 angeordnet. Das Vorsehen des aktivseitigen Gatterläufers 131 im aktiven Abschnitt 160 kann eine Schwankung der Verdrahtungslänge vom Gatterfeld 112 für jeden Bereich des Halbleitersubstrats 10 reduzieren.
  • Der aktivseitige Gatterläufer 131 ist mit dem Gatter-Grabenabschnitt des aktiven Abschnitts 160 verbunden. Der aktivseitige Gatterläufer 131 ist über dem Halbleitersubstrat 10 angeordnet. Der aktivseitige Gatterläufer 131 kann eine Verdrahtung sein, die aus einem Halbleitermaterial wie Polysilizium, das mit Verunreinigungen dotiert ist, ausgebildet ist.
  • Der aktivseitige Gatterläufer 131 kann mit dem äußeren umlaufenden Gatterläufer 130 verbunden sein. Der aktivseitige Gatterläufer 131 dieses Beispiels erstreckt sich in X-Achsenrichtung, so dass er den aktiven Abschnitt 160 von einem äußeren umfänglichen Gatterläufer 130 zum anderen äußeren umfänglichen Gatterläufer 130 im Wesentlichen mittig in Y-Achsenrichtung durchquert. Wenn der aktive Abschnitt 160 durch den aktivseitigen Gatterläufer 131 geteilt wird, können der Transistorabschnitt 70 und der Diodenabschnitt 80 abwechselnd in X-Achsenrichtung in jedem geteilten Bereich angeordnet sein.
  • Ferner kann die Halbleitervorrichtung 100 einen Temperaturmessabschnitt (nicht dargestellt), der eine PN-Übergangsdiode ist, die aus Polysilizium oder dergleichen gebildet ist, und einen Strommessabschnitt (nicht dargestellt) aufweisen, der einen Vorgang des im aktiven Abschnitt 160 angeordneten Transistorabschnitt simuliert.
  • Die Halbleitervorrichtung 100 dieses Beispiels umfasst einen Randabschlussstrukturabschnitt 90 zwischen dem aktiven Abschnitt 160 und der Endseite 102 in Draufsicht. Der Randabschlussstrukturabschnitt 90 dieses Beispiels ist zwischen dem äußeren umfänglichen Gatterläufer 130 und der Endseite 102 angeordnet. Der Randabschlussstrukturabschnitt 90 reduziert eine elektrische Feldstärke auf der oberen Oberflächenseite des Halbleitersubstrats 10. Der Randabschlussstrukturabschnitt 162 umfasst eine Vielzahl von Schutzringen 92. Der Schutzring 92 ist ein P-artiger Bereich, der mit der oberen Oberfläche des Halbleitersubstrats 10 verbunden ist. Der Schutzring 92 dieses Beispiels kann den aktiven Abschnitt 160 in Draufsicht umschließen. Die Vielzahl der Schutzringe 92 ist mit vorgegebenen Abständen zwischen dem äußeren umfänglichen Gatterläufer 130 und der Endseite 102 angeordnet. Der an einer Außenseite angeordnete Schutzring 92 kann den an der Innenseite angeordneten Schutzring 92 umschließen. Die Außenseite bezieht sich auf eine Seite näher an der Endseite 102 und die Innenseite bezieht sich auf eine Seite näher am äußeren umfänglichen Gatterläufer 130. Durch Vorsehen der Vielzahl von Schutzringen 92 kann eine Verarmungsschicht auf der oberen Oberflächenseite des aktiven Abschnitts 160 nach außen erweitert werden und die Durchbruchspannung der Halbleitervorrichtung 100 kann verbessert werden. Der Randabschlussstrukturabschnitt 90 kann ferner zumindest einen Schutzring, eine Feldplatte, und ein den aktiven Abschnitt 160 kreisförmig umgebendes RESURF aufweisen.
  • 6 ist eine vergrößerte Ansicht eines Bereichs E in 5. Der Bereich E ist ein Bereich, der den Transistorabschnitt 70, den Diodenabschnitt 80 und den aktivseitige Gatterläufer 131 enthält. Die Halbleitervorrichtung 100 dieses Beispiels umfasst einen Gatter-Grabenabschnitt 40, einen Dummy-Grabenabschnitt 30, einen Senkenbereich 11, einen Emitterbereich 12, einen Basisbereich 14 und einen Kontaktbereich 15, die in der oberen Oberflächenseite des Halbleitersubstrats 10 angeordnet sind. Der Gatter-Grabenabschnitt 40 und der Dummy-Grabenabschnitt 30 sind jeweils Beispiele des Grabenabschnitts. Außerdem umfasst die Halbleitervorrichtung 100 dieses Beispiels eine Emitterelektrode 52 und den aktivseitigen Gatterläufer 131, die über der oberen Oberfläche des Halbleitersubstrats 10 angeordnet sind. Die Emitterelektrode 52 und der aktivseitige Gatterläufer 131 sind voneinander isoliert angeordnet.
  • Ein dielektrischer Zwischenschichtfilm ist zwischen der Emitterelektrode 52 und dem aktivseitigen Gatterläufer 131 und der oberen Oberfläche des Halbleitersubstrats 10 angeordnet, aber der dielektrische Zwischenschichtfilm wurde in 6 weggelassen. Im dielektrischen Zwischenschichtfilm dieses Beispiels ist ein Kontaktloch 54 angeordnet, das durch den dielektrischen Zwischenschichtfilm geht. In 6 ist jedes der Kontaktlöcher 54 mit diagonalen Linien schraffiert.
  • Die Emitterelektrode 52 ist auf der oberen Seite des Gatter-Grabenabschnitts 40, des Dummy-Grabenabschnitts 30, des Senkenbereichs 11, des Emitterbereichs 12, des Basisbereichs 14 und des Kontaktbereichs 15 angeordnet. Die Emitterelektrode 52 ist durch das Kontaktloch 54 mit dem Emitterbereich 12, dem Kontaktbereich 15 und dem Basisbereich 14 auf der oberen Oberfläche des Halbleitersubstrats 10 verbunden. Ferner ist die Emitterelektrode 52 durch das im dielektrischen Zwischenschichtfilm angeordnete Kontaktloch mit einem Dummy-Leitungsabschnitt im Dummy-Grabenabschnitt 30 verbunden. Die Emitterelektrode 52 kann mit dem Dummy-Leitungsabschnitt des Dummy-Grabenabschnitts 30 an einem Rand des Dummy-Grabenabschnitts 30 in Y-Achsenrichtung verbunden sein.
  • Der aktivseitige Gatterläufer 131 ist durch das im dielektrischen Zwischenschichtfilm angeordnete Kontaktloch mit dem Dummy-Grabenabschnitt 40 verbunden. Der aktivseitige Gatterläufer 131 kann mit einem Gatter-Leitungsabschnitt des Gatter-Grabenabschnitts 40 an einem Randabschnitt des Gatter-Grabenabschnitts 40 in Y-Achsenrichtung verbunden sein. Der aktivseitige Gatterläufer 131 ist nicht mit dem Dummy-Leitungsabschnitt im Dummy-Grabenabschnitt 30 verbunden.
  • Die Emitterelektrode 52 ist aus einem Material gebildet, das ein Metall enthält. 6 illustriert einen Bereich, wo die Emitterelektrode 52 angeordnet ist. Beispielsweise ist zumindest ein Teil eines Bereichs der Emitterelektrode 52 aus Aluminium oder einer Aluminium-Silizium-Legierung, z.B. einer Metalllegierung wie AlSi oder AlSiCu gebildet. Die Emitterelektrode 52 kann unter einem aus Aluminium oder dergleichen gebildeten Bereich eine Metallbarriere aus Titan oder einem Titanverbundstoff aufweisen. Ferner kann ein Stecker, der durch Einbetten von Wolfram oder dergleichen in Berührung mit der Metallbarriere und Aluminium und dergleichen gebildet ist, im Kontaktloch enthalten sein.
  • Der Senkenbereich 11 ist überlappend mit dem aktivseitigen Gatterläufer 131 angeordnet. Der Senkenbereich 11 erstreckt sich mit einer vorgegebenen Breite auch in einem Bereich, der nicht mit dem aktivseitigen Gatterläufer 131 überlappt. Der Senkenbereich 11 dieses Beispiels ist entfernt von einem Ende des Kontaktlochs 54 in Y-Achsenrichtung zur Seite des aktivseitigen Gatterläufers 131 angeordnet. Der Senkenbereich ist ein Bereich eines zweiten Leitfähigkeitstyps, in dem die Dotierungskonzentration höher als im Basisbereich 14 ist. Der Basisbereich 14 dieses Beispiels ist P-artig und der Senkenbereich 11 ist P+-artig.
  • Der Transistorabschnitt 70 und der Diodenabschnitt 80 enthalten jeweils eine Vielzahl von Grabenabschnitten, die in der Anordnungsrichtung angeordnet sind. Im Transistorabschnitt 70 dieses Beispiels sind ein oder mehrere Gatter-Grabenabschnitte 40 und ein oder mehrere Dummy-Grabenabschnitte 30 abwechselnd entlang der Anordnungsrichtung angeordnet. Im Diodenabschnitt 80 dieses Beispiels ist die Vielzahl der Dummy-Grabenabschnitte 30 entlang der Anordnungsrichtung angeordnet. Im Diodenabschnitt 80 dieses Beispiels ist kein Gatter-Grabenabschnitt 40 angeordnet.
  • Der Gatter-Grabenabschnitt 40 dieses Beispiels kann zwei gerade Abschnitte 39, die sich entlang der Erstreckungsrichtung senkrecht zur Anordnungsrichtung (Abschnitte eines Grabens die in Erstreckungsrichtung gerade sind) erstrecken, und den Kantenabschnitt 41, der die zwei geraden Abschnitte 30 verbindet, aufweisen. Die Erstreckungsrichtung in 6 ist die Y-Achsenrichtung.
  • Mindestens ein Teil des Randabschnitts 41 ist vorzugsweise in gekrümmter Form in Draufsicht angeordnet. Das Verbinden zwischen Endabschnitten der zwei geraden Abschnitte 39 in Y-Achsenrichtung verbindet kann die elektrische Feldstärke an den Endabschnitten der geraden Abschnitte 39 verringern.
  • Im Transistorabschnitt 70 sind die Dummy-Grabenabschnitte 30 zwischen den jeweiligen geraden Abschnitten 39 des Gatter-Grabenabschnitts 40 angeordnet. Zwischen den jeweiligen geraden Abschnitten 39 kann ein Dummy-Grabenabschnitt 30 oder eine Vielzahl von Dummy-Grabenabschnitten 30 angeordnet sein. Der Dummy-Grabenabschnitt 30 kann eine gerade Form haben, die sich in Erstreckungsrichtung erstreckt, oder kann gerade Abschnitte 29 und einen Randabschnitt 31 ähnlich wie der Gatter-Grabenabschnitt 40 aufweisen. Die in 6 dargestellte Halbleitervorrichtung 100 enthält sowohl den geraden Dummy-Grabenabschnitt 30 ohne Randabschnitt 31 und den Dummy-Grabenabschnitt 30 mit dem Randabschnitt 31.
  • Eine Diffusionstiefe des Senkenbereichs 11 kann tiefer sein als die Tiefe des Gatter-Grabenabschnitts 40 und des Dummy-Grabenabschnitts 30. Die Endabschnitte des Gatter-Grabenabschnitts 40 und des Dummy-Grabenabschnitts 40 in Y-Achsenrichtung sind in Draufsicht im Senkenbereich 11 angeordnet. Das heißt, der Boden in Tiefenrichtung jedes Grabenabschnitts ist in Y-Achsenrichtung am Endabschnitt jedes Grabenabschnitts mit dem Senkenbereich 11 bedeckt. Mit diesem Aufbau kann die elektrische Feldstärke auf dem Bodenabschnitt jedes Grabenabschnitts reduziert werden.
  • Ein Mesaabschnitt ist in Anordnungsrichtung zwischen den jeweiligen Grabenabschnitten angeordnet. Der Mesaabschnitt bezeichnet einen Bereich, der zwischen den Grabenabschnitten im Halbleitersubstrat 10 eingeschlossen ist. Zum Beispiel ist ein oberes Ende des Mesaabschnitts die obere Oberfläche des Halbleitersubstrats 10. Die Tiefenposition des unteren Endes des Mesaabschnitts ist dieselbe wie die Tiefenposition des unteren Endes des Grabenabschnitts. Der Mesaabschnitt dieses Beispiels ist so angeordnet, dass er sich in Erstreckungsrichtung (Y-Achsenrichtung) entlang des Grabens auf der oberen Oberfläche des Halbleitersubstrats 10 erstreckt. In diesem Beispiel ist ein Mesaabschnitt 60 im Transistorabschnitt 70 angeordnet und ein Mesaabschnitt 61 ist im Diodenabschnitt 80 angeordnet. Falls in der vorliegenden Beschreibung einfach ein „Mesaabschnitt“ erwähnt wird, bezeichnet der Abschnitt jeweils den Mesaabschnitt 60 und den Mesaabschnitt 61.
  • Jeder Mesaabschnitt umfasst den Basisbereich 14. Im Mesaabschnitt ist ein Bereich, der am nächsten am aktivseitigen Gatterläufer 131 angeordnet ist, im Basisbereich 14, der auf der oberen Oberfläche des Halbleitersubstrats 10 freiliegt, als Basisbereich 14-e festgelegt. Während 6 den an einem Endabschnitt eines jeden Mesaabschnitts in Erstreckungsrichtung angeordneten Basisbereich 14-e illustriert, ist der Basisbereich 14-e auch am anderen Endabschnitt eines jeden Mesaabschnitts angeordnet. Jeder Mesaabschnitt kann mindestens einen Emitterbereichs 12 des ersten Leitfähigkeitstyps und einen Kontaktbereich 15 des zweiten Leitfähigkeitstyps in einem Bereich aufweisen, der in Draufsicht zwischen den Basisbereichen 14-e eingeschlossen ist. Der Emitterbereich 12 dieses Beispiels ist N+-artig und der Kontaktbereich 15 ist P+artig. Der Emitterbereich 12 und der Kontaktbereich 15 können zwischen dem Basisbereich 14 und der oberen Oberfläche des Halbleitersubstrats 10 in Tiefenrichtung angeordnet sein.
  • Der Mesaabschnitt 60 des Transistorabschnitts 70 umfasst den Emitterbereich 12, der auf der oberen Oberfläche des Halbleitersubstrats 10 freiliegt. Der Emitterbereich 12 ist verbunden mit dem Gatter-Grabenabschnitt 40 angeordnet. Der mit dem Gatter-Grabenabschnitt 40 verbundene Mesaabschnitt 60 kann den Kontaktbereich 15, der auf der oberen Oberfläche des Halbleitersubstrats 10 freiliegt, aufweisen.
  • Der Kontaktbereich 15 und der Emitterbereich 12 im Mesaabschnitt 60 sind jeweils von einem Grabenabschnitt in X-Achsenrichtung bis zum anderen Grabenabschnitt angeordnet. Zum Beispiel sind der Kontaktbereich 15 und der Emitterbereich 12 des Mesaabschnitts 60 abwechselnd entlang der Ausdehnungsrichtung (Y-Achsenrichtung) des Grabenabschnitts angeordnet.
  • In einem anderen Beispiel können der Kontaktbereich 15 und der Emitterbereich 12 des Mesaabschnitts 60 in einer Streifenform entlang der Ausdehnungsrichtung (Y-Achsenrichtung) des Grabenabschnitts angeordnet sein. Beispielsweise ist der Emitterbereich 12 in einem Bereich angeordnet, der mit dem Grabenabschnitt verbunden ist, und der Kontaktbereich 15 ist in einem Bereich angeordnet, der zwischen den Emitterbereichen 12 eingeschlossen ist.
  • Der Mesaabschnitt 61 des Diodenabschnitts 80 weist keinen Emitterbereich 12 auf. Der Basisbereich 14 und der Kontaktbereich 15 können auf einer oberen Oberfläche des Mesaabschnitts 61 angeordnet sein. In dem zwischen den Basisbereichen 14-e auf der oberen Oberfläche des Mesaabschnitts 61 eingefassten Bereich kann der Kontaktbereich 15 in Berührung mit jedem Basisbereich 14-e vorgesehen sein. Der Basisbereich 14 kann in einem Bereich angeordnet sein, der zwischen den Kontaktbereichen 15 auf der oberen Oberfläche des Mesaabschnitts 61 eingeschlossen ist. Der Basisbereich 14 kann im gesamten zwischen den Kontaktbereichen 15 eingeschlossenen Bereich vorgesehen sein.
  • Das Kontaktloch 54 ist über jedem Mesaabschnitt angeordnet. Das Kontaktloch 54 ist dem Bereich angeordnet, der zwischen den Basisbereichen 14-e eingefasst ist. Das Kontaktloch 54 dieses Beispiels ist jeweils über jeweiligen Bereichen des Kontaktbereichs 15, des Basisbereichs 14 und des Emitterbereichs 12 angeordnet. Das Kontaktloch 54 ist nicht in Bereichen angeordnet, die dem Basisbereich 14-e und dem Senkenbereich 11 entsprechen. Das Kontaktloch 54 kann in Anordnungsrichtung (X-Achsenrichtung) mittig im Mesaabschnitt 60 angeordnet sein.
  • Im Diodenabschnitt 80 ist ein N+-artiger Kathodenbereich 82 in einem Bereich angeordnet, der neben der unteren Oberfläche des Halbleitersubstrats 10 liegt. Auf der unteren Oberfläche des Halbleitersubstrats 10 kann ein P+-artiger Kollektorbereich in einem Bereich angeordnet sein, wo der Kathodenbereich 82 nicht angeordnet ist. In 6 ist eine Grenze zwischen dem Kathodenbereich 82 und dem Kollektorbereich 22 mit einer gepunkteten Linie dargestellt.
  • Der Kathodenbereich 82 ist in Y-Achsenrichtung entfernt vom Senkenbereich 11 angeordnet. Mit dieser Ausgestaltung wird der Abstand zwischen dem P-artigen Bereich (Senkenbereich 11) mit relativ hoher Dotierungskonzentration, der bis zu einer tiefen Position ausgebildet ist, und dem Kathodenbereich 82 gewährleistet und die Durchbruchspannung kann verbessert werden. Der Endabschnitt in Y-Achsenrichtung des Kathodenbereichs 82 dieses Beispiels ist weiter weg vom Senkenbereich 11 angeordnet als der Endabschnitt in Y-Achsenrichtung des Kontaktlochs 54. In einem weiteren Beispiel kann der Endabschnitt in Y-Achsenrichtung des Kathodenbereichs 82 zwischen dem Senkenbereich 11 und dem Kontaktloch 54 angeordnet sein.
  • 7 ist eine Ansicht, die ein Beispiel eines Querschnitts b-b in 6 illustriert. Der Querschnitt b-b ist eine XZ-Ebene, die durch den Emitterbereich 12 und den Kathodenbereich 82 geht. Die Halbleitervorrichtung 100 dieses Beispiels umfasst im Querschnitt das Halbleitersubstrat 10, den dielektrischen Zwischenschichtfilm 38, die Emitterelektrode 52 und die Kollektorelektrode 24. Der dielektrische Zwischenschichtfilm 38 ist auf der oberen Oberfläche des Halbleitersubstrats 10 angeordnet. Der dielektrische Zwischenschichtfilm 38 ist ein Film, der mindestens eine Schicht eines dielektrischen Films, wie z.B. Silikatglas, dem eine Verunreinigung wie Bor oder Phosphor zugefügt wird, eines thermischen Oxidfilms und andere dielektrische Filme enthält. Der dielektrische Zwischenschichtfilm 38 ist in Kontakt mit dem in 6 beschriebenen Kontaktlöchern 54 angeordnet.
  • Die Emitterelektrode 52 ist auf der oberen Seite des dielektrischen Zwischenschichtfilms 38 angeordnet. Die Emitterelektrode 52 ist durch das Kontaktloch 54 des dielektrischen Zwischenschichtfilms 38 mit einer oberen Oberfläche 21 des Halbleitersubstrats 10 verbunden. Die Kollektorelektrode 24 ist auf einer unteren Oberfläche 23 des Halbleitersubstrats 10 angeordnet. Die Emitterelektrode 52 und die Kollektorelektrode 24 sind aus einem Metall wie beispielsweise Aluminium gebildet. In der vorliegenden Beschreibung wird die Richtung, in der die Emitterelektrode 52 mit der Kollektorelektrode 24 verbunden ist (die Z-Achsenrichtung), auch als Tiefenrichtung bezeichnet.
  • Das Halbleitersubstrat 10 umfasst einen N-artigen Driftbereich 18. Die Dotierungskonzentration des Driftbereichs 18 kann dieselbe sein wie die Volumendonatorenkonzentration. In einem weiteren Beispiel kann die Dotierungskonzentration des Driftbereichs 18 höher als die Volumendonatorenkonzentration sein. Der Driftbereich 18 ist jeweils im Transistorabschnitt 70 und im Diodenabschnitt 80 angeordnet.
  • Im Mesaabschnitt 60 des Transistorabschnitts 70 sind der N+-artige Emitterbereich 12 und der P-artige Basisbereich 14 der Reihe nach von einer oberen Oberflächenseite 21 des Halbleitersubstrats 10 angeordnet. Der Driftbereich 18 ist unter dem Basisbereich 14 angeordnet. Der Mesaabschnitt 60 kann einen N+-artigen Sammelbereich 16 aufweisen. Der Sammelbereich 16 ist zwischen dem Basisbereich 14 und dem Driftbereich 18 angeordnet.
  • Der Emitterbereich 12 liegt auf der oberen Oberfläche 21 des Halbleitersubstrats 10 frei und ist verbunden mit dem Gatter-Grabenabschnitt 40 angeordnet. Der Emitterbereich 12 kann verbunden mit den Grabenabschnitten auf beiden Seiten des Mesaabschnitts 60 angeordnet sein. Der Emitterbereich 12 hat eine höhere Dotierungskonzentration als der Driftbereich 18.
  • Der Basisbereich 14 ist unter dem Emitterbereich 12 angeordnet. Der Basisbereich 14 dieses Beispiels ist verbunden mit dem Emitterbereich 12 angeordnet. Der Basisbereich 14 kann verbunden mit den Grabenabschnitten auf beiden Seiten des Mesaabschnitts 60 angeordnet sein.
  • Der Sammelbereich 16 ist unter dem Basisbereich 14 angeordnet. Der Sammelbereich 16 ist ein N+-artiger Bereich, der eine höhere Dotierungskonzentration aufweist als der Driftbereich 18. Durch Vorsehen des Sammelbereichs 16 mit hoher Konzentration zwischen dem Driftbereich 18 und dem Basisbereich 14 ist es möglich, einen Effekt der Verstärkung der Ladungsträgerimplantation (lE-Effekt) zu erhöhen und eine EIN-Spannung zu reduzieren. Der Sammelbereich 16 kann die gesamte unteren Oberfläche des Basisbereichs 14 in jedem Mesaabschnitt 60 bedeckend angeordnet sein.
  • Der Mesaabschnitt 61 des Diodenabschnitts 80 weist den P-artigen Basisbereich 14 auf, der mit der oberen Oberfläche 21 des Halbleitersubstrats 10 verbunden ist. Der Driftbereich 18 ist unter dem Basisbereich 14 angeordnet. Im Mesaabschnitt 61 kann der Sammelbereich 16 unter dem Basisbereich 14 angeordnet sein.
  • Jeweils im Transistorabschnitt 70 und im Diodenabschnitt 80 kann ein N+-artiger Pufferbereich 20 auf der unteren Oberflächenseite 23 des Driftbereichs 18 angeordnet sein. Die Dotierungskonzentration des Pufferbereichs 20 ist höher als die Dotierungskonzentration des Driftbereichs 18. Der Pufferbereich 20 umfasst einen oder mehr Peaks der Donatorenkonzentration mit höheren Donatorenkonzentrationen als die des Driftbereichs 18. Der Pufferbereich 20 kann als eine Feldstoppschicht funktionieren, die verhindert, dass eine sich von einer unteren Oberflächenseite des Basisbereichs 14 ausbreitende Verarmungsschicht den P+-artigen Kollektorbereich 22 und den N+-artigen Kathodenbereich 82 erreicht.
  • In diesem Beispiel ist die in 1 bis 3 beschriebene Tiefenposition Z1 im Pufferbereich 20 auf der unteren Oberflächenseite 23 des Halbleitersubstrats 10 enthalten. Das heißt, der Peak 201 hoher Wasserstoffkonzentration, der Peak 212, das Tal 211, der Peak 213, der Peak 221 der Donatorenkonzentration, der Leerstellendichtepeak 231 und der Lebensdauer-Anpassabschnitt 241 sind im Pufferbereich 20 enthalten. Wie oben beschrieben können der Peak 201 hoher Wasserstoffkonzentration, der Peak 212, das Tal 211, der Peak 213, der Peak 221 der Donatorenkonzentration, der Leerstellendichtepeak 231 und der Lebensdauer-Anpassabschnitt 241 in der gesamten XY-Ebene des Halbleitersubstrats 10 oder einem Teil davon angeordnet sein. In diesem Beispiel sind der Peak 201 hoher Wasserstoffkonzentration, der Peak 212, das Tal 211, der Peak 213, der Peak 221 der Donatorenkonzentration, der Leerstellendichtepeak 231 und der Lebensdauer-Anpassabschnitt 241 sowohl im Transistorabschnitt 70 als auch im Diodenabschnitt 80 angeordnet.
  • Im Transistorabschnitt 70 ist der P+-artige Kollektorbereich unter dem Pufferbereich 20 angeordnet. Eine Akzeptorenkonzentration des Kollektorbereichs 22 ist höher als eine Akzeptorenkonzentration des Basisbereichs 14. Der Kollektorbereich 22 kann einen Akzeptor aufweisen, welcher derselbe oder ein anderer ist wie ein Akzeptor des Basisbereichs 14. Der Akzeptor des Kollektorbereichs 22 ist beispielsweise Bor.
  • Im Diodenabschnitt 80 unter dem Pufferbereich 20 ist der N+-artige Kathodenbereich 82 angeordnet. Eine Donatorenkonzentration des Kathodenbereichs 82 ist höher als eine Donatorenkonzentration des Driftbereichs 18. Ein Donator des Kathodenbereichs 82 ist beispielsweise Wasserstoff oder Phosphor. Ein Element, das als ein Donator und ein Akzeptor in jedem Bereich dient ist nicht auf die obige Beschreibung beschränkt. Der Kollektorbereich 22 und der Kathodenbereich 82 liegen auf der unteren Oberfläche 23 des Halbleitersubstrats 10 frei und sind mit der Kollektorelektrode 24 verbunden. Die Kollektorelektrode 24 kann in Kontakt mit der gesamten unteren Oberfläche 23 des Halbleitersubstrats 10 stehen. Die Emitterelektrode 52 und die Kollektorelektrode 24 sind aus einem Metall wie beispielsweise Aluminium gebildet.
  • Ein oder mehrere Gatter-Grabenabschnitte 40 und ein oder mehrere Dummy-Grabenabschnitte 30 sind auf der oberen Oberflächenseite 21 des Halbleitersubstrats 10 angeordnet. Jeder Grabenabschnitt geht von der oberen Oberfläche 21 des Halbleitersubstrats 10 durch den Basisbereich 14 und erreicht den Driftbereich 18. in einem Bereich, wo zumindest ein beliebiger des Emitterbereichs 12, des Kontaktbereichs 15 und des Sammelbereichs 16 angeordnet ist, geht jeder Grabenabschnitt auch durch deren Dotierungsbereiche, um den Driftbereich 18 zu erreichen. Der Aufbau des in den Dotierungsbereich eindringenden Grabenabschnitts ist nicht darauf beschränkt, dass die Herstellung in der Reihenfolge des Bildens des Dotierungsbereichs und dann Bilden des Grabenabschnitts erfolgt. Der Aufbau des in den Dotierungsbereich eindringenden Grabenabschnitts umfasst einen Aufbau des Dotierungsbereichs, der nach dem Ausbilden des Grabenabschnitts zwischen den Grabenabschnitten ausgebildet wird.
  • Wie oben beschrieben weist der Transistorabschnitt 70 den Gatter-Grabenabschnitt 40 und den Dummy-Grabenabschnitt 30 auf. Im Diodenabschnitt 80 ist der Dummy-Grabenabschnitt 30 angeordnet und der Gatter-Grabenabschnitt 40 ist nicht angeordnet. Die Grenze in X-Achsenrichtung zwischen dem Diodenabschnitt 80 und dem Transistorabschnitt 70 in diesem Beispiel ist eine Grenze zwischen dem Kathodenbereich 82 und dem Kollektorbereich 22.
  • Der Gatter-Grabenabschnitt 40 umfasst einen Gattergraben in der oberen Oberfläche 21 des Halbleitersubstrats 10, den dielektrischen Gatterfilm 42 und den Gatter-Leitungsabschnitt 44. Der Gatter-Grabenabschnitt 40 ist ein Beispiel einer Gatterstruktur. Der dielektrische Gatterfilm 42 ist die innere Wand des Gattergrabens bedeckend angeordnet. Der dielektrische Gatterfilm 42 kann durch Oxidieren oder Nitrieren eines Halbleiters auf der inneren Wand des Gattergrabens ausgebildet werden. Der Gatter-Leitungsabschnitt 44 ist innerhalb des dielektrischen Gatterfilms 42 im Gattergraben ausgebildet. Das heißt, dass der dielektrische Gatterfilm 42 den Gatter-Leitungsabschnitt 44 vom Halbleitersubstrat 10 isoliert. Der Gatter-Leitungsabschnitt 44 ist aus einem leitenden Material wie beispielsweise Polysilizium ausgebildet.
  • Der Gatter-Leitungsabschnitt 44 kann in Tiefenrichtung länger vorgesehen sein als der Basisbereich 14. Der Gatter-Grabenabschnitt 40 im Querschnitt wird auf der oberen Oberfläche 21 des Halbleitersubstrats 10 vom dielektrischen Zwischenschichtfilm 38 bedeckt. Der Gatter-Leitungsabschnitt 44 ist elektrisch mit dem Gatterläufer 15 verbunden. Wenn eine vorgegebene Gatterspannung an den Gatter-Leitungsabschnitt 44 angelegt wird, wird durch eine Elektroneninversionsschicht in einer Oberflächenschicht des Basisbereichs 14 an einer Schnittstelle, die den Gatter-Grabenabschnitt 40 berührt, ein Kanal ausgebildet.
  • Die Dummy-Grabenabschnitte 30 können im Querschnitt denselben Aufbau wie die Gatter-Grabenabschnitte 40 haben. Der Dummy-Grabenabschnitt 30 umfasst einen Dummygraben in der oberen Oberfläche 21 des Halbleitersubstrats 10, einen dielektrischen Dummyfilm 32 und einen Dummy-Leitungsabschnitt 34. Der Dummy-Leitungsabschnitt 34 kann mit einer anderen Elektrode als der Gatter-Anschlussfläche verbunden sein. Beispielsweise kann der Dummy-Leitungsabschnitt 34 mit einer Dummy-Anschlussfläche (nicht dargestellt) verbunden sein, die mit einem externen Schaltkreis verbunden ist, und sich von der Gatter-Anschlussfläche unterscheidet, und es kann eine andere Steuerung durchgeführt werden als die des Gatter-Leitungsabschnitts 44. Außerdem kann der Dummy-Leitungsabschnitt 34 elektrisch mit der Emitterelektrode 52 verbunden sein. Der dielektrische Dummy-Film 32 ist eine innere Wand des Dummy-Grabens bedeckend angeordnet. Der Dummy-Leitungsabschnitt 34 ist im Dummygraben und innerhalb des dielektrischen Dummyfilms 32 angeordnet. Der dielektrische Dummyfilm 32 isoliert den Dummy-Leitungsabschnitt 34 vom Halbleitersubstrat 10. Der Dummy-Leitungsabschnitt 34 kann aus demselben Material wie der Gatter-Leitungsabschnitt 44 ausgebildet sein. Beispielsweise ist der Dummy-Leitungsabschnitt 34 aus einem leitenden Material wie beispielsweise Polysilizium oder dergleichen ausgebildet. Der Dummy-Leitungsabschnitt 34 kann in Tiefenrichtung dieselbe Länge wie der Gatter-Leitungsabschnitt 44 haben.
  • Der Gatter-Grabenabschnitt 40 und der Dummy-Grabenabschnitt 30 dieses Beispiels werden auf der oberen Oberfläche 21 des Halbleitersubstrats 10 vom dielektrischen Zwischenschichtfilm 38 bedeckt. Es ist zu beachten, dass die Böden des Dummy-Grabenabschnitts 30 und des Gatter-Grabenabschnitts 40 mit einer Form mit gekrümmter Oberfläche (eine Form mit gekrümmter Linie im Querschnitt) konvex nach unten ausgebildet sein können.
  • 8 illustriert eine beispielhafte Verteilung der chemischen Wasserstoffkonzentration, der Ladungsträgerdichte, der Leerstellendichte und der Ladungsträger-Lebensdauer in Tiefenrichtung an einer Position, die durch Linie c-c in 7 angedeutet wird. In diesem Beispiel werden Wasserstoffionen mit einer Dosierung von 1×1016 Ionen/cm2 an die Tiefenposition Z1 implantiert. Die Verteilung der chemischen Wasserstoffkonzentration, die Verteilung der Donatorenkonzentration, die Leerstellen-Dichteverteilung und die Ladungsträgerverteilung im Pufferbereich 20 sind ähnlich wie im Beispiel der 2. Der Pufferbereich 20 dieses Beispiels hat einen einzigen Peak 221 der Donatorenkonzentration, wie in 2 dargestellt ist. Der Pufferbereich 20 eines anderen Beispiels kann eine Vielzahl von Peaks der Donatorenkonzentration 221 aufweisen.
  • Die Ladungsträger-Dichteverteilung in diesem Beispiel hat den Peak der Donatorenkonzentration im Kathodenbereich 82. Der Donator im Kathodenbereich 82 kann ein Donator wie z.B. Phosphor sein, der kein Wasserstoffdonator ist. Gemäß diesem Beispiel können das Ausbilden des Hochkonzentration-Pufferbereichs 20 und das Ausbilden des Lebensdauer-Anpassabschnitts 241 in einem gemeinsamen Vorgang durchgeführt werden.
  • 9 illustriert eine andere beispielhafte Verteilung der chemischen Wasserstoffkonzentration, der Ladungsträgerdichte, der Leerstellendichte und der Ladungsträger-Lebensdauer an der Linie c-c. In diesem Beispiel ist der Peak 201 hoher Wasserstoffkonzentration an jeder einer Vielzahl von Tiefenpositionen (die Tiefenposition Z1 und die Tiefenposition Z2 in 9) ausgebildet. Das heißt, Wasserstoffionen werden mit einer Dosierung von 3×1015 Ionen/cm2 oder mehr an die Vielzahl von Tiefenpositionen implantiert. Das Glühen des Halbleitersubstrats 10 kann gemeinsam nach dem Implantieren von Wasserstoffionen an die Vielzahl von Tiefenpositionen durchgeführt werden oder kann jedes mal nach dem Implantieren von Wasserstoffionen an eine der Tiefenpositionen durchgeführt werden.
  • In diesem Beispiel ist der Lebensdauer-Anpassabschnitt 241 sowohl an der Tiefenposition Z1 als auch an der Tiefenposition Z2 ausgebildet. Gemäß diesem Beispiel kann die Vielzahl von Lebensdauer-Anpassabschnitten 241 einfach ausgebildet werden. Die Wasserstoffdosis für die Vielzahl von Tiefenposition kann gleich oder unterschiedlich sein. In diesem Beispiel sind zwei Peaks 201-1 und 202-2 hoher Wasserstoffkonzentration im Pufferbereich 20 angeordnet. In einem anderen Beispiel kann mindestens ein Peak 201 hoher Wasserstoffkonzentration in einem anderen Bereich als der Pufferbereich angeordnet sein. Beispielsweise kann mindestens ein Peak 201 hoher Wasserstoffkonzentration in einem Bereich auf der oberen Oberflächenseite 21 des Halbleitersubstrats 10 angeordnet sein. In den auf der oberen Oberflächenseite 21 angeordneten Peak 201 hoher Wasserstoffkonzentration können Wasserstoffionen von der oberen Oberfläche 21 implantiert werden und können Wasserstoffionen von der unteren Oberfläche 23 implantiert werden. Auch in diesem Fall ist der Hochkonzentrationsbereich 107 vom Peak hoher Wasserstoffkonzentration zur Implantieroberfläche der Wasserstoffionen ausgebildet.
  • 10 illustriert eine andere beispielhafte Verteilung der chemischen Wasserstoffkonzentration, der Ladungsträgerdichte, der Leerstellendichte und der Ladungsträger-Lebensdauer an der Linie c-c. Die Verteilung der Donatorenkonzentration ist ähnlich der Ladungsträger-Dichteverteilung außer in der Umgebung der Tiefenposition Z1. Die Verteilung der Donatorenkonzentration DD in der Umgebung der Tiefenposition Z1 wird durch eine gestrichelte Linie dargestellt.
  • Die Halbleitervorrichtung 100 dieses Beispiels hat einen Peak 207 niedriger Wasserstoffkonzentration, der näher an der oberen Oberfläche 21 des Halbleitersubstrats 10 angeordnet ist als der Peak 201 hoher Wasserstoffkonzentration. Der Peak niedriger Wasserstoffkonzentration 207 hat ein lokales Maximum an der Tiefenposition Z3. Die Dosierung von Wasserstoffionen in Bezug auf die Tiefenposition Z3 ist kleiner als 3×1015 Ionen/cm2. Die Dosierung von Wasserstoffionen in Bezug auf die Tiefenposition Z3 kann 1×1013 Ionen/cm2 oder mehr und 1×1015 Ionen/cm2 oder weniger betragen.
  • Da Wasserstoffionen an die Tiefenposition Z3 implantiert werden, wird ein Donatorenpeak 215 der oberen Oberflächenseite, wo die Donatorenkonzentration einen Spitzenwert annimmt, an der Tiefenposition Z3 gebildet. In 10 wird der Donatorenpeak 215 der oberen Oberflächenseite durch eine durchgezogene Linie im Diagramm der Ladungsträger-Dichteverteilung angezeigt. Die Ladungsträger-Dichteverteilung kann einen Peak mit derselben Form an derselben Position aufweisen wie der Donatorenpeak 215 der oberen Oberflächenseite. Der Peak 207 niedriger Wasserstoffkonzentration ist an einer Position angeordnet, die mit dem Donatorenpeak 215 der oberen Oberflächenseite überlappt. Die Tiefenposition des lokalen Maximums 208 des Peaks 207 niedriger Wasserstoffkonzentration und die Tiefenposition des lokalen Maximums 216 des Donatorenpeak 215 der oberen Oberflächenseite können gleich sein.
  • Da die Wasserstoffdosis in Bezug auf die Tiefenposition Z3 niedrig ist, werden fast alle Leerstellendefekte, die in der Umgebung der Tiefenposition Z3 gebildet werden, mit Wasserstoff gebunden und werden zu Wasserstoffdonatoren. Somit hat die Leerstellen-Dichteverteilung im Bereich einer Halbwertsbreite W207 in Tiefenrichtung des Peaks 207 niedriger Wasserstoffkonzentration keinen eindeutigen Peak und die Ladungsträgerverteilung hat keinen eindeutigen Minimalwert.
  • Innerhalb des Bereichs der Halbwertsbreite W207 kann die Leerstellen-Dichteverteilung einen winzigen Peak aufweisen. Man beachte, dass die Leerstellendichte im Bereich der Halbwertsbreite W201 ausreichend kleiner ist als der Leerstellendichtepeak 231, der im Bereich der Halbwertsbreite W207 angeordnet ist. Beispielsweise ist V1 die Leerstellendichte an der Tiefenposition Z1 und V3 ist die Leerstellendichte an der Tiefenposition Z3. Die chemische Wasserstoffkonzentration am lokalen Maximum 208 des Peaks 207 niedriger Wasserstoffkonzentration ist Hp3.
  • Ein Verhältnis (Z3/Hp3) einer Leerstellenkonzentration V3 zur Konzentration Hp3 des Peaks 207 niedriger Wasserstoffkonzentration 207 an der Tiefenposition Z3 wird als R3 definiert. Ein Verhältnis (Z1/Hp1) einer Leerstellenkonzentration V1 zur Konzentration Hp1 des Peaks 201 hoher Wasserstoffkonzentration an der Tiefenposition Z1 wird auf R1 eingestellt. Das Verhältnis R3 ist kleiner als das Verhältnis R1. Das Verhältnis R3 kann 1/10 oder weniger oder 1/100 oder weniger vom Verhältnis R1 betragen.
  • Außerdem können der Bereich der Halbwertsbreite W201 des Peaks 201 hoher Wasserstoffkonzentration und der Bereich der Halbwertsbreite W207 des Peaks 207 niedriger Wasserstoffkonzentration voneinander getrennt sein. Das heißt, eine untere Endposition Z3a der Halbwertsbreite W207 ist vorzugsweise näher an der oberen Oberfläche 21 angeordnet als die obere Endposition Z1b der Halbwertsbreite W201. Infolgedessen ist es beispielsweise möglich zu verhindern, dass die Kristallinität des Halbleitersubstrats 10 an der Tiefenposition Z3 stark gestört wird, wenn Wasserstoffionen an die Tiefenposition Z1 implantiert werden. Somit wird der Gitterdefekt an der Tiefenposition Z3 mit Wasserstoff gebunden, um einen Wasserstoffdonator auf einfache Weise zu bilden. Ein Abstand zwischen der unteren Endposition Z3a und der oberen Endposition Z1b kann größer sein als die halbe Halbwertsbreite W201 oder kann größer sein als die volle Halbwertsbreite W201.
  • Gemäß diesem Beispiel kann der Pufferbereich 20 in Tiefenrichtung lang ausgebildet werden, indem Wasserstoffionen an eine Vielzahl von Tiefenpositionen implantiert werden. Außerdem kann der Lebensdauer-Anpassabschnitt 241 einfach im Pufferbereich 20 ausgebildet werden. Da außerdem der Donatorenpeak 215 der oberen Oberflächenseite auf der oberen Oberflächenseite 21 des Lebensdauer-Anpassabschnitts 241 angeordnet ist, kann die Verarmungsschicht daran gehindert werden, den Lebensdauer-Anpassabschnitt 241 zu erreichen.
  • Die Donatorenkonzentration am lokalen Maximum 216 des Donatorenpeaks 215 der oberen Oberflächenseite ist niedriger als die Donatorenkonzentration am lokalen Maximum des Peaks 221 der Donatorenkonzentration. Die Donatorenkonzentration am lokalen Maximum 216 kann größer oder kleiner als die Donatorenkonzentration am Peak 212 sein. Die Donatorenkonzentration am lokalen Maximum 216 kann größer oder kleiner als die Donatorenkonzentration am Peak 213 sein. Die Donatorenkonzentration am lokalen Maximum 216 kann größer oder kleiner als die Donatorenkonzentration am Tal 211 sein.
  • In der vorliegenden Beschreibung wird ein integrierter Wert, der sich durch Integrieren der Donatorenkonzentration vom unteren Ende des Gatter-Grabenabschnitts 40 zur unteren Oberfläche 23 des Halbleitersubstrats 10 ergibt, als eine integrierte Konzentration bezeichnet. Das Halbleitersubstrat 10 hat eine kritische Tiefenposition, wo die integrierte Konzentration eine kritische integrierte Konzentration erreicht. Eine kritische integrierte Konzentration nc wird beispielsweise durch die Folgende Formel ausgedrückt: nc = εs×Ec/q
    wobei εs die dielektrische Konstant eines Materials ist, welche das Halbleitersubstrat 10 bildet, q eine Elementarladung ist und Ec die elektrische Feldstärke des dielektrischen Durchschlags des Halbleitersubstrats 10 ist. Wenn das Halbleitersubstrat 10 beispielsweise ein Siliziumsubstrat ist, beträgt Ec 1,8×105 bis 2,5×105 (V/cm) und nc beträgt 1,2×1012 bis 1,6×1012 (/cm2). Außerdem erreicht in einem Fall, in dem eine Vorwärtsvorspannung zwischen der Kollektorelektrode 24 und der Emitterelektrode 52 angelegt wird, der Maximalwert der elektrischen Feldstärke die dielektrische Durchbruchfeldstärke des Halbleitersubstrats 10, und ein Lawinendurchbruch tritt auf, wenn eine Verarmung bis zu einer bestimmten Position des Driftbereichs 18 verursacht wird, wobei ein Wert, der sich durch Integrieren der Donatorenkonzentration vom unteren Ende des Gatter-Grabenabschnitts 40 bis zur bestimmten Position ergibt, der kritischen integrierten Konzentration entspricht.
  • Das lokales Maximum 202 des Peaks 201 hoher Wasserstoffkonzentration ist vorzugsweise näher an der unteren Oberfläche 23 des Halbleitersubstrats 10 angeordnet als die kritische Tiefenposition. Infolgedessen ist es möglich, die Verarmungsschicht daran zu hindern, den Leerstellendichtepeak 231 zu erreichen und den Leckstrom zu unterdrücken, selbst wenn Lawinendurchbruch auftritt. Wie in 9 dargestellt wird durch Anordnen des Donatorenpeaks 215 der oberen Oberflächenseite die kritische Tiefenposition einfach auf der oberen Oberflächenseite 21 des Peaks 201 hoher Wasserstoffkonzentration angeordnet.
  • 11 illustriert eine beispielhafte Verteilung der chemischen Wasserstoffkonzentration, der Ladungsträgerdichte, der Leerstellendichte und der Ladungsträger-Lebensdauer in Tiefenrichtung an der Position, die durch Linie d-d in 7 angedeutet wird. In diesem Beispiel ist der Kollektorbereich 22 anstelle des Kathodenbereichs 82 im Beispiel der 8 angeordnet. Andere Verteilungen sind ähnlich wie die in dem in 8 dargestellten Beispiel.
  • Der Kollektorbereich 22 umfasst einen Peak der Akzeptorenkonzentration, wie im Diagramm der Ladungsträger-Dichteverteilung dargestellt ist. Die Halbwertsbreite des Peaks der Akzeptorenkonzentration ist W22. Die Halbwertsbreite W22 des Kollektorbereichs 22 und die Halbwertsbreite W201 des Peaks 201 hoher Wasserstoffkonzentration sind vorzugsweise voneinander getrennt. Ein Abstand zwischen der Halbwertsbreite W22 und der Halbwertsbreite W201 kann gleich groß wie oder größer sein als die halbe Halbwertsbreite W201 oder kann gleich groß wie oder größer sein als die volle Halbwertsbreite W201.
  • In diesem Beispiel neigt die Wasserstoffdosis des Peaks 201 hoher Wasserstoffkonzentration dazu, anzusteigen und der Peak 221 der Donatorenkonzentration neigt zum Wachsen. Durch Erhöhen des Abstands zwischen dem Peak 201 hoher Wasserstoffkonzentration und dem Kollektorbereich 22 ist es möglich den Einfluss des Peaks 221 der Donatorenkonzentration auf die Konzentration des Kollektorbereichs 22 zu unterdrücken.
  • Wie in 8 dargestellt, wird bevorzugt, dass eine Halbwertsbreite W82 des Kathodenbereichs 82 und die Halbwertsbreite W201 des Peaks 201 hoher Wasserstoffkonzentration voneinander getrennt sind. Ein Abstand zwischen der Halbwertsbreite W82 und der Halbwertsbreite W201 kann gleich groß wie oder größer sein als die halbe Halbwertsbreite W201 oder kann gleich groß wie oder größer sein als die volle Halbwertsbreite W201. Der Abstand zwischen der Halbwertsbreite W82 des Kathodenbereichs 82 und der Halbwertsbreite W201 des Peaks 201 hoher Wasserstoffkonzentration kann kleiner, gleich oder größer sein als der Abstand zwischen der Halbwertsbreite W22 des Kollektorbereichs 22 und der Halbwertsbreite des Peaks 201 hoher Wasserstoffkonzentration. Ferner ist das Beispiel der 9 und 10 ein Querschnitt entlang der Linie c-c in 7 aber kann ein Querschnitt entlang der Linie d-d in 7 sein. In diesem Fall kann der Kathodenbereich 82 in 9 und 10 durch den Kollektorbereich 22 ersetzt werden.
  • Während die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben wurden, ist der technische Umfang der vorliegenden Erfindung nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt. Für den Fachmann ist es offensichtlich, dass zu den oben beschriebenen Ausführungsformen verschiedene Änderungen und Verbesserungen hinzugefügt werden können. Aus dem Schutzbereich der Ansprüche ergibt sich auch, dass die mit solchen Änderungen oder Verbesserungen hinzugefügten Ausführungsformen in den technischen Umfang der vorliegenden Erfindung einbezogen werden können.
  • Die Vorgänge, Prozeduren, Schritte und Stufen jedes Prozesses, die von einer Vorrichtung, einem System, einem Programm und einem Verfahren durchgeführt werden, die in den Ansprüchen, Ausführungsbeispielen oder Zeichnungen dargestellt sind, können in beliebiger Reihenfolge ausgeführt werden, solange die Reihenfolge nicht durch „vorher“, „vor“ oder ähnlichen Begriffen angegeben ist und solange die Ausgabe eines vorhergehenden Prozesses nicht in einem späteren Prozess verwendet wird. Selbst wenn der Prozessablauf in den Ansprüchen, Ausführungsbeispielen oder Figuren durch Begriffe wie „erste“ oder „nächste“ beschrieben wird, bedeutet dies nicht unbedingt, dass der Prozess in dieser Reihenfolge durchgeführt werden muss.
  • Bezugszeichenliste
    • 10
    Halbleitersubstrat
    11
    Senkenbereich
    12
    Emitterbereich
    14
    Basisbereich
    15
    Kontaktbereich
    16
    Sammelbereich
    18
    Driftbereich
    20
    Pufferbereich
    21
    obere Oberfläche
    22
    Kollektorbereich
    23
    untere Oberfläche
    24
    Kollektorelektrode
    29
    gerader Abschnitt
    30
    Dummy-Grabenabschnitt
    31
    Randabschnitt
    32
    dielektrischer Dummyfilm
    34
    Dummy-Leitungsabschnitt
    38
    dielektrischer Zwischenschichtfilm
    39
    gerader Abschnitt
    40
    Gatter-Grabenabschnitt
    41
    Randabschnitt
    42
    dielektrischer Gatterfilm
    44
    Gatter-Leitungsabschnitt
    52
    Emitterelektrode
    54
    Kontaktloch
    60, 61
    Mesaabschnitt
    70
    Transistorabschnitt
    80
    Diodenabschnitt
    81
    Verlängerungsbereich
    82
    Kathodenbereich
    90
    Randabschlussstrukturabschnitt
    92
    Schutzring
    100
    Halbleitervorrichtung
    102
    Endseite
    106
    Durchgangsbereich
    107
    Bereich hoher Konzentration
    112
    Gatterfeld
    130
    äußerer umfänglicher Gatterläufer
    131
    aktivseitiger Gatterläufer
    160
    aktiver Abschnitt
    201
    Peak hoher Wasserstoffkonzentration
    202
    lokales Maximum
    203
    oberer Schwanz
    204
    unterer Schwanz
    207
    Peak niedriger Wasserstoffkonzentration
    208
    lokales Maximum
    211
    Tal
    212, 213
    Peak
    215
    Donatorenpeak oberen Oberflächenseite
    216
    lokales Maximum
    221
    Peak der Donatorenkonzentration
    231
    Leerstellendichtepeak
    232
    lokales Maximum
    233
    oberer Schwanz
    234
    unterer Schwanz
    235
    oberer flacher Abschnitt
    236
    unterer flacher Abschnitt
    241
    Lebensdauer-Anpassabschnitt
  • 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
    • US 2014/217463 [0003]

Claims (17)

  1. Halbleitervorrichtung, umfassend: ein Halbleitersubstrat mit Volumendonatoren, die im Halbleitersubstrat verteilt sind; einen Peak hoher Wasserstoffkonzentration, der im Halbleitersubstrat angeordnet ist und eine Wasserstoffdosis von 3×1015/cm2 oder mehr aufweist; ein Hochkonzentrationsbereich, der eine Position umfasst, die in Tiefenrichtung des Halbleitersubstrats mit dem Peak hoher Wasserstoffkonzentration überlappt und der eine höhere Donatorenkonzentration als eine Volumendonatorenkonzentration aufweist; und einen Lebensdauer-Anpassabschnitt, der an einer Position angeordnet ist, die in Tiefenrichtung mit dem Peak hoher Wasserstoffkonzentration überlappt, und der eine Ladungsträger-Lebensdauer aufweist, die einen Minimalwert angibt.
  2. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, wobei eine Wasserstoffdosis des Peaks hoher Wasserstoffkonzentration 1×1016/cm2 oder mehr beträgt.
  3. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei eine chemische Wasserstoffkonzentration des Peaks hoher Wasserstoffkonzentration 2×1018/cm3 oder mehr beträgt.
  4. Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei eine Ladungsträger-Dichteverteilung des Hochkonzentrationsbereichs in Tiefenrichtung ein Tal umfasst, das an einer Position angeordnet ist, die mit dem Peak hoher Wasserstoffkonzentration überlappt, und einen neben dem Tal angeordneten Peak umfasst.
  5. Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei eine Vielzahl der Peaks hoher Wasserstoffkonzentration an unterschiedlichen Positionen in Tiefenrichtung angeordnet ist.
  6. Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei eine Ladungsträgerdichte mit einer Halbwertsbreite des Peaks hoher Wasserstoffkonzentration in Tiefenrichtung ein Tal oder einen Knick aufweist.
  7. Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei ein lokales Maximum des Ladungsträgerdichtepeaks an einer Position angeordnet ist, die sich von einem lokalen Maximum des Peaks hoher Wasserstoffkonzentration unterscheidet.
  8. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, ferner umfassend: eine Gatterstruktur, die auf einer oberen Oberfläche des Halbleitersubstrats angeordnet ist, wobei der Peak hoher Wasserstoffkonzentration einen unteren Schwanz umfasst, in dem eine chemische Wasserstoffkonzentration zu einer unteren Oberfläche des Halbleitersubstrats hin abnimmt, und einen oberen Schwanz umfasst, in dem die chemische Wasserstoffkonzentration steiler zur oberen Oberfläche des Halbleitersubstrats hin abnimmt als im unteren Schwanz.
  9. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 8, wobei der Peak hoher Wasserstoffkonzentration in einem Bereich auf einer unteren Oberflächenseite des Halbleitersubstrats angeordnet ist.
  10. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, ferner umfassend: einen Grabenabschnitt, der auf der oberen Oberfläche des Halbleitersubstrats angeordnet ist, wobei das Halbleitersubstrat eine kritische Tiefenposition aufweist, wo ein integrierter Wert, der sich durch Integrieren einer Donatorenkonzentration von einem unteren Ende des Grabenabschnitts zur unteren Oberfläche des Halbleitersubstrats hin ergibt, eine kritische integrierte Konzentration des Halbleitersubstrats erreicht, und ein lokales Maximum des Peaks hoher Wasserstoffkonzentration näher an der unteren Oberflächenseite des Halbleitersubstrats angeordnet ist als die kritische Tiefenposition.
  11. Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, wobei eine Leerstellen-Dichteverteilung in Tiefenrichtung aufweist: einen Leerstellen-Dichtepeak, der so angeordnet ist, dass er mit dem Peak hoher Wasserstoffkonzentration in Tiefenrichtung überlappt; einen unteren flachen Abschnitt, der näher an der unteren Oberfläche es Halbleitersubstrats angeordnet ist als der Leerstellen-Dichtepeak; und einen oberen flachen Abschnitt, der näher an der oberen Oberfläche des Halbleitersubstrats angeordnet ist als der Leerstellen-Dichtepeak und eine niedrigere Dichte als der untere flache Abschnitt aufweist.
  12. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 11, wobei eine Halbwertsbreite des Leerstellen-Dichtepeaks in Tiefenrichtung kleiner ist als eine Halbwertsbreite des Peaks hoher Wasserstoffkonzentration in Tiefenrichtung.
  13. Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 12, ferner umfassend: einen Oberflächenseiten-Donatorenpeak, der näher an der oberen Oberflächenseite des Halbleitersubstrats angeordnet ist als der Peak hoher Wasserstoffkonzentration und eine Donatorenkonzentration aufweist, die einen Peak anzeigt; und einen Peak niedriger Wasserstoffkonzentration, der an einer Position angeordnet ist, die mit dem Oberflächenseiten-Donatorenpeak in Tiefenrichtung überlappt und eine Wasserstoffdosis kleiner als 3×1015/cm2 aufweist.
  14. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 13, wobei eine Ladungsträger-Lebensdauer innerhalb einer Halbwertsbreite des Peaks niedriger Wasserstoffkonzentration in Tiefenrichtung keinen Minimalwert aufweist.
  15. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 13 oder 14, wobei ein Verhältnis einer Leerstellenkonzentration zu einer Konzentration des Peaks niedriger Wasserstoffkonzentration an einer Tiefenposition, wo der Peak niedriger Wasserstoffkonzentration angeordnet ist, kleiner ist als ein Verhältnis einer Leerstellenkonzentration zu einer Konzentration des Peaks hoher Wasserstoffkonzentration an einer Tiefenposition, wo der Peak hoher Wasserstoffkonzentration angeordnet ist.
  16. Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 15, wobei ein Bereich der Halbwertsbreite des Peaks hoher Wasserstoffkonzentration und ein Bereich der Halbwertsbreite des Peaks niedriger Wasserstoffkonzentration voneinander getrennt sind.
  17. Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 16, ferner umfassend: einen Kollektorbereich, der in Berührung mit der unteren Oberfläche des Halbleitersubstrats angeordnet ist und einen Peak der Akzeptorenkonzentration aufweist; und ein Bereich einer Halbwertsbreite des Peaks der Akzeptorenkonzentration und der Bereich der Halbwertsbreite des Peaks hoher Wasserstoffkonzentration sind voneinander getrennt.
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