Patent DE-112012007249-B4 (DE)
Title: Halbleitervorrichtung
Inventor: KAMEYAMA SATORU
IPC: H01L29/78
Filed: 2012-12-20
Granted: 2021-02-04
Abstract: Halbleitervorrichtung (2; 52; 54; 56), in der ein IGBT-Bereich (18) und ein Diodenbereich (16) auf einem Halbleitersubstrat (4) gebildet sind, wobei die Halbleitervorrichtung (2; 52; 54; 56) eine vordere Oberflächenelektrode (6) aufweist, die auf einer vorderen Oberfläche des Halbleitersubstrats (4) bereitgestellt ist, und eine rückseitige Oberflächenelektrode (14) aufweist, die auf einer rückseitigen Oberfläche des Halbleitersubstrats (4) bereitgestellt ist, wobei der IGBT-Bereich (18) aufweist:eine Kollektorschicht (36) eines ersten Leitfähigkeitstyps, wobei die Kollektorschicht (36) in Kontakt mit der rückseitigen Oberflächenelektrode (14) ist;eine IGBT-Driftschicht (24) eines zweiten Leitfähigkeitstyps, wobei die IGBT-Driftschicht (24) auf einer vorderen Oberflächenseite des Halbleitersubstrats (4) mit Bezug auf die Kollektorschicht (36) bereitgestellt ist;eine Körperschicht (34) des ersten Leitfähigkeitstyps, wobei die Körperschicht (34) auf der vorderen Oberflächenseite des Halbleitersubstrats (4) mit Bezug auf die IGBT-Driftschicht (24) bereitgestellt ist und die Körperschicht (34) in Kontakt mit der vorderen Oberflächenelektrode (6) ist;Gateelektroden (48), die jeweils innerhalb eines Grabens (44) platziert sind, der sich von der vorderen Oberfläche des Halbleitersubstrats (4) zu der IGBT-Driftschicht (24) erstreckt und von dem Halbleitersubstrat (4) und der vorderen Oberflächenelektrode (6) durch eine Isolationsschicht (12; 46) isoliert ist; undeine Emitterschicht (32) des zweiten Leitfähigkeitstyps, wobei die Emitterschicht (32) teilweise zwischen der Körperschicht (34) und der vorderen Oberflächenelektrode (6) bereitgestellt ist, und die Emitterschicht (32) in Kontakt mit der Isolationsschicht (46) der Gateelektrode (48) und der vorderen Oberflächenelektrode (6) ist, wobei der Diodenbereich (16) aufweist:eine Kathodenschicht (28) des zweiten Leitfähigkeitstyps, wobei die Kathodenschicht (28) in Kontakt mit der rückseitigen Oberflächenelektrode (14) ist;eine Diodendriftschicht (24) des zweiten Leitfähigkeitstyps, wobei die Diodendriftschicht (24) auf der vorderen Oberflächenseite des Halbleitersubstrats (4) mit Bezug auf die Kathodenschicht (28) bereitgestellt ist und die Diodendriftschicht (24) eine niedrigere Verunreinigungskonzentration als die Kathodenschicht (28) hat;eine Anodenschicht (22) des ersten Leitfähigkeitstyps, wobei die Anodenschicht (22) auf der vorderen Oberflächenseite des Halbleitersubstrats (4) mit Bezug auf die Diodendriftschicht (24) bereitgestellt ist und die Anodenschicht (22) in Kontakt mit der vorderen Oberflächenelektrode (6) steht;Grabenelektroden (42), die jeweils innerhalb eines Grabens (38) platziert sind, der sich von der vorderen Oberfläche des Halbleitersubstrats (4) zu der Diodendriftschicht (24) erstreckt und von dem Halbleitersubstrat (4) durch eine Isolationsschicht (40) isoliert ist; undeine Anodenkontaktschicht (20) des ersten Leitfähigkeitstyps, wobei die Anodenkontaktschicht (20) teilweise zwischen der Anodenschicht (22) und der vorderen Oberflächenelektrode (6) bereitgestellt ist, und die Anodenkontaktschicht (20) eine höhere Verunreinigungskonzentration als die Anodenschicht (22) hat,der IGBT-Bereich (18) durch die Gateelektroden (48), die einander benachbart sind, in Einheits-IGBT-Bereiche eingeteilt ist,in einem Einheits-IGBT-Bereich (18a), der benachbart zu dem Diodenbereich (16) ist, die Emitterschicht (32) in einer Aufsicht auf die vordere Oberfläche des Halbleitersubstrats (4) zwischen zwei Gateelektroden (48) platziert ist und sich so von einer der Gateelektroden (48) zu der anderen der Gateelektroden (48) erstreckt, dass die Körperschicht (34) in rechteckige Bereiche eingeteilt ist,wobei der Diodenbereich (16) in Einheitsdiodenbereiche durch die Gateelektrode (48) und die Grabenelektrode (42), die der Gateelektrode (48) benachbart ist oder durch die Grabenelektroden (42), die einander benachbart sind, eingeteilt ist, undin einem Einheitsdiodenbereich (18a), der dem IGBT-Bereich (18) benachbart ist, in einer Aufsicht auf eine vordere Oberfläche des Halbleitersubstrats (4):(i) die Anodenschicht (22) und die Anodenkontaktschicht (22) gemischt platziert sind, und(ii) die Anodenkontaktschicht (20) zumindest an einem Ort platziert ist, der der Emitterschicht (32) gegenüber liegt, wobei die Gateelektrode (48) dazwischen liegt.