DE102008052422A1

DE102008052422A1 - Halbleitervorrichtung mit reduzierter Kapazität

Info

Publication number: DE102008052422A1
Application number: DE102008052422A
Authority: DE
Inventors: Tetsuo Takahashi; Yoshifumi Tomomatsu
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2008-05-13
Filing date: 2008-10-21
Publication date: 2009-12-03
Anticipated expiration: 2028-10-22
Also published as: KR101039054B1; US8178947B2; KR20090118811A; CN101582443B; CN101582443A; DE102008052422B4; JP2009277792A; US20090283797A1; JP4688901B2

Abstract

Eine Halbleitervorrichtung ist vorgesehen, bei der ein Fluktuationsbetrag in der Ausgangskapazität und in der Rückkopplungskapazität verringert ist. In einer Halbleitervorrichtung mit isoliertem Gate vom Grabentyp (100) ist eine Breite eines Abschnittes einer Speicherschicht (113) elektrischer Ladung in einer Richtung, entlang der eine Gateelektrode (120) und ein Blindgate (121) ausgerichtet sind, auf höchstens 1,4 µm gesetzt.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Halbleitervorrichtung und insbesondere auf eine Halbleitervorrichtung mit einer reduzierten Kapazität.
Herkömmlicherweise sind verschiedene Arten von Halbleitervorrichtungen vorgeschlagen worden, von denen ein Beispiel ein IGBT (bipolarer Transistor mit isoliertem Gate) ist.
Zum Beispiel enthält eine Halbleitervorrichtung mit einem isolierten Gate, die in der JP 2002-016252 A offenbart ist, ein Grabengate und ein Blindgate, das auf jeder von gegenüberliegenden Seiten des Grabengates vorgesehen ist. Weiter enthält die Halbleitervorrichtung eine P-Basisschicht, die zwischen dem Grabengate und jedem der Blindgates gebildet ist, und eine Emitterelektrode, die an einer Oberfläche der P-Basisschicht und an einer Seitenoberfläche des Grabengates gebildet ist.
Weiter ist ein Kontaktabschnitt auf den gegenüberliegenden Seiten des Grabengates vorgesehen, so dass die Emitterelektrode in Ohm'schen Kontakt mit der P-Basisschicht und einer N-Sourceschicht gebracht ist.
Daher ist es möglich, die Gatekapazität zu reduzieren, ohne die Kanaldichte zu verringern, und eine Konzentration eines Lawinenstromes ebenfalls zu verhindern.
Weiter enthält eine Halbleitervorrichtung mit isoliertem Gate, die in der JP 2001-308327 A beschrieben ist, ein Siliciumsubstrat, eine N-Driftschicht, die auf dem Siliciumsubstrat gebildet ist und eine niedrige Dotierungskonzentration aufweist, einen P-Basisbereich, der auf der N-Driftschicht gebildet ist und eine Dotierungskonzentration höher als die Dotierungskonzentration der N-Driftschicht aufweist, und einen n⁺-Sourcebereich, der auf dem P-Basisbereich gebildet ist.
Weiter enthält die Halbleitervorrichtung mit isoliertem Gate eine Rille, die den P-Basisbereich von einer Oberfläche des n⁺-Sourcebereiches durchdringt und die N-Driftschicht erreicht, einen Gateoxidfilm, der innerhalb der Rille angeordnet ist, eine Gateelektrode, die in der Rille angeordnet ist, wobei der Gateoxidfilm dazwischen eingefügt ist, eine Emitterelektrode, die an Oberflächen des P-Basisbereiches und des n⁺-Sourcebereiches angeordnet ist, und eine Kollektorelektrode, die an der anderen Oberfläche des Siliciumsubstrates angeordnet ist.
Eine Leistungshalbleitervorrichtung, die in der JP2004-153 112 A und der JP 2007-013224 A beschrieben ist, enthält eine Kollektorschicht eines zweiten Leitungstyps, eine erste Basisschicht eines ersten Leitungstyps, die auf der Kollektorschicht gebildet ist, und eine Mehrzahl von Gräben, die voneinander beabstandet in der ersten Basisschicht an Positionen getrennt von der Kol lektorschicht vorgesehen sind, so dass sie als Trennungen zwischen einer Hauptzellen und einer Blindzelle dienen.
Weiter sind in der Leistungshalbleitervorrichtung eine zweite Basisschicht eines zweiten Leitungstyps und eine Emitterschicht eines ersten Leitungstyps in der Hauptzelle vorgesehen, während eine Pufferschicht eines zweiten Leitungstyps in der Blindzelle vorgesehen ist. In einem Graben benachbart zu der Hauptzelle ist eine Gateelektrode vorgesehen, wobei ein Gateisolierfilm dazwischen eingefügt ist. Ein Pufferwiderstand ist zwischen der Pufferschicht und einer Emitterelektrode eingeführt.
In der Leistungshalbleitervorrichtung sind Schalteigenschaften verbessert, während eine niedrige Ein-Spannung aufrechterhalten bleibt.
Eine Halbleitervorrichtung mit isoliertem Gate, die in der JP 2005-032941 beschrieben ist, enthält einen Polysiliciumfilm, eine Gateelektrode, die auf dem Polysiliciumfilm gebildet ist und eine Grabengatestruktur aufweist, einen schwimmenden p-Bereich, der auf dem Polysiliciumfilm gebildet ist, einen isolierenden Film, der auf dem schwimmenden p-Bereich gebildet ist, und eine Emitterelektrode, die auf dem isolierenden Film gebildet ist und an die ein Emitterpotential angelegt ist.
Der isolierende Film, der auf dem schwimmenden p-Bereich gebildet ist, ist dicker als ein Gateisolierfilm der Gateelektrode hergestellt und dünner als ein Zwischenschichtisolierfilm hergestellt, der die Gateelektrode bedeckt. Daher wird ein großer Kondensator zwischen dem schwimmenden p-Bereich und der Emitterelektrode gebildet.
Der Kondensator wandelt das meiste der Gate-Kollektor-Kapazität in eine Kollektor-Emitter-Kapazität und eine Gate-Emitter-Kapazität um, so dass die Gate-Kollektor-Kapazität effektiv reduziert wird.
Die Halbleitervorrichtung, die in der JP 2002-353456 A beschrieben ist, enthält ein P⁺-Substrat, eine N⁺-Pufferschicht, die auf dem P⁺-Substrat gebildet ist, eine N^–-Schicht, die auf der N⁺-Pufferschicht gebildet ist, und einen ersten und einen zweiten Rillenabschnitt, die derart gebildet sind, dass sie die N^–-Schicht durchdringen und einen oberen Schichtabschnitt der N^–-Schicht erreichen.
Eine vorgeschriebene Zahl von zweiten Rillen ist zwischen den ersten Rillen gebildet. Die erste Rille ist benachbart zu einem N⁺-Emitterbereich und weist eine darin gebildete Gateelektrode auf. Die zweite Rille weist einen darin gebildeten Polysiliciumbereich auf. Die zweite Rille unterscheidet sich von der ersten Rille darin, dass ein N⁺-Emitterbereich nicht in seinem Peripherbereich gebildet ist, und sie weist keine darin gebildete Gateelektrode auf.
Ein Graben-Graben-Abstand zwischen der ersten und der zweiten Rille benachbart zueinander ist auf eine Distanz innerhalb eines Bereiches gesetzt, in dem eine Widerstandsspannung/Spannungswiderstand nicht gesenkt wird. Zusätzlich ist eine Emitterelektrode direkt auf ungefähr der gesamten Oberfläche des Basisbereiches gebildet. Durch Verbinden der Emitterelektrode als solcher werden die Betriebseigenschaften verbessert, während die Halbleitervorrichtung betrieben wird.
Ein Halbleiterelement mit isoliertem Gate, das in der JP 08-316479 A beschrieben ist, enthält eine n-Driftschicht, die aus Niederkonzentrationsdotierungen hergestellt ist und auf einem Siliciumsubstrat gebildet ist, einen p-Basisbereich, der über der n-Driftschicht gebildet ist und eine Konzentration höher als die der n-Driftschicht aufweist, eine n-Trägerspeicherschicht, die unmittelbar unter dem p-Basisbereich gebildet ist und eine Konzentration höher als die der n-Driftschicht aufweist, und einen n-Sourcebereich, der in dem p-Basisbereich gebildet ist. Weiter enthält die Halbleitervorrichtung mit isoliertem Gate eine Rille, die den p-Basisbereich und die n-Trägerspeicherschicht von einer Oberfläche des n-Sourcebereiches durchdringt und die n-Driftschicht erreicht, einen Gateoxidfilm, der innerhalb der Rille angeordnet ist, eine Gateelektrode, die in der Rille vorgesehen ist, wobei der Gateoxidfilm dazwischen eingefügt ist, eine Emitterelektrode, die in dem p-Basisbereich und dem n-Sourcebereich gebildet ist, und eine Kollektorelektrode, die an der anderen Oberfläche des Siliciumsubstrates gebildet ist.
Diese Struktur wird ein IGBT vom Trägerspeichertyp genannt. Die n-Trägerspeicherschicht, die unter dem p-Basisbereich gebildet ist, kann signifikant eine Ein-Spannung verringern, so dass ein Kompromiss verbessert wird.
In einigen der Halbleitervorrichtungen und der Leistungshalbleitervorrichtung, die wie oben beschrieben aufgebaut sind, kann, wenn eine Spannung zwischen der Kollektorelektrode und der Emitterelektrode allmählich erhöht wird, die Ausgangskapazität (Kapazität zwischen der Kollektorelektrode und der Emitterelektrode) und die Rückkopplungskapazität (Kapazität zwischen der Kollektorelektrode und der Gateelektrode) drastisch abnehmen.
Wenn die Ausgangskapazität und die Rückkopplungskapazität drastisch als solche fluktuieren, neigt elektromagnetisches Rauschen dazu erzeugt zu werden, und folglich, wenn solch eine Vorrichtung angebracht und aktiviert wird, verursacht dies ein Problem.
Die vorliegende Erfindung ist in Hinblick auf die oben beschriebenen Probleme gemacht worden, es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Halbleitervorrichtung vorzusehen, in der ein Fluktuationsbetrag in der Ausgangskapazität und in der Rückkopplungskapazität reduziert ist.
Die Aufgabe wird gelöst durch eine Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1.
Die Halbleitervorrichtung enthält: einen ersten Dotierungsbereich eines ersten Leitungstyps, der zwischen einer ersten Hauptoberfläche und einer zweiten Hauptoberfläche gebildet ist; einen zweiten Dotierungsbereich eines zweiten Leitungstyps, der an der zweiten Hauptoberfläche gebildet; einen ersten Rillenbereich, der an der ersten Hauptoberfläche gebildet ist und den ersten Dotierungsbereich erreicht; eine erste Elektrode, die in dem ersten Rillenbereich gebildet ist, wobei ein erster isolierender Film dazwischen vorgesehen ist; einen zweiten Rillenbereich, der getrennt von dem ersten Rillenbereich gebildet ist und den ersten Dotierungsbereich von der ersten Hauptoberfläche erreicht; und eine zweite Elektrode, die in dem zweiten Rillenbereich gebildet ist, wobei ein zweiter isolierender Film dazwischen vorgesehen ist. Weiter enthält die Halbleitervorrichtung: eine Gateverdrahtung, die mit der ersten Elektrode verbunden ist und eine Gatespannung an die erste Elektrode anlegen kann; einen dritten Dotierungsbereich des ersten Leitungstyps, der an einer Position der ersten Hauptoberfläche benachbart zu der ersten E lektrode auf einer Seite gebildet ist, die der zweiten Elektrode zugewandt ist; einen vierten Dotierungsbereich des zweiten Leitungstyps, der an der ersten Hauptoberfläche gebildet ist, zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode angeordnet ist und zum Umgeben des dritten Dotierungsbereiches gebildet ist; und eine Hauptelektrode, die auf der ersten Hauptoberfläche gebildet ist und mit dem dritten Dotierungsbereich und dem vierten Dotierungsbereich verbunden ist. Weiter enthält die Halbleitervorrichtung: einen Zwischenschichtisolierfilm, der auf der ersten Elektrode gebildet ist und die Hauptelektrode und die erste Elektrode voneinander isolieren kann; und einen fünften Dotierungsbereich des ersten Leitungstyps, der zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode und zwischen dem vierten Dotierungsbereich und dem ersten Dotierungsbereich gebildet ist und eine Dotierungskonzentration höher als die Dotierungskonzentration des ersten Dotierungsbereiches aufweist. Eine Breite des fünften Dotierungsbereichs in einer Richtung, entlang der die erste Elektrode und die zweite Elektrode ausgerichtet sind, wird eingestellt, so dass sie höchstens 1,4 μm beträgt.
Bei der Halbleitervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, selbst wenn eine Kollektor-Emitter-Spannung allmählich ansteigt, Fluktuationen in der Ausgangskapazität und in der Rückkopplungskapazität zu unterdrücken, so dass es möglich ist, die Erzeugung von elektromagnetischem Rauschen und anderem zu unterdrücken.
Weitere Aufgaben, Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden ersichtlicher aus der folgenden detaillierten Beschreibung der vorliegenden Erfindung, wenn sie in Zusammenhang mit den begleitenden Figuren genommen wird. Von den Figuren zeigen:
1 eine Querschnittsansicht einer Halbleitervorrichtung mit isoliertem Gate vom Grabentyp gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
2 ein Diagramm, das Fluktuationen in der Ausgangskapazität Coes (Kapazität zwischen einer Emitterelektrode und einer Kollektorelektrode) in der in 1 gezeigten Halbleitervorrichtung zeigt, wenn eine Breite eines Abschnittes einer elektrischen Ladungsspeicherschicht, die zwischen einer Gateelektrode und einer Blindelektrode angeordnet ist, geändert wird;
3 ein Diagramm, das Änderungen in der Eingangskapazität, der Ausgangskapazität und der Rückkopplungskapazität zeigt, wenn eine Spannung zwischen der Kollektorelektrode und der Emitterelektrode von einer niedrigen Spannung zu einer hohen Spannung geändert wird, während eine Breite W eines Abschnittes eines P-Basisbereichs, der zwischen der Gateelektrode und der Blindelektrode angeordnet ist, auf höchstens 1,4 μm gesetzt wird;
4 ein Diagramm, das Änderungen in der Eingangskapazität, der Ausgangskapazität und der Rückkopplungskapazität in der in 1 gezeigten Halbleitervorrichtung zeigt, wenn eine Breite des P-Basisbereichs größer als 1,4 μm gemacht wird;
5 eine Querschnittsansicht einer Halbleitervorrichtung mit isoliertem Gate vom Grabentyp gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
6 eine Querschnittsansicht, die einen ersten Schritt in einem Herstellungsschritt einer Halbleitervorrichtung mit isoliertem Gate vom Gragentyp zeigt;
7 eine Querschnittsansicht, die einen zweiten Schritt in dem Herstellungsschritt der Halbleitervorrichtung zeigt;
8 eine Querschnittsansicht, die einen dritten Schritt in dem Herstellungsschritt der Halbleitervorrichtung zeigt;
9 eine Querschnittsansicht, die einen vierten Schritt in dem Herstellungsschritt der Halbleitervorrichtung zeigt;
10 eine Querschnittsansicht, die einen fünften Schritt in dem Herstellungsschritt der Halbleitervorrichtung zeigt;
11 eine Querschnittsansicht, die einen sechsten Schritt in dem Herstellungsschritt der Halbleitervorrichtung zeigt;
12 eine Querschnittsansicht zum Beschreiben einer Halbleitervorrichtung mit isoliertem Gate vom Grabentyp gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
13 eine Querschnittsansicht zum Beschreiben einer Halbleitervorrichtung mit isoliertem Gate vom Grabentyp gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
14 eine Querschnittsansicht zum Beschreiben einer Halbleitervorrichtung mit isoliertem Gate vom Grabentyp gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
15 eine Querschnittsansicht zum Beschreiben einer Halbleitervorrichtung mit isoliertem Gate vom Grabentyp gemäß einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
16 eine Querschnittsansicht zum Beschreiben einer Halbleitervorrichtung mit isoliertem Gate vom Grabentyp gemäß einer siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
17 eine Querschnittsansicht zum Beschreiben einer Halbleitervorrichtung mit isoliertem Gate vom Grabentyp gemäß einer achten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
18 eine Querschnittsansicht zum Beschreiben einer Halbleitervorrichtung mit isoliertem Gate vom Grabentyp gemäß einer neunten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
19 eine Querschnittsansicht zum Beschreiben einer Halbleitervorrichtung mit isoliertem Gate vom Grabentyp gemäß einer zehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
20 eine Querschnittsansicht zum Beschreiben einer Halbleitervorrichtung mit isoliertem Gate vom Grabentyp gemäß einer elften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
21 eine Querschnittsansicht zum Beschreiben einer Halbleitervorrichtung mit isoliertem Gate vom Grabentyp gemäß einer zwölften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
22 eine Querschnittsansicht zum Beschreiben einer Halbleitervorrichtung mit isoliertem Gate vom Grabentyp gemäß einer dreizehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
23 eine Querschnittsansicht zum Beschreiben einer Halbleitervorrichtung mit isoliertem Gate vom Grabentyp gemäß einer vierzehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
24 eine Querschnittsansicht zum Beschreiben einer Halbleitervorrichtung mit isoliertem Gate vom Grabentyp gemäß einer fünfzehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
(Erste Ausführungsform)
Unter Benutzung der 1 bis 4 wird eine Halbleitervorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. 1 ist eine Querschnittsansicht einer Halbleitervorrichtung 100 mit isoliertem Gate vom Grabentyp gemäß einer ers ten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Wie in 1 gezeigt ist, enthält die Halbleitervorrichtung 100 mit isoliertem Gate vom Grabentyp ein Halbleitersubstrat 140, das eine Hauptoberfläche 141 und eine Hauptoberfläche 142, die auf einer Seite gegenüber der Hauptoberfläche 141 angeordnet ist, eine n^–-Halbleiterbasis (erster Dotierungsbereich) 114 eines n-Typs (erster Leitungstyp), die zwischen der Hauptoberfläche 141 und der Hauptoberfläche 142 gebildet ist, und eine P-Kollektorschicht (zweiter Dotierungsbereich) 116 eines p-Typs (zweiter Leitungstyp), die an der Hauptoberfläche 142 gebildet ist, auf.
Eine Kollektorelektrode 117 ist auf der Hauptoberfläche 142 gebildet und mit der P-Kollektorschicht 116 verbunden. Weiter ist an einem Abschnitt innerhalb des Halbleitersubstrates 140 benachbart zu der P-Kollektorschicht 116 auf einer Seite gegenüber der Kollektorelektrode (zweite Hauptelektrode) 117 eine n⁺-Pufferschicht 115 eines n-Typs (erster Leitungstyp) gebildet.
An der Hauptoberfläche 141 sind eine Grabenrille 130, die sich von der Hauptoberfläche 141 zum Erreichen der n^–-Halbleiterbasis 114 erstreckt, und eine Grabenrille 131, die auf jeder entgegengesetzten Seite der Grabenrille 130 und getrennt von der Grabenrille 130 gebildet sind, gebildet. Ein Gateisolierfilm 119 wie ein Siliciumoxidfilm ist an einer inneren Oberfläche der Grabenrille 130 gebildet, und ein Gateisolierfilm 129 wie ein Siliciumoxidfilm ist auch an einer inneren Oberfläche der Grabenrille 131 gebildet.
Die Grabenisolierrille 130 ist mit einem leitenden Film wie ein Polysiliciumfilm gefüllt, wobei der Gateisolierfilm (erster isolierender Film) 119 dazwischen vorgesehen ist, so dass eine Gateelektrode (erste Elektrode) 120 in der Grabenrille 130 gebil det ist. Ähnlich ist die Grabenrille 131 mit einem leitenden Film wie ein Polysiliciumfilm gefüllt, wobei der Gateisolierfilm (zweiter isolierender Film) 129 dazwischen vorgesehen ist, so dass ein Blindgate (zweite Elektrode) 121 in den Grabenrillen 131 gebildet ist.
Eine Gateverdrahtung 135 ist mit der Gateelektrode 120 verbunden, und folglich kann ein Gatepotential auf einem vorgeschriebenen Potential daran angelegt werden. Eine Emitterelektrode 110 ist mit dem Blindgate 121 verbunden, und folglich kann ein Potential unterschiedlich zu dem Potential der Gateelektrode 120 daran angelegt werden.
Die Emitterelektrode (erste Hauptelektrode) 110 ist auf der Hauptoberfläche 141 gebildet und erstreckt sich in eine Richtung, entlang der die Gateelektrode 120 und das Blindgate 121 ausgerichtet sind.
Auf einer oberen Oberfläche der Gateelektrode 120 ist ein Zwischenschichtisolierfilm 111 wie ein Siliciumoxidfilm gebildet, so dass die Gateelektrode 120 von der Emitterelektrode 110 durch den Zwischenschichtisolierfilm 111 isoliert ist.
An einem Abschnitt der Hauptoberfläche 141 benachbart zu der Gateelektrode 120 auf einer Seite, die dem Blindgate 121 zugewandt ist, ist eine n⁺-Emitterschicht (dritter Dotierungsbereich (118) durch selektives Diffundieren von n-Dotierstoffen mit einer hohen Konzentration gebildet. Es sei angemerkt, dass die Blindgates 121 auf gegenüberliegenden Seiten der Gateelektrode 120 in der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gebildet sind, und folglich ist die Emitterschicht 118 jeweils auf den gegenüberliegenden Seiten der Gateelektrode 120 gebildet.
An einem Abschnitt der Hauptoberfläche 141, der zwischen der Gateelektrode 120 und dem Blindgate 121 angeordnet ist, ist ein P-Basisbereich (vierter Dotierungsbereich) 122 durch Diffundieren von p-Dotierstoffen gebildet. Der P-Basisbereich 122 ist zum Umgeben der Emitterschicht 118 gebildet.
Die Emitterschicht 118 und der P-Basisbereich 122 sind mit der Emitterelektrode 110 verbunden, die auf der Hauptoberfläche 141 gebildet ist. Mindestens ein Teil einer oberen Oberfläche der Emitterschicht 118, mindestens ein Teil einer oberen Oberfläche des P-Basisbereiches 122 und mindestens ein Teil einer oberen Oberfläche des Blindgates 121 sind nicht mit dem Zwischenschichtisolierfilm 111 bedeckt und in Kontakt mit der Emitterelektrode 110.
An einem Abschnitt in dem Halbleitersubstrat 140, der zwischen der Gateelektrode 120 und dem Blindgate 121 angeordnet ist, ist eine n^–-Speicherschicht 113 elektrischer Ladung (fünfter Dotierungsbereich) eines n-Typs gebildet. Die Speicherschicht 113 elektrischer Ladung weist eine Dotierungskonzentration höher als die Dotierungskonzentration der n^–-Halbleiterbasis 114 auf. Es sei angemerkt, dass jede der Grabenrillen 130, 131 so gebildet ist, dass sie die n^–-Halbleiterbasis 114 von der Hauptoberfläche 141 erreicht und den P-Basisbereich 122 und die Speicherschicht 113 elektrischer Ladung durchdringt.
Hier ist die Speicherschicht 113 elektrischer Ladung, die zwischen dem Blindgate 121 und der Gateelektrode 120 angeordnet ist, auf eine Breite W von höchstens 1,4 μm gesetzt. Es sei angemerkt, dass in der vorliegenden Beschreibung die Breite eine Breite der Speicherschicht 113 elektrischer Ladung in einer Richtung bedeutet, entlang der die Gateelektrode 120 und das Blindgate 121 ausgerichtet sind, und sie bezieht sich auf eine Breite in einer horizontalen Richtung des Blattes von 1.
Ein Abschnitt des P-Basisbereichs 122, der der Gateelektrode 120 zugewandt ist und zwischen der Emitterschicht 118 und der Speicherschicht 113 elektrischer Ladung angeordnet ist, funktioniert als ein Kanalbereich, und die Emitterschicht 118 und die Speicherschicht 113 elektrischer Ladung funktionieren als Source/Drain-Bereiche.
Als solches enthält die Halbleitervorrichtung 100 mit isoliertem Gate vom Grabentyp einen Feldeffekttransistor, der die Gateeleketrode 120, die Emitterschicht 118, den P-Basisbereich 122 und die Speicherschicht 113 elektrischer Ladung aufweist.
Weiter weist die Halbleitervorrichtung 100 mit isoliertem Gate vom Grabentyp eine pnp-Transistorstruktur auf, die mit dem P-Basisbereich 122, der Speicherschicht 113 elektrischer Ladung, der n^–-Halbleiterbasis 114, der n-Pufferschicht 115 und der P-Kollektorschicht 116 aufgebaut ist. Der pnp-Transistor wird durch den Feldeffekttransistor gesteuert, der oben beschrieben wurde.
Der Betrieb der Halbleitervorrichtung 100 mit isoliertem Gate vom Grabentyp, die wie oben aufgebaut ist, wird nun beschrieben.
Eine Kollektorspannung V_CE wird zwischen der Emitterelektrode 110 und der Kollektorelektrode 117 angelegt. In diesem Zustand wird eine vorgeschriebene positive Gatespannung V_GE zwischen der Gateelektrode 120 und der Emitterelektrode 110 angelegt, so dass der oben beschriebene Feldeffekttransistor in einen EIN-Zustand gebracht wird. Zu dieser Zeit wird ein Kanalbereich in dem P-Basisbereich 122 von einem p-Typ zu einem n-Typ umgekehrt, so dass ein Kanal gebildet wird. Durch diesen Kanal werden Elektronen von der Emitterelektrode 110 in die Speicherschicht 113 elektrischer Ladung und in die n^–-Halbleiterbasis 114 injiziert.
Die injizierten Elektronen bringen die P-Kollektorschicht 116 und die n^–-Halbleiterbasis 114 in den Vorwärtsvorspannungszustand, so dass Löcher von der P-Kollektorschicht 116 in die n^–-Halbleiterbasis 114 injiziert werden. Dadurch wird der Widerstand der n^–-Halbleiterbasis 114 deutlich reduziert (Leitfähigkeitsmodulation), und der Widerstand der Halbleitervorrichtung 100 mit isoliertem Gate vom Grabentyp wird deutlich reduziert, so dass eine stromtragende Kapazität vergrößert wird.
Weiter ist die Speicherschicht 113 elektrischer Ladung unter dem P-Basisbereich 122 gebildet, und folglich können Löcher, die in die n^–-Halbleiterbasis 114 von der P-Kollektorschicht 116 eingetreten sind, daran gehindert werden, die Emitterelektrode 110 zu erreichen, und die Löcher werden unter dem P-Basisbereich 122 gespeichert, so dass die Gate-Emitter-Kapazität reduziert werden kann. Es ist daher möglich, Schaltverlust und Gatetreiberenergie zu reduzieren.
Weiterhin sind die Blindgates 121, die mit der Emitterelektrode 110 verbunden sind und deren Potential festliegt, auf gegenüberliegenden Seiten der Gateelektrode 120 gebildet, und wenn folglich ein Potential des P-Basisbereichs 122, der auf einer Seite gegenüber der Gateelektrode 120 in Bezug auf das Blindgate 121 angeordnet ist, fluktuiert, wird das fluktuierende Potential durch das Blindgate 121 blockiert. Es ist daher möglich, einen Einfluss zu reduzieren, der auf ein Potential der Gateelektrode 120 ausgeübt wird.
Als solches fluktuiert durch Vorsehen der Blindgates 121 mit einem Emitterpotential um die Gateelektrode 120, ein Potential der Gateelektrode 120 nicht länger, so dass ein Einfluss der Rückkopplungskapazität verringert werden kann. In Zusammenhang damit kann ein Verlust bei dem Ausschalten reduziert werden.
Als nächstes wird eine AUS-Tätigkeit der Halbleitervorrichtung 100 mit isoliertem Gate vom Grabentyp beschrieben. Ein AUS-Zustand bezieht sich auf einen Zustand, in dem die Gatespannung V_GE auf null oder negativ gesetzt ist, wohingegen ein EIN-Zustand sich auf einen Zustand bezieht, in dem eine positive Gatespannung V_GE zwischen der Emitterelektrode 110 und der Gateelektrode 120 angelegt ist.
Dadurch wird in dem P-Basisbereich 122 der Kanalbereich, der in den n-Typ umgekehrt worden ist, zu dem p-Typ zurückgebracht, und die Injektion von Elektronen von der Emitterelektrode 110 in die n^–-Halbleiterbasis 114 wird angehalten. In Zusammenhang damit wird die Injektion von Löchern von der P-Kollektorschicht 116 in die n^–-Halbleiterbasis 114 ebenfalls angehalten.
Darauffolgend werden Elektronen und Löcher, die in der n^–-Halbleiterbasis 114 gespeichert sind, durch die Kollektorelektrode 117 bzw. die Emitterelektrode 110 wieder eingefangen oder rekombinieren miteinander und verschwinden.
2 ist ein Diagramm, dass Fluktuationen in der Ausgangskapazität Coes (Kapazität zwischen der Emitterelektrode und der Kollektorelektrode) in der in 1 gezeigten Halbleitervorrich tung 100 mit isoliertem Gate vom Grabentyp zeigt, wenn eine Breite der Speicherschicht (Trägerspeicherschicht) 113 elektrischer Ladung, die zwischen der Gateelektrode 120 und dem Blindgate 121 angeordnet ist, geändert wird.
Wie in 2 gezeigt ist, wird gefunden, dass die Ausgangskapazität Coes reduziert werden kann durch Einstellen der Breite W der Speicherschich 113 elektrischer Ladung auf höchstens 1,4 μm.
Es wird gefunden, dass die Ausgangskapazität Coes deutlich reduziert werden kann durch besonderes Setzen der Breite W der Speicherschicht 113 elektrischer Ladung auf höchstens 1,2 μm. Es sei angemerkt, dass, obwohl das in 2 gezeigte Diagramm die Ausgangskapazität zeigt, die Rückkopplungskapazität (Kapazität zwischen der Kollektorelektrode und der Gateelektrode) ähnliche Eigenschaften zeigt.
3 ist ein Diagramm, das Änderungen in der Eingangskapazität Cies (Kapazität zwischen der Gateelektrode und der Emitterelektrode), der Ausgangskapazität Coes (Kapazität zwischen der Kollektorelektrode und der Emitterelektrode) und der Rückkopplungskapazität Cres (Kapazität zwischen der Kollektorelektrode und der Gateelektrode) zeigt, wenn eine Spannung zwischen der Kollektorelektrode und der Emitterelektrode von einer niedrigen Spannung zu einer hohen Spannung geändert wird, während die Breite W des P-Basisbereiches 122, der zwischen der Gateelektrode 120 und dem Blindgate 121 angeordnet ist, auf höchstens 1,4 μm gesetzt. Es sei angemerkt, dass in dem in 3 gezeigten Diagramm eine Achse der Ordinate die Eingangskapazität, die Ausgangskapazität und die Rückkopplungskapazität bezeichnet, während eine Achse der Abszisse logarithmisch eine Spannung zwi schen der Kollektorelektrode und der Emitterelektrode bezeichnet.
Wie in 3 gezeigt ist, wird gefunden, dass eine Eingangskapazität kaum fluktuiert, wenn die Spannung fluktuiert. In Bezug auf einen logarithmischen Wert der Spannung zwischen der Kollektorelektrode und der Emitterelektrode nehmen die Ausgangskapazität und die Rückkopplungskapazität monoton ab.
4 ist ein Diagramm, das Änderungen in der Eingangskapazität Cies (Kapazität zwischen der Gateelektrode und der Emitterelektrode), der Ausgangskapazität Coes (Kapazität zwischen der Kollektorelektrode und der Emitterelektrode) und der Rückkopplungskapazität Cres (Kapazität zwischen der Kollektorelektrode und der Gateelektrode) in der in 1 gezeigten Halbleitervorrichtung 100 mit isoliertem Gate vom Grabentyp zeigt, wenn eine Breite des P-Basisbereiches 122 größer als 1,4 mm gemacht wird.
In dem in 4 gezeigten Diagramm bezeichnet eine Achse der Abszisse logarithmisch eine Spannung zwischen der Kollektorelektrode und der Emitterelektrode, während eine Achse der Ordinate die Eingangskapazität, die Ausgangskapazität und die Rückkopplungskapazität bezeichnet.
Wie in dem Diagramm in 4 gezeigt ist, wird in dem IGBT vom Speichertyp, der als ein Vergleichsbeispiel dient, gefunden, dass, wenn eine Spannung zwischen der Kollektorelektrode und der Emitterelektrode eine vorgeschriebene Spannung erreicht, die Ausgangskapazität und die Rückkopplungskapazität deutlich fluktuieren. Wie in 4 gezeigt ist, verursachen Fluktuationen in der Ausgangskapazität und der Rückkopplungskapazität elektromag netisches Rauschen, und folglich kann eine Fehlfunktion auftreten, wenn die Vorrichtung angebracht und aktiviert wird.
Im Gegensatz dazu, wie oben beschrieben wurde, ist es in der Halbleitervorrichtung 100 mit isoliertem Gate vom Grabentyp gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung möglich, selbst wenn eine Spannung zwischen der Kollektorelektrode und der Emitterektrode fluktuiert, deutliche Fluktuationen in der Ausgangskapazität und der Rückkopplungskapazität zu unterdrücken, wie in 3 gezeigt ist, und folglich kann die Erzeugung von elektromagnetischem Rauschen unterdrückt werden.
(Zweite Ausführungsform)
Unter Benutzung von 5 bis 11 wird eine Halbleitervorrichtung 100 mit isoliertem Gate vom Grabentyp gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und ein Herstellungsverfahren derselben beschrieben.
Es sei angemerkt, dass in 5 bis 11 die gleichen Aufbauten wie die entsprechenden Aufbauten, die in 1 bis 4 gezeigt sind, die oben beschrieben wurden, mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind, und die Beschreibung davon wird nicht wiederholt.
5 ist eine Querschnittsansicht der Halbleitervorrichtung 100 mit isoliertem Gate vom Grabentyp gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Wie in 5 gezeigt ist, enthält eine Zelle 300 der Halbleitervorrichtung 100 mit isoliertem Gate vom Grabentyp die Gateelektrode 120, die mit der Gateverdrahtung 135 verbunden ist, die Blindgates 121, die getrennt von der Gateelektrode 120 auf gegenüberliegenden Seiten der Gateelektrode 120 vorgesehen sind, den P-Basisbereich 122, der zwischen der Gateelektrode 120 und dem Blindgate 121 vorgesehen ist und mit der Emitterelektrode 110 verbunden ist, und die Emitterschicht 118, die auf dem P-Basisbereich 122 und benachbart zu der Gateelektrode 120 auf jeder der gegenüberliegenden Seiten der Gateelektrode 120 angeordnet ist.
Weiter ist ein schwimmender Bereich 112 an einem Abschnitt der Hauptoberfläche 141 gebildet, der auf einer Seite gegenüber dem P-Basisbereich 122 in Bezug auf das Blindgate 121 angeordnet ist. Auf einer oberen Oberfläche des schwimmenden Bereiches 112 ist der Zwischenschichtisolierfilm 111 gebildet. Der Zwischenschichtisolierfilm 111 isoliert den schwimmenden Bereich 112 und die Emitterelektrode 110 voneinander.
Daher können während einer EIN-Tätigkeit der Halbleitervorrichtung 100 mit isoliertem Gate vom Grabentyp Löcher, die in die n^–--Halbleiterbasis 114 eingetreten sind, nicht in den schwimmenden Bereich 112 eintreten und folglich durch den P-Basisbereich 122 gehen und in die Emitterelektrode 110 eintreten. Daher wird die Lochdichte auf der Peripherie des P-Basisbereiches 122 vergrößert, und die Injektion von Elektronen wird gefördert (d. h.: Injektionsverstärkung), so dass eine EIN-Spannung niedrig gemacht werden kann.
Es sei angemerkt, dass in der Halbleitervorrichtung 100 mit isoliertem Gate vom Grabentyp gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Breite W der Speicherschicht 113 elektrischer Ladung, die zwischen der Gateelektrode 120 und dem Blindgate 121 angeordnet ist, auf höchstens 1,4 μm bevorzugt höchstens 1,2 μm gesetzt ist. Die Erzeugung von elektromagnetischem Rauschen wird dadurch unterdrückt wie bei der Halbleitervorrich tung 100 mit isoliertem Gate vom Grabentyp gemäß der oben beschriebenen ersten Ausführungsform.
Unter Benutzung der 6 bis 11 wird das Herstellungsverfahren der Halbleitervorrichtung 100 mit isoliertem Gate vom Grabentyp gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben.
6 ist eine Querschnittsansicht, die einen ersten Schritt in einem Herstellungsschritt der Halbleitervorrichtung 100 mit isoliertem Gate vom Grabentyp zeigt. Wie in 6 gezeigt ist, wird ein P⁺-Substrat wie ein P-Siliciumsubstrat (P-Kollektorschicht 116) vorbereitet. Wie in 6 gezeigt ist, werden eine n-Pufferschicht 115 und eine n^–-Halbleiterbasis 114 aufeinanderfolgend an eine Hauptoberfläche (obere Oberfläche) des P⁺-Substrates durch ein selektives epitaxiales Verfahren oder ähnliches gebildet.
7 ist eine Querschnittsansicht, die einen zweiten Herstellungsschritt in dem Herstellungsschritt der Halbleitervorrichtung 100 mit isoliertem Gate vom Grabentyp zeigt. Wie in 7 gezeigt ist, werden N-Dotierungsstoffe von einer oberen Oberfläche der n^–-Halbleiterbasis 114 in die gesamte Oberfläche davon injiziert und dann thermisch diffundiert, wodurch die Speicherschicht 113 elektrischer Ladung an einem oberen Abschnitt der n^–--Halbleiterbasis 114 gebildet wird.
Nachdem die Speicherschicht 114 elektrischer Ladung gebildet ist, werden P-Dotierungsstoffe von einer oberen Oberfläche der Speicherschicht 114 elektrischer Ladung injiziert und thermisch diffundiert, so dass eine P-Schicht 152 gebildet wird.
8 ist eine Querschnittsansicht, die einen dritten Schritt in dem Herstellungsschritt der Halbleitervorrichtung 100 mit isoliertem Gate vom Grabentyp zeigt. Wie in 8 gezeigt ist, werden N-Dotierungsstoffe selektiv auf eine obere Oberfläche der P-Schicht 152 injiziert und dann thermisch diffundiert, wodurch die Emitterschicht 118 gebildet wird.
9 ist eine Querschnittsansicht, die einen vierten Schritt in dem Herstellungsschritt der Halbleitervorrichtung 100 mit isoliertem Gate vom Grabentyp zeigt. Wie in 9 gezeigt ist, wird die Hauptoberfläche 141 zum Bilden der Grabenrille 130 und der Grabenrille 131, die von der Grabenrille 130 getrennt angeordnet ist, geätzt. Hier wird die Grabenrille 130 gebildet zum Durchdringen der Emitterschicht 118, der P-Schicht 152 und der Speicherschicht 113 elektrischer Ladung und zum Erreichen der n^–--Halbleiterbasis 114. Die Emitterschicht 118 wird in zwei durch die Grabenrille 130 geteilt/gespalten. Dagegen wird die Grabenrille 131 zum Durchdringen der P-Schicht 152 und der Speicherschicht 113 elektrischer Ladung und zum Erreichen der n^–-Halbleiterbasis 114 gebildet.
Es sei angemerkt, dass durch Ausführen des Ätzens derart, dass die Grabenrillen 131 gleich beabstandet von den Grabenrillen 130 sind, eine Tiefe der Grabenrille 130 ungefähr gleich einer Tiefe der Grabenrillen 131 gemacht werden kann.
10 ist eine Querschnittsansicht, die einen fünften Schritt in dem Herstellungsschritt der Halbleitervorrichtung 100 mit isoliertem Gate vom Grabentyp zeigt. Wie in 10 gezeigt ist, wird ein Isolierfilm 153 wie ein Siliciumoxidfilm auf der Hauptoberfläche 141 an einer inneren Oberfläche der Grabenrille 131 und an einer inneren Oberfläche der Grabenrille 130 durch Ausführen von z. B. eines thermischen Oxidationsprozesses gebildet.
Darauf folgend wird ein leitender Film 170 wie ein Polysiliciumfilm auf der Hauptoberfläche 141 zum Füllen der Grabenrille 130 und der Grabenrille 131 mit dem leitenden Film 170 abgeschieden. Der leitende Film 170 wird dann geätzt zum Bilden der Gateelektrode 120, die die Grabenrille 130 füllt, und zum Bilden des Blindgates 121, das die Grabenrille 131 füllt.
11 ist eine Querschnittsansicht, die einen sechsten Schritt in dem Herstellungsschritt der Halbleitervorrichtung 100 mit isoliertem Gate vom Grabentyp zeigt. Wie in 11 gezeigt ist, wird ein isolierender Film wie ein Siliciumoxidfilm auf der Hauptoberfläche 141 abgeschieden. Der isolierende Film wird bemustert zum Freilegen von mindestens einem Teil einer oberen Oberfläche der Emitterschicht 118, einer oberen Oberfläche eines Abschnittes der P-Schicht 152, der zwischen der Gateelektrode 120 und dem Blindgate 121 angeordnet ist, und mindestens eines Teiles einer oberen Oberfläche des Blindgates 121.
Dagegen wird dem isolierenden Film erlaubt, derart zu bleiben, dass er die gesamte obere Oberfläche eines Abschnittes der P-Schicht 152 benachbart zu dem Blindgate 121 auf einer Seite gegenüber der Gateelektrode 120 bedeckt und auch die gesamte obere Oberfläche der Gateelektrode 120 bedeckt. Als solches wird der Zwischenschichtisolierfilm 111 gebildet.
Im Zusammenhang damit wird der schwimmende Bereich 112 gebildet, und die P-Basisbereiche 122 werden auf gegenüberliegenden Seiten der Gateelektrode 120 gebildet.
Wie in 5 gezeigt ist, werden die Emitterelektrode 110 und die Kollektorelektrode 117 durch Sputtern oder ähnliches gebildet. Zu dieser Zeit sind mindestens ein Teil der oberen Oberfläche der Emitterschicht 118 und der oberen Oberfläche des P-Basisbereiches 122 offenliegend. Daher werden die Emitterschicht 118 und der P-Basisbereich 122 mit der Emitterelektrode 110 verbunden. Weiter wird das Blindgate 121 mit der Emitterelektrode 110 verbunden.
Ein isolierender Film wie ein Siliciumoxidfilm oder ein Siliciumnitridfilm wird dann auf einer oberen Oberfläche der Emitterelektrode 110 zum Bilden zum Beispiel eines Zwischenschichtisolierfilmes abgeschieden. Ein Kontaktloch wird von einer oberen Oberfläche des Zwischenschichtisolierfilmes derart gebildet, dass es die Gateelektrode 120 erreicht, und es wird mit einem Metallfilm wie Aluminium (Al) oder einer Aluminiumlegierung gefüllt. Die Gateverdrahtung 135 wird dann auf dem Zwischenschichtisolierfilm gebildet.
Als solches ist dann die Halbleitervorrichtung 100 mit isoliertem Gate vom Grabentyp, wie in 5 beschrieben gebildet.
(Dritte Ausführungsform)
Unter Benutzung der 12 wird die Halbleitervorrichtung 100 mit isoliertem Gate vom Grabentyp gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. Es sei angemerkt, dass in 12 die Aufbauten, die die gleichen wie oder entsprechend wie die Aufbauten sind, die in 1 bis 11 gezeigt sind, die oben beschrieben wurden, mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind, und die Beschreibung davon braucht nicht wiederholt zu werden.
Wie in 12 gezeigt ist, enthält die Halbleitervorrichtung 100 mit isoliertem Gate vom Grabentyp eine Mehrzahl von Zellen 300, die voneinander getrennt vorgesehen sind.
Die Zelle 300 enthält die Gateelektrode 120, die mit der Gateverdrahtung 135 verbunden ist, die Blindgates 121, die von der Gateelektrode 120 auf gegenüberliegenden Seiten davon beabstandet sind, den P-Basisbereich 122, der zwischen der Gateelektrode 120 und dem Blindgate 121 angeordnet ist, und die Emitterschicht 118, die auf dem P-Basisbereich 122 angeordnet ist und auf jeder der gegenüberliegenden Seiten der Gateelektrode 120 gebildet ist. Der schwimmende Bereich (sechster Dotierungsbereich) 112 ist auf einer Seite gegenüber dem P-Basisbereich 122 in Bezug auf das Blindgate 121 gebildet.
Der schwimmende Bereich 112 ist zwischen benachbarten Zellen 300 gebildet, und Blindgates 121 sind auf gegenüberliegenden Seiten des schwimmenden Bereiches 112 vorgesehen. An einem Zentralabschnitt des schwimmenden Bereiches 112 ist ein gespaltenes Blindgate (gespaltene Elektrode) 123 gebildet. Das gespaltene Blindgate 123 ist mit der Emitterelektrode 110 verbunden, wie das Blindgate 121 damit verbunden ist. Das gespaltene Blindgate 123 spaltet den schwimmenden Bereich 112. Es sei angemerkt, dass, obwohl das gespaltene Blindgate 123 den schwimmenden Bereich 112 in zwei spaltet bei dem in 12 gezeigten Beispiel, kann eine Mehrzahl von gespaltenen Blindgates 123 in dem schwimmenden Bereich 112 vorgesehen sein zum Spalten des schwimmenden Bereiches 112 in mehrere Abschnitte.
Wenn der schwimmende Bereich 112 mit einer großen Breite ohne das Bilden des gespaltenen Blindgates 123 zu bilden ist, werden die Grabenrillen für die Gateelektroden 120 und die Blindelektroden 121 in ungleichförmiger Weise verteilt. Folglich neigt in dem Schritt des Bildens der Grabenrillen eine Grabenrille für das Blindgate 121 dazu, größer oder tiefer als die Grabenrille für die Gateelektrode 120 zu werden. In Zusammenhang damit neigt eine Grabenrille für das Blindgate 121 dazu, gestört oder verzerrt oder ähnliches zu werden, und die Form des schwimmenden Bereiches 112, die durch das Blindgate 121 definiert ist, wird gestört oder ähnliches, so dass eine elektrische Feldkonzentration oder ähnliches dazu neigt, in dem schwimmenden Bereich 112 aufzutreten.
Dagegen ist es bei der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung möglich, die ungleichförmige Verteilung der Grabenrillen in dem Schritt des Bildens der Grabenrillen zu unterdrücken, indem mindestens ein gespaltenes Blindgate 123 zwischen den Blindgates 121 gebildet wird.
In Zusammenhang damit können die Grabenrillen für die Gateelektrode 120, das Blindgate 121 und das gespaltene Blindgate 123 in einer ungefähr gleichförmigen Weise gebildet werden, so dass es möglich ist, Verzerrungen oder ähnliches einer jeder der Grabenrillen zu unterdrücken.
Es ist daher möglich, die Verzerrung oder ähnliches der Form eines Abschnittes des schwimmenden Bereiches 112 zu unterdrücken, der zwischen dem gespaltenen Blindgate 123 und dem Blindgate 121 angeordnet ist, und wenn eine Mehrzahl von gespaltenen Blindgates 123 gebildet wird, der zwischen den gespaltenen Blindgates 123 angeordnet sind.
Als solches ist es mit der Halbleitervorrichtung 100 mit isoliertem Gate vom Grabentyp gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und dem Herstellungsverfahren derselben möglich, Verzerrung oder ähnliches eines jeden schwimmenden Bereiches 112 zu unterdrücken und folglich eine elektrische Feldkonzentration oder ähnliches in dem schwimmenden Bereich 112 zu unterdrücken.
Es sei angemerkt, dass das gespaltene Blindgate 123 bevorzugt derart vorgesehen ist, dass eine Distanz zwischen der Gateelektrode 120 und dem Blindgate 121 ungefähr gleich einer Distanz zwischen dem Blindgate 121 und dem gespaltenen Blindgate 123 ist. Die Grabenrillen werden dadurch in einer ungefähr gleichförmigen Weise verteilt, und jede Grabenrille kann gut gebildet werden.
Jedes gespaltene Blindgate 123 ist derart gebildet, dass es die n^–-Halbleiterbasis 114 von der Hauptoberfläche 141 erreicht und in die n^–-Halbleiterbasis 114 eintritt.
Ein Volumen der n^–-Halbleiterbasis 114 kann dadurch kleiner gehalten werden, wenn es mit dem Fall verglichen wird, in dem das gespaltene Blindgate 123 nicht gebildet ist.
Im Zusammenhang damit ist es möglich, einen Betrag von Löchern und einen Betrag von elektrischen Ladungen zu reduzieren, die in der n^–-Halbleiterbasis 114 in einem EIN-Zustand gespeichert sind. Zusätzlich, wenn die Halbleitervorrichtung 100 mit isoliertem Gate vom Grabentyp von einem EIN-Zustand zu einem AUS-Zustand geschaltet wird, ist es möglich, die Zeit zu reduzieren, die zum Ausstoßen von Löchern und elektrischer Ladung benötigt wird, die in der n^–-Halbleiterbasis 114 gespeichert sind, zu der Emitterelektrode 110 oder der Kollektorelektrode 117. Daher ist es möglich, die Ausschaltzeit zu reduzieren.
Es sei angemerkt, dass in der Halbleitervorrichtung 100 mit isoliertem Gate vom Grabentyp gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Breite W eines Abschnittes der Speicherschicht 113 elektrischer Ladung, die zwischen der Gateelektrode 120 und dem Blindgate 121 angeordnet ist, auch auf höchstens 1,4 μm (bevorzugt höchstens 1,2 μm) gesetzt ist. Daher ist es möglich, bei der Halbeitervorrichtung 100 mit isoliertem Gate vom Grabentyp gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung Fluktuationen in der Ausgangskapazität und der Rückkopplungskapazität zu unterdrücken und einen nachteiligen Effekt wie elektromagnetisches Rauschen zu unterdrücken wie bei der Halbleitervorrichtung 100 mit isoliertem Gate vom Grabentyp gemäß der ersten Ausführungsform, die oben beschrieben wurde.
(Vierte Ausführungsform)
Unter Benutzung von 13 wird die Halbleitervorrichtung 100 mit isoliertem Gate vom Grabentyp gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. In 13 sind die Aufbauten, die die gleichen oder entsprechende wie die Aufbauten sind, die in den 1 bis 12 gezeigt sind, die oben beschrieben wurden, mit den gleichen Bezugszeichen versehen, und die Beschreibung davon wird nicht wiederholt.
Die Zelle 300 der in 13 gezeigten Halbleitervorrichtung 100 mit isoliertem Gate vom Grabentyp enthält zwei (eine Mehrzahl von) Gateelektroden 120, die getrennt voneinander gebildet sind, und das Blindgate 121, das auf einer Seite gegenüber der ent fernteren Gateelektrode 120 in Bezug auf die nähere Gateelektrode 120 vorgesehen ist.
Weiter enthält die Zelle 300 P-Basisbereiche 122, die zwischen den Gateelektroden 120 und der Gateelektrode 120 und dem Blindgate 121 gebildet sind. Die Zelle 300 enthält die Speicherschicht 113 elektrischer Ladung, die zwischen den Gateelektroden 120 und zwischen der Gateelektrode 120 und dem Blindgate 121 angeordnet sind und an Abschnitten gebildet sind, die zwischen dem P-Basisbereich 122 und der n^–-Halbleiterbasis 114 gebildet sind.
Die Emitterschicht 118 ist an einem Abschnitt gebildet, der auf dem P-Basisbereich 122 und benachbart zu jeder Gateelektrode 120 auf jeder von gegenüberliegenden Seiten der Gateelektrode 120 angeordnet ist.
Indem eine Mehrzahl von Gateelektroden 120 vorgesehen ist und Emitterschichten 118 für jede Gateelektrode 120 vorgesehen sind, ist es möglich, einen Sättigungsstrom der Halbleitervorrichtung 100 mit isoliertem Gate vom Grabentyp zu erhöhen.
Es sei angemerkt, dass in der Halbleitervorrichtung 100 mit isoliertem Gate vom Grabentyp gemäß der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine Breite eines jeden Abschnittes der Speicherschicht 113 elektrischer Ladung, der zwischen den Gateelektroden 120 und zwischen der Gateelektrode 120 und dem Blindgate 121 angeordnet ist, auf höchstens 1,4 μm (bevorzugt höchstens 1,2 μm) gesetzt ist, so dass Fluktuationen in der Ausgangskapazität und in der Rückkopplungskapazität unterdrückt werden und die Erzeugung von elektromagnetischem Rauschen unterdrückt wird.
(Fünfte Ausführungsform)
Unter Benutzung von 13 wird die Halbleitervorrichtung 100 mit isoliertem Gate vom Grabentyp gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. Es sei angemerkt, dass die in 14 gezeigten Aufbauten, die die gleichen oder entsprechende wie die in 1 bis 13 gezeigten Aufbauten, die oben beschrieben wurden, mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind, und die Beschreibung davon braucht nicht wiederholt zu werden. 14 ist eine Querschnittsansicht der Halbleitervorrichtung 100 mit isoliertem Gate vom Grabentyp gemäß der fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Wie in 14 gezeigt ist, enthält die Zelle 300 zwei (eine Mehrzahl von) Gateelektroden 120, die voneinander getrennt sind, den P-Basisbereich 122, der an einem Abschnitt der Hauptoberfläche 141 gebildet ist, der zwischen den Gateelektroden 120 angeordnet ist, und die Emitterschicht 118, die an einem Abschnitt der Hauptoberfläche 141 gebildet ist, der benachbart zu jeder der Gateelektroden 120 auf einer Seite ist, die der anderen der Gateelektroden 120 zugewandt ist.
Weiter ist das Blindgate 121 an einem Abschnitt benachbart zu der Gateelektrode 120 auf einer Seite gegenüber der entfernteren Gateelektrode 120 in Bezug auf die Gateelektrode 120 gebildet.
Der schwimmende Bereich 112 ist auf einem Abschnitt an der Hauptoberfläche 141 gebildet, der zwischen dem Blindgate 121 und der Gateelektrode 120 angeordnet ist.
Hier ist eine Breite W1 zwischen dem Blindgate 121 und der Gateelektrode 120 kleiner als eine Breite W2 zwischen den Gate elektroden 120 hergestellt. Daher ist eine Breite eines jeden Abschnittes der Speicherschicht 113 elektrischer Ladung und des schwimmenden Bereiches 112, die zwischen der Gateelektrode 120 und dem Blindgate 121 angeordnet sind, kleiner als eine Breite eines jeden Abschnittes der Speicherschicht 113 elektrischer Ladung und des P-Basisbereiches 122, der zwischen den Gateelektroden 120 angeordnet ist.
Die Breite des schwimmenden Bereiches 112 wird klein als solcher gehalten, und selbst wenn ein Potential des schwimmenden Bereiches 112, der zwischen der Gateelektrode 120 und dem Blindgate 121 angeordnet ist, fluktuiert, kann ein Einfluss, der auf ein Potential der Gateelektrode 120 ausgeübt wird, klein gehalten werden. Daher ist es möglich, eine Fehltätigkeit oder ähnliches der Halbleitervorrichtung 100 mit isoliertem Gate vom Grabentyp zu unterdrücken.
Es sei angemerkt, dass in der Halbleitervorrichtung 100 mit isoliertem Gate vom Grabentyp gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Breite W2 auch auf höchstens 1,4 μm gesetzt ist und bevorzugt auf 1,2 μm. Fluktuationen in der Ausgangskapazität, Eingangskapazität und Treiberkapazität werden dadurch verringert und die Erzeugung von elektromagnetischem Rauschen wird unterdrückt.
(Sechste Ausführungsform)
Unter Benutzung von 15 wird die Halbleitervorrichtung 100 mit isoliertem Gate vom Grabentyp gemäß einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. Es sei angemerkt, dass die in 15 gezeigten Aufbauten, die die gleichen oder entsprechende zu denen der in 1 bis 14 gezeigten Auf bauten sind, die oben beschrieben wurden, mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind, und die Beschreibung davon braucht nicht wiederholt zu werden.
15 ist eine Querschnittsansicht der Halbleitervorrichtung 100 mit isoliertem Gate vom Grabentyp gemäß der sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Wie in 15 gezeigt ist, enthält die Zelle 300 die Gateelektroden 120, die voneinander getrennt vorgesehen sind, den P-Basisbereich 122, der an einem Abschnitt der Hauptoberfläche 141 gebildet ist, der zwischen den Gateelektroden 120 angeordnet ist, und das Blindgate 121, das getrennt von jeder Gateelektrode 120 vorgesehen ist.
Das gespaltene Blindgate 123 ist getrennt von dem Blindgate 121 auf einer Seite gegenüber der Gateelektrode 120 in Bezug auf das Blindgate 121 gebildet. Der schwimmende Bereich 112 ist zwischen der Gateelektrode 120 und dem Blindgate 121, zwischen dem Blindgate 121 und dem gespaltenen Blindgate 123 und an einem Abschnitt, der auf einer Seite gegenüber dem Blindgate 121 in Bezug auf das gespaltene Blindgate 123 angeordnet ist, gebildet.
Hier ist eine Breite W3 zwischen der Gateelektrode 120 und dem Blindgate 121 kleiner als eine Breite W5 zwischen dem Blindgate 121 und dem gespaltenen Blindgate 123.
Eine Breite eines Abschnittes des schwimmenden Bereiches 112, der zwischen der Gateelektrode 120 und dem Blindgate 121 angeordnet ist, ist dadurch klein gemacht, so dass, selbst wenn ein Potential des Abschnittes des schwimmenden Bereiches 112, der zwischen der Gateelektrode 120 und dem Blindgate 121 angeordnet ist, fluktuiert, ein Einfluss, der auf ein Potential der Gateelektrode 120 ausgeübt wird, klein gehalten werden kann.
Es sei angemerkt, dass selbst wenn ein Potential eines Abschnittes des schwimmenden Bereiches 112, der zwischen dem Blindgate 121 und dem gespaltenen Blindgate 123 angeordnet ist, fluktuiert, das Blindgate 121 einen Einfluss reduziert, der auf die Gateelektrode 120 durch die Fluktuationen im Potential des relevanten Abschnittes des schwimmenden Bereiches 112 ausgeübt wird.
Weiter ist eine Mehrzahl von gespaltenen Blindgates 123 gebildet, und daher kann jede der Grabenrillen gut gebildet werden. Durch Spalten des schwimmenden Bereiches 112 durch das gespaltene Blindgate 123 kann der schwimmende Bereich 112, der zu unterteilen ist, bevorzugt miniaturisiert werden, und die elektrische Feldkonzentration in jedem schwimmenden Bereich 112 kann unterdrückt werden.
Weiter ist in der Halbleitervorrichtung 100 mit isoliertem Gate vom Grabentyp gemäß der sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine Breite W4 eines Abschnittes der Speicherschicht 113 elektrischer Ladung, der zwischen den Gateelektroden 120 angeordnet ist, auf höchstens 1,4 μm gesetzt (bevorzugt höchstens auf 1,2 μm), und die Fluktuationen in der Ausgangskapazität und der Rückkopplungskapazität sind klein gehalten. Die Erzeugung von elektromagnetischem Rauschen wird dadurch unterdrückt.
(Siebte Ausführungsform)
Unter Benutzung von 16 wird eine Halbleitervorrichtung 100 mit isoliertem Gate vom Grabentyp gemäß einer siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. Es sei angemerkt, dass die in 16 gezeigten Aufbauten, die die gleichen oder entsprechenden zu den in 1 bis 15 gezeigten Aufbauten sind, die oben beschrieben wurden, mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind, und die Beschreibung braucht davon nicht wiederholt zu werden.
In 16 enthält die Zelle 300 drei (eine Mehrzahl von) Gateelektroden 120, die getrennt voneinander vorgesehen sind, den P-Basisbereich 122, der auf jedem Abschnitt der Hauptoberfläche 141 gebildet ist, der zwischen den Gateelektroden 120 angeordnet ist, und die Emitterschicht 118, die auf jedem Abschnitt der Hauptoberfläche 121 gebildet ist, der benachbart zu der Gateelektrode 120 auf einer Seite angeordnet ist, die der entgegengesetzten Gateelektrode 120 zugewandt ist. Weiter enthält die Zelle 300 die Speicherschicht 113 elektrischer Ladung, die unter jedem P-Basisbereich 122 gebildet ist.
Jeder P-Basisbereich 122 ist mit der Emitterelektrode 110 verbunden, so dass eine bestimmte Kontaktfläche zwischen dem P-Basisbereich 122 und der Emitterelektrode 110 sichergestellt ist, und es ist möglich, einen großen Sättigungsstrom der Halbleitervorrichtung 100 mit isoliertem Gate vom Grabentyp sicherzustellen.
Das Blindgate 121 ist getrennt von jeder Gateelektrode 124 gebildet, die eine von der Mehrzahl von Gateelekroden 120 ist, die am entferntesten in einer Richtung angeordnet ist, entlang der die Gateelektroden 120 ausgerichtet sind.
Anders gesagt, die Blindgates 121, die getrennt voneinander gebildet sind, sind vorgesehen und die Mehrzahl von Gateelektroden 120 sind getrennt voneinander auf einem Abschnitt einer Hauptoberfläche 141 gebildet, der zwischen diesen Blindgates 121 an geordnet ist. Der schwimmende Bereich 112 ist zwischen der Gateelektrode 120 und dem Blindgate 121 gebildet.
Eine Mehrzahl von gespaltenen Blindgates 123 ist getrennt voneinander auf einer Seite gegenüber der Gateelektrode 124 in Bezug auf das Blindgate 121 gebildet, und der schwimmende Bereich 112 ist auf einem Abschnitt der Hauptoberfläche 141 gebildet, der zwischen dem Blindgate 121 und dem gespaltenen Blindgate 123 angeordnet ist.
Die Breite W1 zwischen der Gateelektrode 120 (124) und dem Blindgate 121 ist kleiner als die Breite W3 zwischen dem Blindgate 121 und dem gespaltenen Blindgate 123.
Durch Verringern der Breite W1 zwischen der Gateelektrode 120 (124) und dem Blindgate 121 als solcher ist es möglich, selbst wenn ein Potential des schwimmenden Bereiches 112, der zwischen der Gateelektrode 120 (124) und dem Blindgate 121 angeordnet ist, fluktuiert, einen Einfluss davon zu reduzieren, der auf die Gateelektrode 120 (124) ausgeübt wird.
Weiter durch Vorsehen des gespaltenen Blindgates 123 ist es möglich, eine Mischung eines Abschnittes, in dem Spuren dicht geformt sind, und eines Abschnittes, in dem Spuren rar geformt sind, die auf einem Resistmuster gebildet sind, das auf der Hauptoberfläche 141 in dem Schritt des Bildens der Grabenrillen zu bilden ist, zu vermeiden, wie in der oben beschriebenen 9 gezeigt ist, so dass die Grabenrillen gut gebildet werden können.
In Zusammenhang damit kann der schwimmende Bereich 112 gut aufgebaut werden und es ist möglich, einen nachteiligen Effekt wie eine elektrische Feldkonzentration in dem schwimmenden Bereich 112 zu unterdrücken.
Die Gateelektrode 120, das Blindgate 121 und das gespaltene Blindgate 123 sind zum Erreichen der n^–-Halbleiterbasis 114 von der Hauptoberfläche 141 gebildet, so dass ein Volumen der n^–-Halbleiterbasis 114 reduziert wird.
Es ist daher möglich, einen Betrag von Löchern zu reduzieren, die in der n^–-Halbleiterbasis 114 gespeichert sind, und die Ausschaltzeit während des AUS-Schaltens zu reduzieren.
Durch Bilden der Mehrzahl von Blindgates 121 und der gespaltenen Blindgates 123 kann insbesondere die Zeit, die zum Ausschalten benötigt wird, weiter reduziert werden.
Es sei angemerkt, dass in der Halbleitervorrichtung 100 mit isoliertem Gate vom Grabentyp gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Breite W2 der Speicherschicht 113 elektrischer Ladung, die zwischen den Gateelektroden 120 angeordnet ist, auch auf höchstens 1,4 μm gesetzt ist, und folglich können Funktionen und Effekte ähnlich zu jenen der Halbleitervorrichtung 100 mit isoliertem Gate vom Grabentyp gemäß der ersten Ausführungsform, die oben beschrieben wurde, erzielt werden.
(Achte Ausführungsform)
Unter Benutzung von 17 wird die Halbleitervorrichtung 100 mit isoliertem Gate vom Grabentyp gemäß einer achten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. Es sei angemerkt, dass die in 17 gezeigten Aufbauten, die die gleichen oder entsprechende wie die in 1 bis 16 gezeigten Aufbauten sind, die oben beschrieben wurden, mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind, und die Beschreibung davon wird nicht wiederholt.
17 ist eine Querschnittsansicht der Halbleitervorrichtung 100 mit isoliertem Gate vom Grabentyp gemäß der achten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Zelle 300 der in 17 gezeigten Halbleitervorrichtung 100 mit isoliertem Gate vom Grabentyp enthält die Gateelektroden 120, die voneinander getrennt gebildet sind, einen P-Basisbereich 122, der auf einem Abschnitt der Hauptoberfläche 141 gebildet ist, der zwischen den Gateelektroden 120 angeordnet ist, die Emitterschicht 118 und die Speicherschicht 113 elektrischer Ladung, die unter dem P-Basisbereich 122 gebildet ist.
Es sei angemerkt, dass die Emitterschicht 118 an einem Abschnitt auf der Hauptoberfläche 141 benachbart zu der Gateelektrode 120 auf einer Seite gebildet ist, die der benachbarten Gateelektrode 120 zugewandt ist.
Die Halbleitervorrichtung 100 mit isoliertem Gate vom Grabentyp enthält das Blindgate 121, das von der Gateelektrode 120 auf einer Seite gegenüber zu der entfernteren Gateelektrode 120 in Bezug auf die nähere Gateelektrode 120 gebildet ist.
Der schwimmende Bereich 112 ist an einem Abschnitt der Hauptoberfläche 141, der zwischen der Gateelektrode 120 und dem Blindgate 121 angeordnet ist, und einem Abschnitt, der auf einer Seite gegenüber zu der Gateelektrode 120 in Bezug auf das Blindgate 121 angeordnet ist, gebildet.
Hier ist eine Tiefe D1 des Blindgates 121 in einer vertikalen Richtung relativ zu der Hauptoberfläche 141 größer als eine Tiefe D2 der Gateelektrode 120 gemacht. Durch Bilden des Blindgates 121 tiefer als solches kann ein Volumen der n^–-Halbleiterbasis 114 weiter reduziert werden im Vergleich mit dem Fall, in dem das Blindgate 121 so gebildet ist, dass es eine Tiefe ungefähr die gleiche einer Tiefe der Gateelektrode 120 aufweist.
Dadurch ist es möglich, einen Betrag von Löchern zu reduzieren, die in der n^–-Halbleiterbasis 114 gespeichert sind, so dass die Ausschaltzeit während des AUS-Schaltens reduziert werden kann.
Weiter ist es möglich durch Herstellen der Tiefe D1 des Blindgates 121 größer als eine Tiefe D2 der Gateelektrode 120, einen Einfluss weiter zu reduzieren, der auf die Gateelektrode 120 durch Fluktuationen im Potential des Abschnittes des schwimmenden Bereiches 112 ausgeübt wird, der auf einer Seite gegenüber der Gateelektrode 120 in Bezug auf das Blindgate 121 angeordnet ist.
Hier ist es bei der Halbleitervorrichtung 100 mit isoliertem Gate vom Grabentyp gemäß der achten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung möglich, die Fluktuationen in der Eingangskapazität und der Rückkopplungskapazität zu Reduzieren durch Setzen der Breite W des P-Basisbereiches 122, der zwischen den Gateelektroden 120 angeordnet ist, auf höchstens 1,4 μm (bevorzugt auf höchstens 1,2 μm).
(Neunte Ausführungsform)
Unter Benutzung von 18 wird die Halbleitervorrichtung 100 mit isoliertem Gate vom Grabentyp gemäß einer neunten Ausfüh rungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. Es sei angemerkt, dass die in 18 gezeigten Aufbauten, die die gleichen oder entsprechende wie die in 1 bis 17 gezeigten sind, die oben beschrieben wurden, mit dem gleichen Bezugszeichen versehen sind, und die Beschreibung davon braucht nicht wiederholt zu werden.
18 ist eine Querschnittsansicht der Halbleitervorrichtung mit isoliertem Gate vom Grabentyp gemäß der neunten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Bei dem in 18 gezeigten Beispiel enthält die Zelle 300 die Gateelektrode 120, die Blindgates 121, die getrennt von der Gateelektrode 120 auf ihren gegenüberliegenden Seiten gebildet sind, den P-Basisbereich 122, der an einem Abschnitt der Hauptoberfläche 141 gebildet ist, der zwischen dem Blindgate 121 und der Gateelektrode 120 angeordnet ist, die Emitterschicht 118, die in dem P-Basisbereich 122 gebildet ist, und die Speicherschicht 113 elektrischer Ladung, die unter dem P-Basisbereich 122 gebildet ist.
Die Emitterschicht 118 ist an einem Abschnitt der Hauptoberfläche 141 benachbart zu der Gateelektrode 120 auf jeder ihrer gegenüberliegenden Seiten gebildet.
Der schwimmende Bereich 112 ist auf einem Abschnitt der Hauptoberfläche 141 gebildet, der auf einer Seite gegenüber dem P-Basisbereich 122 in Bezug auf das Blindgate 121 angeordnet ist. Das Blindgate 121 ist zwischen der Gateelektrode 120 und dem schwimmenden Bereich 112 angeordnet, und selbst wenn ein Potential des schwimmenden Bereiches 112 fluktuiert, kann ein Einfluss davon, der auf die Gateelektrode 120 ausgeübt wird, reduziert werden.
Insbesondere sind die Blindgates 121 auf gegenüberliegenden Seiten der Gateelektrode 120 derart gebildet, dass sie die Gateelektrode 120 umgeben, und der schwimmende Bereich 112 ist außerhalb davon gebildet. Daher kann ein Einfluss auf die Gateelektrode 120 aufgrund der Fluktuationen im Potential des schwimmenden Bereiches 112 reduziert werden.
Das gespaltene Blindgate 123 ist getrennt von jedem Blindgate 121 auf der Seite gegenüber zu der Gateelektrode 120 in Bezug auf das relevante Blindgate 121. Mit diesem gespaltenen Blindgate 123 kann der schwimmende Bereich 112 unterteilt werden, und folglich ist es möglich, weiter die elektrische Feldkonzentration in dem schwimmenden Bereich 112 zu unterdrücken im Vergleich mit dem Fall, in dem der schwimmende Bereich 112 mit einer größeren Breite gebildet ist.
Weiter ist das gespaltene Blindgate 123 derart gebildet, dass eine Tiefe D4 des gespaltenen Blindgates 123 größer als eine Tiefe D3 eines jeden Blindgates 121 und der Gateelektrode 120 gemacht ist. Daher ist es möglich, einen Betrag von Löchern zu reduzieren, die in der n^–-Halbleiterbasis 114 gespeichert sind, und die Ausschaltzeit während des AUS-Schaltens zu reduzieren.
Es sei angemerkt, dass in der Halbleitervorrichtung 100 mit isoliertem Gate vom Grabentyp gemäß der neunten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Breite W der Speicherschicht 113 elektrischer Ladung, die zwischen der Gateelektrode 120 und dem Blindgate 121 gebildet ist, auch auf höchstens 1,4 μm gesetzt ist, und somit sind die Eingangskapazität und die Rückkopplungskapazität stabil gemacht.
(Zehnte Ausführungsform)
Unter Benutzung von 19 wird die Halbleitervorrichtung 100 mit isoliertem Gate vom Grabentyp gemäß einer zehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. Es sei angemerkt, dass die in 19 gezeigten Aufbauten, die die gleichen oder entsprechende zu den in 1 bis 18 gezeigten Aufbauten sind, die oben beschrieben wurden, mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind, und die Beschreibung davon braucht nicht wiederholt zu werden.
In 19 enthält die Zelle 300 die Gateelektroden 120, die getrennt voneinander gebildet sind, den P-Basisbereich 122, der auf einem Abschnitt der Hauptoberfläche 141 gebildet ist, der zwischen den Gateelektroden 120 angeordnet ist, die Emitterschicht 118, die in dem P-Basisbereich 122 gebildet ist, und die Speicherschicht 113 elektrischer Ladung, die unter dem P-Basisbereich 122 gebildet ist.
Die Emitterschicht 118 ist an einem Abschnitt auf der Hauptoberfläche 141 benachbart zu der Gateelektrode 120 auf der Seite, die gegenüber zu der Gateelektrode 120 weist, gebildet.
Weiter enthält die Halbleitervorrichtung 100 mit isoliertem Gate vom Grabentyp das Blindgate 121, das getrennt von der Gateelektrode 120 gebildet ist, den schwimmenden Bereich 112, der zwischen der Gateelektrode 120 und dem Blindgate 121 gebildet ist, und den schwimmenden Bereich 112, der auf einer Seite gegenüber der Gateelektrode 120 in Bezug auf das Blindgate 121 gebildet ist. Hier ist eine Breite des schwimmenden Bereiches 112, der zwischen der Gateelektrode 120 und dem Blindgate 121 angeordnet ist, klein gehalten, und folglich können Fluktuationen im Potential dieses schwimmenden Bereiches 112 klein gehalten werden.
Selbst wenn daher ein Potential des schwimmenden Bereiches 112, der zwischen der Gateelektrode 120 und dem Blindgate 121 angeordnet ist, fluktuiert, ist es möglich, einen Einfluss davon zu reduzieren, der auf ein Potential der Gateelektrode 120 ausgeübt wird.
Der schwimmende Bereich 112 ist auf einem Abschnitt der Hauptoberfläche 141 gebildet, der auf einer Seite gegenüber der Zelle 300 in Bezug auf das Blindgate 121 angeordnet ist. Als solches ist das Blindgate 121, dessen Potential fest ist, zwischen der Gateelektrode 120 und dem schwimmenden Bereich 112, der außerhalb in Bezug auf das Blindgate 121 angeordnet ist, vorgesehen.
Selbst wenn ein Potential des schwimmenden Bereiches 112, der außerhalb in Bezug auf das Blindgate 121 angeordnet ist, fluktuiert, kann ein Einfluss davon, der auf die Gateelektrode 120 ausgeübt wird, dadurch reduziert werden.
Hier ist das Blindgate 121 derart gebildet, dass eine Breite W6 des Blindgates 121 in einer Richtung entlang der Hauptoberfläche 141 größer als eine Breite W5 der Gateelektrode 120 ist.
Weiter erstreckt sich das Blindgate 121 derart, dass es die n^–-Halbleiterbasis 114 von der Hauptoberfläche 141 erreicht, und es ist derart gebildet, dass die Tiefe D2 des Blindgates 121 größer als die Tiefe D1 der Gateelektrode 120 ist.
Als solches verringert das Blindgate 121, das mit einer großen Breite und einer großen Tiefe gebildet ist, ein Volumen der n^–- Halbleiterbasis 114, so dass ein Betrag von Löchern, die in der n^–-Halbleiterbasis 114 gespeichert sind, reduziert werden kann. In Verbindung damit ist es möglich, die Zeit zu reduzieren, die zum Ausstoßen der Löcher in der n^–-Halbleiterbasis 114 gespeichert sind, zu der Emitterelektrode 110 während des AUS-Schaltens.
Eine Grabenrille für das Blindgate 121 ist derart gebildet, dass sie eine Tiefe und eine Breite sowohl größer als die Tiefe als auch die Breite der Grabenrille für die Gateelektrode 120 aufweist.
Wenn eine Grabenrille mit einer größeren Breite und eine Grabenrille mit einer kleineren Breite durch Bemustern gebildet werden, erzielt die Grabenrille mit einer größeren Breite allgemein eine größere Tiefe (Mikroladeeffekt). Daher ist es bei dem in 19 gezeigten Beispiel in dem Schritt des Bildens der Grabenrillen für die Gateelektrode 120 und das Blindgate 121 möglich die Grabenrille mit einer größeren Breite und einer größeren Tiefe, die für das Blindgate 121 gedacht ist, und die Grabenrille mit einer kleineren Breite und einer kleineren Tiefe, die für die Gateelektrode 120 gedacht ist, zu bilden, ohne dass ein zusätzlicher Schritt benötigt wird. Es sei angemerkt, dass in der zehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine Mehrzahl von Blindgates 121 getrennt voneinander an einer Position der Hauptoberfläche 141 gebildet ist, der zwischen benachbarten Zellen 300 angeordnet ist und zwischen Gateelektroden 120 der benachbarten Zellen 300 angeordnet ist. Das Blindgate 121 spaltet den schwimmenden Bereich 112, der zwischen benachbarten Zellen 300 gebildet ist, in eine Mehrzahl von Abschnitten, und die schwimmenden Bereiche 112, die zwischen Blindgates 121 und zwischen den Blindgates 121 und zwischen dem Blindgate 121 und der Gateelektrode 120 gebildet sind.
Es sei angemerkt, dass bei dem in 19 gezeigten Beispiel durch Einstellen einer Breite der Speicherschicht 113 elektrischer Ladung, die zwischen den Gateelektroden 120 angeordnet ist, sie auch auf höchstens 1,4 μm gesetzt ist, dadurch ist es möglich, Fluktuationen in der Eingangskapazität und in der Rückkopplungskapazität zu reduzieren und die Erzeugung von elektromagnetischem Rauschen zu unterdrücken.
(Elfte Ausführungsform)
Unter Bezugnahme auf 20 wird die Halbleitervorrichtung 100 mit isoliertem Gate vom Grabentyp gemäß einer elften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. Es sei angemerkt, dass die in 20 gezeigten Aufbauten, die die gleichen oder entsprechende zu den in 1 bis 19 gezeigten Aufbauten sind, mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind, und die Beschreibung davon braucht nicht wiederholt zu werden.
20 ist eine Querschnittsansicht der Halbleitervorrichtung 100 mit isoliertem Gate vom Grabentyp gemäß der elften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Wie in 20 gezeigt ist, enthält die Zelle 300 die Gateelektrode 120, den P-Basisbereich 122, der an einem Abschnitt der Hauptoberfläche 141 gebildet ist, der auf jeder von gegenüberliegenden Seiten der Gateelektrode 120 angeordnet ist, die Emitterschicht 118, die auf dem P-Basisbereich 122 auf jeder der gegenüberliegenden Seiten der Gateelektrode 120 angeordnet ist, die Speicherschicht 113 elektrischer Ladung, die unter dem P- Basisbereich 122 gebildet ist, und das Blindgate 121, das getrennt von der Gateelektrode 120 auf jeder der gegenüberliegenden Seiten der Gateelektrode 120 gebildet ist.
Als solches ist der P-Basisbereich 122 auf jeder von gegenüberliegenden Seiten der Gateelektrode 120 gebildet, so dass ein Sättigungsstrom vergrößert werden kann.
Zusätzlich ist das Blindgate 121, das mit der Emitterelektrode 110 verbunden ist, derart vorgesehen, das es auf einer Seite gegenüber der Gateelektrode 120 in Bezug auf den P-Basisbereich 122 und außerhalb des P-Basisbereiches 122 angeordnet ist.
Der schwimmende Bereich 112 ist auf einem Abschnitt der Hauptoberfläche 141 gebildet, der auf einer Seite gegenüber dem P-Basisbereich 122 in Bezug auf das Blindgate 121 angeordnet ist. Bei der Halbleitervorrichtung 100 mit isoliertem Gate vom Grabentyp gemäß der elften Ausführungsform kann das Blindgate 121 auch einen Einfluss reduzieren, der auf einem Potential der Gateelektrode 120 durch Fluktuationen in dem Potential des schwimmenden Bereiches 112 ausgeübt wird.
Weiter enthält die Halbleitervorrichtung 100 mit isoliertem Gate vom Grabentyp das gespaltene Blindgate 123, das den schwimmenden Bereich 112 in eine Mehrzahl von Abschnitten spaltet. Durch Segmentieren des schwimmenden Bereiches 112 durch das gespaltene Blindgate 123 kann der schwimmende Bereich 112 gut gebildet werden, und es ist möglich, einen nachteiligen Effekt wie eine elektrische Feldkonzentration in dem schwimmenden Bereich 112 zu reduzieren. Es sei angemerkt, dass in der elften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung das Blindgate 121 einer anderen Zelle 300 auf einer Seite gegenüber dem Blindgate 121 in Bezug auf das gespaltene Blindgate 123 gebildet ist, und das gespaltene Blindgate 123 ist zwischen benachbarten Zellen 300 gebildet. Es sei angemerkt, dass eine Mehrzahl von gespaltenen Blindgates 123 zwischen benachbarten Zellen 300 (zwischen Blindgates 121) gebildet sein kann.
Das gespaltene Blindgate 123 weist eine Tiefe D2 größer als die Tiefe D1 des Blindgates 121 (Gateelektrode 120) auf.
Hier bedeutet die Tiefe D2 des gespaltenen Blindgates 123 eine Distanz von einer Hauptoberfläche 141 zu einem Bodenabschnitt des gespaltenen Blindgates 123. Weiter bedeuten die Tiefen von dem Blindgate 121 und der Gateelektrode 120 eine Distanz von einer Hauptoberfläche 141 zu einem Bodenabschnitt des Blindgates 121 bzw. eine Distanz von der Hauptoberfläche 141 zu einem Bodenabschnitt der Gateelektrode 120.
Weiter ist das gespaltene Blindgate 123 derart gebildet, dass die Breite W6 des gespaltenen Blindgates 123 größer als eine Breite W7 des Blindgates 121 und einer Breite W8 der Gateelektrode 120 ist. Dadurch kann durch Bilden des gespaltenen Blindgates 123 mit einer größeren Breite und einer größeren Tiefe ein Volumen der n^–-Halbleiterbasis 114 reduziert werden, und folglich kann der Betrag von Löchern, der in der n^–-Halbleiterbasis 114 gespeichert ist, reduziert werden. Durch Reduzieren eines Betrages von Löchern, die in der n^–-Halbleiterbasis 114 gespeichert sind, kann die Auschaltzeit während des AUS-Schaltens reduziert werden.
Hier erzielt bei dem Schritt des Ausführens des Bemusterns zum Bilden der Grabenrillen auf der Hauptoberfläche 141 des Halblei tersubstrates eine Grabenrille mit einer größeren Grabenbreite eine größere Tiefe.
Wenn daher jede Grabenrille gebildet wird, ist es möglich, eine Grabenrille für das gespaltene Blindgate 123 zu bilden mit einer Tiefe und einer Breite, die beide größer als eine Tiefe und eine Breite einer anderen Grabenrille sind, ohne dass ein spezieller Schritt benutzt wird.
Es sei angemerkt, dass in der Halbleitervorrichtung 100 gemäß der elften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine Breite W der Speicherschicht 113 elektrischer Ladung, die zwischen der Gateelektrode 120 und dem Blindgate 121 angeordnet ist, auch auf höchstens 1,4 μm (bevorzugt auf höchstens 1,2 μm) gesetzt ist, wie bei der Halbleitervorrichtung mit isoliertem Gate vom Grabentyp gemäß der oben beschriebenen ersten Ausführungsform.
Es ist dadurch möglich, die Fluktuationen in der Ausgangskapazität und in der Rückkopplungskapazität der Halbleitervorrichtung 100 mit isoliertem Gate vom Grabentyp zu unterdrücken und einen nachteiligen Effekt wie die Erzeugung des elektromagnetischen Rauschens zu unterdrücken.
(Elfte Ausführungsform)
Unter Benutzung von 21 wird die Halbleitervorrichtung mit isoliertem Gate vom Grabentyp gemäß einer zwölften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. Es sei angemerkt, dass die in 21 gezeigten Aufbauten, die die gleichen oder entsprechenden wie die in 1 bis 20 gezeigten sind, die oben beschrieben wurden, mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind, und die Beschreibung davon wird nicht wiederholt.
Wie in 21 gezeigt ist, enthält die Zelle 300 die Gateelektroden 120, die getrennt voneinander gebildet sind, den P-Basisbereich 122, der an einem Abschnitt der Hauptoberfläche 141 gebildet ist, der zwischen den Gateelektroden 120 angeordnet ist, und die Emitterschicht 118, die an jedem Abschnitt auf dem P-Basisbereich 122 benachbart zu den Gateelektroden 120 gebildet ist.
Das gespaltene Blindgate 123 und der schwimmende Bereich 112, die auf jeder von gegenüberliegenden Seiten des gespaltenen Blindgates 123 gebildet sind, sind zwischen benachbarten Zellen 300 enthalten.
Das gespaltene Blindgate 123 ist mit einer Breite größer als eine Breite des schwimmenden Bereiches 112 gebildet und belegt den größten Teil der Hauptoberfläche 141, der zwischen benachbarten Zellen 300 angeordnet ist.
Durch Bilden des gespaltenen Blindgates 123 zwischen benachbarten Zellen 300 ist es möglich, einen Einfluss zu reduzieren, der durch die Fluktuationen in dem Potential der Gateelektrode 120 in einer der Zellen 300 auf ein Potential der Gateelektrode 120 in der anderen der Zellen 300 ausgeübt wird.
Das gespaltene Blindgate 123 ist mit einer großen Breite gebildet und zum Erreichen der n^–-Halbleiterbasis 114 von der Hauptoberfläche 141. Das gespaltene Blindgate 123 verringert somit ein Volumen der n^–-Halbleiterbasis 114, und ein Betrag von Löchern, die in der n^–-Halbleiterbasis 114 gespeichert sind, wird reduziert. Es ist daher möglich, die Ausschaltzeit der Halblei tervorrichtung 100 mit isoliertem Gate vom Grabentyp während des Schaltens zu AUS zu reduzieren.
Weiter weist der schwimmende Bereich 112 eine Breite kleiner als eine Breite des gespaltenen Blindgates 123 auf, so dass die Fluktuationen in dem Potential des schwimmenden Bereiches 112 klein gehalten werden können, und die Fluktuationen in dem Potential der Gateelektrode 120 aufgrund der Fluktuationen in dem Potential des schwimmenden Bereiches 112 können reduziert werden.
Es sei angemerkt, dass in der Halbleitervorrichtung 100 mit isoliertem Gate vom Grabentyp gemäß der zwölften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine Breite eines Abschnittes der Speicherschicht 113 elektrischer Ladung, der zwischen den Gateelektroden 120 angeordnet ist, auch auf höchstens 1,4 μm (bevorzugt auf höchstens 1,2 μm) gesetzt ist, und folglich sind die Fluktuationen in der Ausgangskapazität und in der Rückkopplungskapazität reduziert.
(Dreizehnte Ausführungsform)
Unter Benutzung von 22 wird die Halbleitervorrichtung 100 mit isoliertem Gate vom Grabentyp gemäß einer dreizehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. Es sei angemerkt, dass die in 22 gezeigten Aufbauten, die die gleichen oder entsprechende zu den in 1 bis 22 gezeigten Aufbauten sind, die oben beschrieben wurden, mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind, und die Beschreibung davon braucht nicht wiederholt zu werden.
Die Zelle 300 der Halbleitervorrichtung 100 mit isoliertem Gate vom Grabentyp enthält die Gateelektrode 120, den P-Basisbereich 122, der auf jedem von Abschnitten der Hauptoberfläche 141 gebildet ist, die auf gegenüberliegenden Seiten der Gateelektrode 120 angeordnet sind, die Emitterschicht 118, die an einem Abschnitt auf dem P-Basisbereich 122 gebildet ist und auf jeder der gegenüberliegenden Seite der Gateelektrode 120 angeordnet sind, das Blindgate 121, das auf einer Seite gegenüber der Gateelektrode 120 mit Bezug auf den P-Basisbereich 122 vorgesehen ist, und die Speicherschicht 113 elektrischer Ladung, die unter dem P-Basisbereich 122 gebildet ist.
Das gespaltene Blindgate 123 weist eine große Breite auf, und die schwimmenden Bereiche 112, die auf jeder von gegenüberliegenden Seiten des gespaltenen Blindgates 123 gebildet sind, sind zwischen den benachbarten Zellen 300 gebildet. Daher ist das gespaltene Blindgate 123 zwischen den benachbarten Zellen 300 vorgesehen, und selbst wenn ein Potential der Gateelektrode 120 in einer der Zellen 300 fluktuiert, ist es möglich, die Fluktuationen in dem Potential der Gateelektrode 120 in der anderen der Zellen 300 zu unterdrücken.
Weiter ist das Blindgate 121 zwischen der Gateelektrode 120 und dem schwimmenden Bereich 112 vorgesehen, so dass die Fluktuationen in dem Potential der Gateelektrode 120 aufgrund der Fluktuationen in dem Potential des schwimmenden Bereiches 112 unterdrückt werden können.
Das gespaltene Blindgate 123 weist eine Breite größer als eine Breite des schwimmenden Bereiches 112 auf und belegt den größten Teil der Hauptoberfläche 141, der zwischen den Zellen 300 angeordnet ist.
Das gespaltene Blindgate 123 ist zum Erreichen der n^–-Halbleiterbasis 114 von der Hauptoberfläche 141 gebildet, und folglich ist ein Volumen der n^–-Halbleiterbasis 114 reduziert. Es ist daher möglich, einen Betrag von Löchern zu reduzieren, die in der n^–-Halbleiterbasis 114 gespeichert sind, und die Ausschaltzeit zu reduzieren.
Es sei angemerkt, dass in der Halbleitervorrichtung gemäß der dreizehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Breite W eines Abschnittes der Speicherschicht 113 elektrischer Ladung, der zwischen der Gateelektrode 120 und dem Blindgate 121 angeordnet ist, auch auf höchstens 1,4 μm (bevorzugt höchstens 1,2 μm) gesetzt ist. Daher ist es möglich, die Fluktuationen in der Ausgangskapazität und in der Rückkopplungskapazität zu unterdrücken wie bei der ersten Ausführungsform, wie oben beschrieben wurde, und die Erzeugung des elektromagnetischen Rauschens zu unterdrücken.
(Vierzehnte Ausführungsform)
Mit Bezugnahme auf 23 wird die Halbleitervorrichtung 100 mit isoliertem Gate vom Grabentyp gemäß einer vierzehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. Es sei angemerkt, dass die in 23 gezeigten Aufbauten, die die gleichen oder entsprechende zu den in 1 bis 22 gezeigten Aufbauten sind, die oben beschrieben wurden, mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind, und die Beschreibung davon braucht nicht wiederholt zu werden.
Wie in 23 gezeigt ist, enthält die Zelle 300 der Halbleitervorrichtung 100 mit isoliertem Gate vom Grabentyp die Gate elektroden 120, die getrennt voneinander gebildet sind, den P-Basisbereich 122, der an einem Abschnitt der Hauptoberfläche 141 gebildet ist, der zwischen den Gateelektroden 120 angeordnet ist, und die Emitterschicht 118, die an jedem Abschnitt des P-Basisbereiches 122 benachbart zu den Gateelektroden 120 gebildet ist.
Weiter enthält die Zelle 300 die Speicherschicht 113 elektrischer Ladung, die in dem Halbleitersubstrat gebildet ist und zwischen der Gateelektrode 120 und dem P-Basibereich 122 und der n^–-Halbleiterbasis 114 gebildet ist.
Das Blindgate 121 ist auf einer Seite gegenüber der entfernteren Gateelektrode 120 in Bezug auf die nähere Gateelektrode 120 gebildet. Eine Mehrzahl von gespalteten Blindgates 123 ist getrennt voneinander auf einem Abschnitt der Hauptoberfläche 141 gebildet, der auf einer Seite gegenüber der Gateelektrode 120 in Bezug auf das Blindgate 121 angeordnet ist.
Der schwimmende Bereich 112 ist auf jedem Abschnitt der Hauptoberfläche 141 gebildet, der zwischen der Gateelektrode 120 und dem Blindgate 121, zwischen dem Blindgate 121 und dem gespaltenen Blindgate 123 und zwischen dem gespaltenen Blindgate 123 und dem gespaltenen Blindgate 123 angeordnet ist.
Daher ist der schwimmende Bereich 112 an einem Abschnitt der Hauptoberfläche 141 gebildet, der auf einer Seite gegenüber dem P-Basisbereich 122 in Bezug auf die Gateelektrode 120 angeordnet ist, und der schwimmende Bereich 112 ist in eine Mehrzahl von Abschnitten durch das Blindgate 121 und das gespaltene Blindgate 123 gespalten, die voneinander getrennt vorgesehen sind.
Eine Breite der Grabenrille für die Gateelektrode 120, eine Breite der Grabenrille für das Blindgate 121 und eine Breite der Grabenrille für das gespaltene Blindgate 123 sind ungefähr die gleichen. Weiter sind diese Grabenrillen so gebildet, dass sie die gleichen Tiefen aufweisen.
In dem Schritt des Bildens der Grabenrillen an der Hauptoberfläche 141 ist es möglich, leicht das Bemustern zum Bilden einer Mehrzahl von Grabenrillen auszuführen, die ungefähr die gleiche Breite und Tiefe in gleichen Abständen aufweisen, und es ist möglich, genau jede der Grabenrillen zu bilden.
Durch Unterteilen des schwimmenden Bereiches 112 durch das Blindgate 121 und das gespaltene Blindgate 123, die mit gleichförmigen Breiten und Tiefen als solche gebildet sind, ist es möglich, die Verformung oder ähnliches des unterteilen schwimmenden Bereiches 112 zu unterdrücken.
Daher ist es möglich, einen nachteiligen Effekt wie eine elektrische Feldkonzentration in dem schwimmenden Bereich 112 zu unterdrücken.
Es sei angemerkt, dass in der Halbleitervorrichtung 100 mit isoliertem Gate vom Grabentyp gemäß der vierzehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine Breite der Speicherschicht 113 elektrischer Ladung, die zwischen der Gateelektrode 120 und der Gateelektrode 120 angeordnet ist, auch auf höchstens 1,4 μm (bevorzugt höchstens 1,2 μm) gesetzt ist.
Daher ist es möglich, die Fluktuationen in der Ausgangskapazität und der Rückkopplungskapazität der Halbleitervorrichtung 100 mit isoliertem Gate vom Grabentyp zu unterdrücken und die Erzeugung des elektromagnetischen Rauschens zu unterdrücken.
(Fünfzehnte Ausführungsform)
Unter Benutzung der 24 wird die Halbleitervorrichtung 100 mit isoliertem Gate vom Grabentyp gemäß einer fünfzehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Es sei angemerkt, dass die in 24 gezeigten Aufbauten, die die gleichen oder entsprechende wie die in 21 bis 23 gezeigten Aufbauten sind, die oben beschrieben wurden, mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind, und die Beschreibung davon braucht nicht wiederholt zu werden.
Wie in 24 gezeigt ist, enthält die Halbleitervorrichtung 100 mit isoliertem Gate vom Grabentyp die Gateelektrode 120, den P-Basisbereich 122, der an jedem der Abschnitte der Hauptoberfläche 141 gebildet ist, die auf gegenüberliegenden Seiten der Gateelektrode 120 angeordnet sind, und die Emitterschicht 118, die an dem Basisbereich 122 gebildet ist und auf jedem Abschnitt benachbart zu der Gateelektrode 120 gebildet ist.
Weiter enthält die Zelle 300 das Blindgate 121, das auf einer Seite gegenüber der Gateelektrode 120 in Bezug auf den P-Basisbereich 122 gebildet ist, und die Speicherschicht 113 elektrischer Ladung, die zwischen dem P-Basisbereich 122 und der n^–-Halbleiterbasis 114 gebildet ist und zwischen dem Blindgate 121 und der Gateelektrode 120 gebildet ist.
Eine Mehrzahl von gespaltenen Blindgates 123 ist getrennt voneinander auf einer Seite gegenüber der Gateelektrode 120 in Bezug auf das Blindgate 121 vorgesehen.
Der schwimmende Bereich 112 ist an jedem Abschnitt der Hauptoberfläche 141 gebildet, der zwischen dem Blindgate 121 und dem gespaltenen Blindgate 123 angeordnet ist, und zwischen dem gespaltenen Blindgate 123.
Das Blindgate 121 ist zwischen der Gateelektrode 120 und dem schwimmenden Bereich 112 gebildet, und somit ist es möglich, die Fluktuationen in dem Potential der Gateelektrode 120 aufgrund der Fluktuationen in dem Potential des Blindgates 121 zu unterdrücken.
Weiter ist es durch Aufspalten des schwimmenden Bereiches 112 durch die Mehrzahl von gespaltenen Blindgates 123 möglich, die elektrische Feldkonzentration in dem schwimmenden Bereich 112 zu unterdrücken.
Es sei angemerkt, dass in der Halbleitervorrichtung 100 mit isoliertem Gate vom Grabentyp gemäß der fünfzehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine Breite der Speicherschicht 113 elektrischer Ladung, die zwischen der Gateelektrode 120 und dem Blindgate 121 angeordnet ist, auch auf höchstens 1,4 μm (bevorzugt auf höchstens 1,2 μm) gesetzt ist, so dass es möglich ist, die Eingangskapazität und die Rückkopplungskapazität der Halbleitervorrichtung mit isoliertem Gate vom Grabentyp zu reduzieren.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- JP 2002-016252 A [0003]
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- JP 2004-153112 A [0008]
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- JP 08-316479 A [0017]

Claims

Halbleitervorrichtung mit: einem Halbleitersubstrat (140) mit einer ersten und einer zweiten Hauptoberfläche (141, 142); einem ersten Dotierungsbereich (114) eines ersten Leitungstyps, der zwischen der ersten Hauptoberfläche (141) und der zweiten Hauptoberfläche (142) gebildet ist; einem zweiten Dotierungsbereich (116) eines zweiten Leitungstyps, der an der zweiten Hauptoberfläche (142) gebildet ist; einem ersten Rillenabschnitt (130), der an der ersten Hauptoberfläche (141) gebildet ist und den ersten Dotierungsbereich (114) erreicht; einer ersten Elektrode (120), die in dem ersten Rillenbereich (130) gebildet ist, wobei ein erster isolierender Film (119) dazwischen vorgesehen ist; einem zweiten Rillenbereich (131), der getrennt von dem ersten Rillenbereich (130) gebildet ist und den ersten Dotierungsbereich (114) von der ersten Hauptoberfläche (141) erreicht; einer zweiten Elektrode (121), die in dem zweiten Rillenbereich (131) gebildet ist, wobei ein zweiter isolierender Film (129) dazwischen vorgesehen ist; einer Gateverdrahtung (135), die mit der ersten Elektrode (120) verbunden ist und eine Gatespannung an die erste Elektrode (120) anlegen kann; einem dritten Dotierungsbereich (118) des ersten Leitungstyps, der an einer Position der ersten Hauptoberfläche (141) benachbart zu der ersten Elektrode (120) auf einer Seite gebildet ist, die der zweiten Elektrode (121) zugewandt ist; einem vierten Dotierungsbereich (122) des zweiten Leitungstyps, der an der ersten Hauptoberfläche (141) gebildet ist, die zwischen der ersten Elektrode (120) und der zweiten Elektrode (121) angeordnet ist, und zum Umgeben des dritten Dotierungsbereiches (118) gebildet ist; einer Hauptelektrode (110), die auf der ersten Hauptoberfläche (141) gebildet ist und mit dem dritten Dotierungsbereich (118) und dem vierten Dotierungsbereich (122) verbunden ist; einem Zwischenschichtisolierfilm (111), der auf der ersten Elektrode (120) gebildet ist und die Hauptelektrode (110) und die erste Elektrode (120) voneinander isolieren kann; und einem fünften Dotierungsbereich (113) des ersten Leitungstyps, der zwischen der ersten und der zweiten Elektrode (120, 121) und zwischen dem vierten und dem fünften Dotierungsbereich (122, 114) gebildet ist und eine Dotierungskonzentration höher als die Dotierungskonzentration des ersten Dotierungsbereiches (114) aufweist, wobei eine Breite des fünften Dotierungsbereiches (113) in einer Richtung, entlang der die erste Elektrode (120) und die zweite Elektrode (121) ausgerichtet sind, auf höchstens 1,4 μm gesetzt ist.
Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Breite des fünften Dotierungsbereiches (113) auf höchstens 1,2 μm gesetzt ist.
Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, weiter mit einem sechsten Dotierungsbereich (112) des zweiten Leitungstyps, der an der ersten Hauptoberfläche (141) benachbart zu der zweiten Elektrode (121) auf einer Seite gegenüber zu dem vierten Dotierungsbereich (122) im Bezug auf die zweite Elektrode (121) gebildet ist, worin die Hauptelektrode (110) sich in der Richtung, entlang der die erste und die zweite Elektrode (120, 121) ausgerichtet sind, erstreckt und mit der zweiten Elektrode (121) verbunden ist, und der Zwischenschichtisolierfilm (111) auf dem sechsten Dotierungsbereich (112) gebildet ist zum Isolieren des sechsten Dotierungsbereiches (112) und der Hauptelektrode (110) voneinander.
Halbleitervorrichtung nach Anspruch 3, weiter mit einem dritten Rillenabschnitt, der in dem sechsten Dotierungsbereich (112) gebildet ist und zum Teilen des sechsten Dotierungsbereiches (112) gebildet ist, und einer dritten Elektrode (123), die in dem dritten Rillenbereich gebildet ist, wobei ein dritter isolierender Film dazwischen vorgesehen ist, worin die dritte Elektrode (123) mit der Hauptelektrode (110) verbunden ist.
Halbleitervorrichtung nach Anspruch 4, bei der eine Tiefe der dritten Elektrode (123) tiefer als eine Tiefe der zweiten Elektrode (121) ist.
Halbleitervorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, bei der eine Breite der dritten Elektrode (123) größer als eine Breite der zweiten Elektrode (121) ist.
Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, weiter mit: einem vierten Rillenbereich, der getrennt von dem zweiten Rillenbereich (131) gebildet ist, einer vierten Elektrode (121), die in dem vierten Rillenbereich gebildet ist, wobei ein vierter isolierender Film dazwischen vorgesehen ist, einem fünften Bereich, der getrennt von dem vierten Rillenbereich auf einer Seite gegenüber dem zweiten Rillenbereich in Bezug auf den vierten Rillenbereich vorgesehen ist, und einer fünften Elektrode (120), die in dem fünften Rillenbereich gebildet ist, wobei ein fünfter isolierender Film dazwischen vorgesehen ist, worin die zweite Elektrode (120) mit der Gateverdrahtung (135) verbunden ist und die fünfte Elektrode (120) mit der Gateverdrahtung (135) verbunden ist und die vierte Elektrode (121) mit der Hauptelektrode (110) verbunden ist.
Halbleitervorrichtung nach Anspruch 7, weiter mit einem sechsten Dotierungsbereich (112), der auf einer Hauptoberfläche des Halbleitersubstrates (140), die zwischen der zweiten Elektrode (120) und der vierten Elektrode (121) angeordnet ist, und auf der Hauptoberfläche des Halbleitersubstrates (140), die zwischen der vierten Elektrode (121) und der fünften Elektrode (120) angeordnet ist, gebildet ist und elektrisch von der Hauptelektrode (110) durch den Zwischenschichtisolierfilm (111) getrennt ist.
Halbleitervorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, bei der eine Mehrzahl von vierten Elektroden (121) getrennt voneinander auf der Hauptoberfläche des Halbleitersubstrates (140) gebildet ist, die zwischen der zweiten Elektrode (120) und der fünften Elektrode (120) angeordnet ist, und der sechste Dotierungsbereich (112) auf der Hauptoberfläche des Halbleitersubstrates (140) gebildet ist, die zwischen den vierten Elektroden (121) angeordnet ist.
Halbleitervorrichtung nach Anspruch 9, bei der ein Abstand zwischen der vierten Elektrode (121) und der zweiten Elektrode (120) kleiner als ein Abstand zwischen den vierten Elektroden (121) hergestellt ist.
Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, bei der eine Breite der vierten Elektrode (121) größer als eine Breite einer jeden der ersten und der zweiten Elektrode (120, 120) hergestellt ist.
Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 11, bei der eine Tiefe der vierten Elektrode (121) größer als eine Tiefe einer jeden der ersten und der zweiten Elektrode (120, 120) hergestellt ist.