Patent DE-102009055322-B4 (DE)
Title: Halbleitervorrichtung mit einem Transistor mit isoliertem Gate und Diode
Inventor: TSUZUKI YUKIO
IPC: H01L29/861
Filed: 2009-12-24
Granted: 2020-11-26
Abstract: Halbleitervorrichtung (100) mit einem vertikalen Bipolartransistor mit isoliertem Gate (IGBT) und einer vertikalen Freilaufdiode in einem Halbleitersubstrat (10) eines ersten Leitfähigkeitstyps, wobei das Halbleitersubstrat (10) eine erste Oberfläche und eine zweite Oberfläche besitzt, die zueinander entgegengesetzt sind, der vertikale IGBT und die vertikale Freilaufdiode antiparallel miteinander gekoppelt sind, der vertikale IGBT eine zur ersten Oberfläche des Halbleitersubstrats (10) benachbarte Gate-Elektrode aufweist, das Halbleitersubstrat (10) einen Abschnitt auf der Seite der ersten Oberfläche aufweist, der zur ersten Oberfläche benachbart ist, sowie einen Abschnitt auf der Seite der zweiten Oberfläche, der zur zweiten Oberfläche benachbart ist, das Halbleitersubstrat (10) einen Hauptabschnitt (30) besitzt, in dem der vertikale IGBT vorgesehen ist, sowie einen ringförmigen Außenumfangsabschnitt (50), der den Hauptabschnitt (30) in einer zu einer Dickenrichtung des Halbleitersubstrats (10) senkrechten Richtung umgibt, wobei die Halbleitervorrichtung (100) folgendes aufweist:eine Mehrzahl von Basisbereichen (11) eines zweiten Leitfähigkeitstyps, die an dem Abschnitt des Halbleitersubstrats (10) auf der Seite der ersten Oberfläche vorgesehen sind, wobei die Mehrzahl von Basisbereichen (11) entlang der einen Richtung angeordnet ist, die Mehrzahl von Basisbereichen (11) sich über den Hauptabschnitt (30) erstreckt und ein außenumfangsseitiges Ende (24a) der Mehrzahl von Basisbereichen (11) sich an dem Außenumfangsabschnitt (50) befindet, und jeder der Mehrzahl von Basisbereichen einen Abschnitt auf der Seite der ersten Oberfläche aufweist, der zur ersten Oberfläche des Halbleitersubstrats (10) benachbart ist;eine Mehrzahl von ersten Bereichen (16) des ersten Leitfähigkeitstyps, die an dem Abschnitt eines Teils der Mehrzahl von Basisbereichen (11) auf der Seite der ersten Oberfläche vorgesehen sind, die Mehrzahl von ersten Bereichen (16) eine Störstellendichte besitzt, die höher als eine Störstellendichte des Halbleitersubstrats (10) ist, und die Mehrzahl von ersten Bereichen (16) einen Teil des vertikalen IGBT darstellt;eine Elektrode, die mit einem Teil der Mehrzahl von Basisbereichen (11) und der Mehrzahl von ersten Bereichen (16) elektrisch gekoppelt ist; undeine Mehrzahl von zweiten Bereichen (20) des zweiten Leitfähigkeitstyps und eine Mehrzahl von dritten Bereichen (21) des ersten Leitfähigkeitstyps, die an dem Abschnitt des Halbleitersubstrats (10) auf der Seite der zweiten Oberfläche vorgesehen sind, wobei einige der Mehrzahl von zweiten Bereichen (20) undeinige der Mehrzahl von dritten Bereichen (21) abwechselnd in der einen Richtung vorgesehen sind, so dass sie zueinander benachbart sind, die Mehrzahl von zweiten Bereichen (20) einen Teil des vertikalen IGBT darstellt, die Mehrzahl von dritten Bereichen (21) einen Teil der vertikalen Freilaufdiode darstellt, und die Mehrzahl von dritten Bereichen (21) eine Störstellendichte besitzt, die höher als die Störstellendichte des Halbleitersubstrats (10) ist, wobei:wenn sich der vertikale IGBT in einem Betriebszustand befindet, eine Mehrzahl von Kanälen (22) des ersten Leitfähigkeitstyps in dem Teil der Mehrzahl von Basisbereichen (11), der die Mehrzahl von ersten Bereichen (16) aufweist, derart vorgesehen ist, dass einige der Mehrzahl von Kanälen (22) jeweils zu einigen der Mehrzahl von ersten Bereichen (16) benachbart sind;die Mehrzahl von Basisbereichen (11) einen achten Bereich (24) am Außenumfangsabschnitt (50) aufweist;der achte Bereich (24) ein Bereich von dem außenumfangsseitigen Ende (24a) der Mehrzahl von Basisbereichen (11) bis zu einem vorgegebenen Abstand von dem außenumfangsseitigen Ende (24a) ist und sich innerhalb eines Bereichs zwischen dem außenumfangsseitigen Ende (24a) und einem der Mehrzahl von Kanälen (22) befindet, der dem außenumfangsseitigen Ende (24a) in der einen Richtung oder einer zu der einen Richtung und der Dickenrichtung des Halbleitersubstrats (10) senkrechten Richtung am Nächsten ist;einer der Mehrzahl von dritten Bereichen (21) sich an dem Außenumfangsabschnitt (50) befindet und zu dem achten Bereich (24) entgegengesetzt ist;der Abschnitt des Halbleitersubstrats (10) auf der Seite der ersten Oberfläche ferner eine Mehrzahl von vierten Bereichen (19a) und einen neunten Bereich (19c) aufweist;einige der Mehrzahl von vierten Bereichen (19a) jeweils zu einigen der Mehrzahl von dritten Bereichen (21) entgegengesetzt sind;jeder der Mehrzahl von vierten Bereichen (19a) sich zwischen zwei benachbarten der Mehrzahl von Kanälen (22) befindet und einen Bereich (14) der Mehrzahl von Basisbereichen (11) aufweist, der mit der Elektrode elektrisch gekoppelt ist;der neunte Bereich (19c) der Bereich zwischen dem außenumfangsseitigen Ende (24a) der Mehrzahl von Basisbereichen (11) und dem einen der Mehrzahl von Kanälen (22) ist, der dem außenumfangsseitigen Ende (24a) am Nächsten ist;jeder der Mehrzahl von vierten Bereichen (19a) eine erste Breite in der einen Richtung besitzt;der neunte Bereich (19c) eine zweite Breite zwischen dem außenumfangsseitigen Ende (24a) und dem einen der Mehrzahl von Kanälen (22) besitzt, der dem außenumfangsseitigen Ende (24a) am Nächsten ist; unddie zweite Breite größer als die halbe erste Breite ist.