Patent DE-102016116564-B4 (DE)
Title: Halbleitervorrichtung
Inventor: IWASAKI SHINYA
IPC: H01L29/32
Filed: 2016-09-05
Granted: 2018-09-20
Abstract: Halbleitervorrichtung (10) mit einem IGBT und einer Diode, die Halbleitervorrichtung (10) umfasst dabei:
 ein Halbleitersubstrat (12);
 eine obere Elektrode (14), die eine obere Oberfläche des Halbleitersubstrates (12) bedeckt; und
 eine untere Elektrode (16), die eine untere Oberfläche des Halbleitersubstrates (12) bedeckt; wobei das Halbleitersubstrat (12) umfasst:
 einen p-Körperbereich (24), der mit der oberen Elektrode (14) in Kontakt steht;
 einen n-Driftbereich (27), der an einer unteren Seite des Körperbereiches (24) angeordnet ist;
 einen n-Kathodenbereich (44), der in einem Teilgebiet auf einer unteren Seite des Driftbereiches (27) angeordnet ist, mit der unteren Elektrode (16) in Kontakt steht und eine höhere n-Dotierstoffkonzentration als der Driftbereich (27) aufweist; und
 einen p-Kollektorbereich (30), der in einem anderen Teilgebiet auf der unteren Seite des Driftbereiches (27) angeordnet ist und an einer zu dem Kathodenbereich (44) benachbarten Position mit der unteren Elektrode (16) in Kontakt steht, wobei
 eine Vielzahl von Gräben (60) auf der oberen Oberfläche des Halbleitersubstrates (12) bereitgestellt ist, wobei die Vielzahl von Gräben (60) den Körperbereich (24) durchdringen und den Driftbereich (27) erreichen,
 eine Grabenelektrode (34, 48), die von dem Halbleitersubstrat (12) und der oberen Elektrode (14) durch eine Isolierschicht (32, 46) isoliert ist, in jedem der Gräben (60) angeordnet ist,
 das Halbleitersubstrat (12) eine Vielzahl von Zwischengrabenhalbleiterbereichen (62) umfasst, von denen jeder der Zwischengrabenhalbleiterbereiche (62) zwischen zwei benachbarten Gräben (60) eingebracht ist,
 die Vielzahl von Zwischengrabenhalbleiterbereichen (62) eine Vielzahl von zueinander benachbarten ersten Zwischengrabenhalbleiterbereichen (62) und eine Vielzahl von zueinander benachbarten zweiten Zwischengrabenhalbleiterbereichen (62) umfasst,
 jeder der ersten Zwischengrabenhalbleiterbereiche (62) einen n-Emitterbereich (22) umfasst, der mit der oberen Elektrode (14) und der Isolierschicht (32, 46) in Kontakt steht und von dem Driftbereich (27) durch den Körperbereich (24) getrennt ist,
 jeder der zweiten Zwischengrabenhalbleiterbereiche (62) keinen Emitterbereich (22) umfasst,
 ein Gebiet, bei dem bei einer Draufsicht des Halbleitersubstrates (12) die Vielzahl von ersten Zwischengrabenhalbleiterbereichen (62) angeordnet sind, eine IGBT-Fläche ist, und ein Gebiet, bei dem bei einer Draufsicht des Halbleitersubstrates (12) die Vielzahl von zweiten Zwischengrabenhalbleiterbereichen (62) angeordnet sind, eine Diodenfläche (40) ist,
 zumindest ein Teil des Kollektorbereiches (30) in der IGBT-Fläche (20) angeordnet ist,
 zumindest ein Teil des Kathodenbereiches (44) in der Diodenfläche (40) angeordnet ist,
 eine Grenze (82) zwischen dem Kathodenbereich (44) und dem Kollektorbereich (30) in einem Gebiet direkt unter einem Grenzgraben (60a) und zwei zu dem Grenzgraben (60a) benachbarten Zwischengrabenhalbleiterbereichen (62) angeordnet ist, wobei der Grenzgraben (60a) einer der Gräben (60) ist, die an einer Grenze zwischen der IGBT-Fläche (20) und der Diodenfläche (40) angeordnet sind,
 ein oberseitiger Lebensdauersteuerbereich (52) in der Diodenfläche (40) bereitgestellt ist und nicht in der IGBT-Fläche (20) bereitgestellt ist, wobei der oberseitige Lebensdauersteuerbereich (52) ein Bereich ist, der sich entlang einer planaren Richtung in dem Driftbereich innerhalb eines über der mittleren Tiefe (DI) des Driftbereiches (27) angeordneten Gebietes erstreckt, und der oberseitige Lebensdauersteuerbereich (52) eine höhere Kristalldefektdichte als der den oberseitigen Lebensdauersteuerbereich umgebende Driftbereich (27) aufweist,
 einer der ersten Zwischengrabenhalbleiterbereiche (62), der zu den zweiten Zwischengrabenhalbleiterbereichen (62) benachbart ist, eine Grenze des ersten Zwischengrabenhalbleiterbereiches (62a) ist,
 die Grenze des ersten Zwischengrabenhalbleiterbereiches (62a) umfasst:
 einen n-Barrierenbereich (38), der zwischen dem Körperbereich (24) und dem Driftbereich (27) angeordnet ist, und eine höhere n-Dotierstoffkonzentration als der Driftbereich (27) aufweist; und
 einen n-Säulenbereich (39), der sich von einer mit der oberen Elektrode (14) in Kontakt stehenden Position zu einer mit dem Barrierenbereich (38) in Kontakt stehenden Position erstreckt, und
 jeder der zweiten Zwischengrabenhalbleiterbereiche (62) keinen Säulenbereich (39) umfasst.