DE102007009227A1 - Halbleiterbauelement mit gleichrichtenden Übergängen sowie Herstellungsverfahren zur Herstellung desselben - Google Patents

Halbleiterbauelement mit gleichrichtenden Übergängen sowie Herstellungsverfahren zur Herstellung desselben Download PDF

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Abstract

Es wird ein Halbleiterbauelement vorgeschlagen, das einen Halbleiterkörper mit einem ersten Halbleitergebiet (11) vom ersten Leitungstyp, mindestens einen ersten gleichrichtenden Übergang (1) zum ersten Halbleitergebiet (11), mindestens einen zweiten gleichrichtenden Übergang (2) zum ersten Halbleitergebiet (11) und mindestens einen dritten gleichrichtenden Übergang (3) zum ersten Halbleitergebiet (11) aufweist, wobei die drei gleichrichtenden Übergänge (1, 2, 3) jeweils eine unterschiedlich hohe Barrierenhöhe aufweisen.

Description

  • HINTERGRUND
  • Gleichrichtende Übergänge lassen den Strom in einer Richtung durch, sperren jedoch in der anderen Richtung. Beispiele für gleichrichtende Übergänge sind pn-Übergänge und Schottky-Übergänge. Für hochfrequente Anwendungen werden insbesondere Schottky-Dioden verwendet. Darüber hinaus werden Schottky-Dioden auch als Leistungshalbleitergleichrichter verwendet.
  • Schottky-Dioden können als vertikale oder laterale Bauelemente ausgebildet sein. Bei Anwendung als Leistungshalbleiter überwiegen vertikale Bauelemente, die großflächige Schottky-Kontakte aufweisen. Der Stromfluss erfolgt senkrecht zur lateralen Ausdehnung des Halbleiterbauelements und typischerweise von einer ersten Oberfläche zu einer gegenüberliegenden zweiten Oberfläche des Halbleitersubstrats.
  • Schottky-Dioden für Leistungsanwendungen sind beispielsweise in US 2004-0046244 und im Fachartikel von Jon Mark Hancock, Power Electronics Technology, Juni 2006, S. 28–35 beschrieben. Die darin beschriebene Kombination aus pn-Dioden und Schottky-Dioden wird auch als Junction Barrier Schottky-Diode oder "merged pn-Schottky diode" bezeichnet.
  • Schottky-Dioden mit Grabenstrukturen sind dagegen aus US 5 262 668 sowie US 6 362 495 bekannt.
  • Um die Barrierenhöhe bei Schottky-Kontakten, die auf epiktaktisch abgeschiedenen Schichten erzeugt werden, reproduzierbar einstellen zu können, wird in DE 199 54 866 bzw. US 6 905 916 vorgeschlagen, den oberen Schichtbereich der epiktaktisch abgeschiedenen Schicht zu entfernen und dann nasschemisch zu reinigen, bevor ein Metall zur Bildung des Schottky-Kontakts auf die epitaktisch abgeschiedene Schicht abgeschieden wird.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • In einem Ausführungsbeispiel wird ein Halbleiterbauelement bereitgestellt, wobei das Halbleiterbauelement aufweist: einen Halbleiterkörper mit einem ersten Halbleitergebiet vom ersten Leitungstyp; mindestens einen ersten gleichrichtenden Übergang zum ersten Halbleitergebiet; mindestens einen zweiten gleichrichtenden Übergang zum ersten Halbleitergebiet; und mindestens einen dritten gleichrichtenden Übergang zum ersten Halbleitergebiet; wobei die drei gleichrichtenden Übergänge jeweils eine unterschiedlich hohe Barrierenhöhe aufweisen.
  • Durch die mindestens drei gleichrichtenden Übergänge mit jeweils unterschiedlich hoher Barrierenhöhe lassen sich gezielt Eigenschaften des Halbleiterbauelements einstellen. So kann beispielsweise das Temperaturverhalten des Halbleiterbauelements gezielt gesteuert werden. Außerdem ist es möglich, die Sperreigenschaften weitgehend unabhängig von den Durchlasseigenschaften einzustellen. Insbesondere kann durch geeignete Wahl der Barrierenhöhen der Sperrstrom verringert werden, ohne gleichzeitig die Schwellspannung zu erhöhen. Außerdem ist es möglich, die gleichrichtenden Übergänge so anzuordnen, dass gleichrichtende Übergänge mit einer geringen Barrierenhöhe im Bereich von geringen elektrischen Feldstärken und gleichrichtende Übergänge mit hohen Barrierenhöhen im Bereich von hohen elektrischen Feldstärken angeordnet sind. Dadurch lässt sich der Einfluss der unterschiedlichen Feldstärken auf den Sperr strom durch Verwendung unterschiedlicher gleichrichtender Übergänge weitgehend ausgleichen.
  • KURZBESCHREIBUNG DER FIGUREN
  • Im Folgenden wird die Erfindung anhand von in den anhängenden Figuren gezeigten Ausführungsbeispielen beschrieben, aus denen sich weitere Vorteile und Modifikationen ergeben. Die Erfindung ist jedoch nicht auf die konkret beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern kann in geeigneter Weise modifiziert und abgewandelt werden. Es liegt im Rahmen der Erfindung, einzelne Merkmale und Merkmalskombinationen eines Ausführungsbeispiels mit Merkmalen und Merkmalskombinationen eines anderen Ausführungsbeispiels geeignet zu kombinieren, um zu weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen zu gelangen.
  • 1 zeigt am Beispiel einer vertikalen Diode ein Halbleiterbauelement mit drei gleichrichtenden Übergängen mit jeweils unterschiedlich hoher Barrierenhöhe, wobei die unterschiedlichen gleichrichtenden Übergänge durch mindestens einen pn-Übergang und zwei unterschiedliche Schottky-Kontakte realisiert werden.
  • 2 zeigt ein Halbleiterbauelement mit einer Vielzahl von gleichrichtenden Übergängen, wobei zwischen benachbarten pn-Übergängen jeweils eine Schottky-Diode mit mindestens zwei Schottky-Kontakten angeordnet ist.
  • 3 zeigt die elektrische Feldverteilung im Sperrfall des in 1 gezeigten Halbleiterbauelements.
  • 4 zeigt den elektrischen Feldverlauf an der Halbleiteroberfläche der in 1 gezeigten Struktur sowie entsprechend des Feldverlaufs angeordnete Schottky-Kontakte mit unterschiedlich hoher Barrierenhöhe.
  • 5A bis 5I zeigen einzelne Verfahrensschritte zur Herstellung eines Halbleiterbauelements mit drei gleichrichtenden Übergängen mit jeweils unterschiedlich hoher Barrierenhöhe.
  • 6A bis 6C zeigen Verfahrensschritte eines weiteren Herstellungsverfahrens zur Herstellung eines Halbleiterbauelements mit drei gleichrichtenden Übergängen mit jeweils unterschiedlich hoher Barrierenhöhe.
  • 7 zeigt einen Teilausschnitt einer Diode für Leistungsanwendungen, welche pn-Übergänge und zwischen den pn-Übergängen angeordnete Schottky-Dioden aufweist.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
  • Nachfolgend sollen einige Ausführungsbeispiele erläutert werden. Dabei sind gleiche strukturelle Merkmale in den Figuren mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
  • Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird unter einem gleichrichtenden Übergang ein Übergang mit ausgeprägter Diodencharakteristik verstanden. Gleichrichtende Übergänge weisen demnach eine Sperrrichtung und eine zu dieser entgegengesetzte Durchlassrichtung auf, wobei sich die jeweilige Richtung auf die Polarität eines über den gleichrichtenden Übergang angelegten elektrischen Feldes bezieht. Beispiele von gleichrichtenden Übergängen sind pn-Übergänge sowie Schottky-Übergänge.
  • Im Rahmen der Erfindung soll unter einer Schottky-Diode eine Anordnung verstanden werden, die zumindest zwei Bereiche mit unterschiedlich hoher Schottky-Barriere (Barrierenhöhe) aufweist. Diese Bereiche werden auch als Schottky-Kontakt bezeichnet. Demnach weist eine Schottky-Diode zumindest zwei Schottky-Kontakte mit unterschiedlich hoher Barrierenhöhe auf. Ein Schottky-Kontakt ist dabei der Kontaktbereich zwischen einem zur Ausbildung eines Schottky-Übergangs geeigneten Kontaktmaterial und einem Halbleitermaterial. In diesem Kontaktbereich weist der Schottky-Kontakt eine vorgegebene, im wesentliche konstante Barrierenhöhe auf.
  • Der Begriff "lateral" bezieht sich auf die laterale Erstreckung eines Halbleitermaterials bzw. eines Halbleitergrundmaterials. Typischerweise liegen diese als dünne Wafer bzw. Chips vor. Der Begriff "vertikal" bezieht sich dagegen auf die zur lateralen Erstreckung senkrechte Richtung, die in Dickenrichtung des Wafers bzw. des Chips verläuft.
  • Die in den Ausführungsbeispielen verwendeten Dotierungen sind lediglich beispielhaft und können auch entsprechend komplementär dotiert sein.
  • Um die Schwellspannung bei Halbleiterbauelementen mit gleichrichtenden Übergängen und insbesondere bei Dioden mit Schottky-Kontakt zu verringern, weist das in 1 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel gezeigte Halbleiterbauelement 10 eine Schottky-Diode 4 auf, die mindestens zwei Schottky-Kontakte 1 und 2 mit jeweils unterschiedlich hoher Barrierenhöhe aufweist. Die Schottky-Kontakte 1 und 2 sind zwischen einer Schicht 20, die auf einer ersten Oberfläche 23 eines Halbleitersubstrats 24 angeordnet ist, und einem im Halbleitersubstrat 24 angeordneten ersten Halbleitergebiets 11 vom ersten Leitungstyp ausgebildet. Im Halbleitersubstrat 24 sind weiter hin zwei lateral zueinander beabstandete zweite Halbleitergebiete 12 vom zum ersten Leitungstyp komplementären zweiten Leitungstyp angeordnet, welche die Schottky-Diode 4 lateral begrenzen. Die zueinander lateral beabstandeten zweiten Halbleitergebiete 12 sind in das Halbleitersubstrat 24 eingebettet und bilden mit dem Halbleitersubstrat 24, welches hier gleichzeitig das erste Halbleitergebiet 11 darstellt, jeweils einen pn-Übergang 3 aus. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das Halbleitersubstrat 24 n-dotiert, dagegen sind die zweiten Halbleitergebiete 12 p-dotiert. Bei dem Halbleitersubstrat 24 kann es sich um eine epitaktisch hergestellte Schicht handeln.
  • Die Schottky-Diode 4 weist im vorliegenden Ausführungsbeispiel einen ersten Schottky-Kontakt 1 und zwei zweite Schottky-Kontakte 2 auf. Der erste Schottky-Kontakt 1 ist jeweils von den zweiten Halbleitergebieten 12 und damit von den pn-Übergängen 3 lateral beabstandet. Dabei ist der erste Schottky-Kontakt 1 insbesondere so angeordnet, dass er zu den beiden zweiten Halbleitergebieten 12 jeweils einen gleich großen lateralen Abstand aufweist. Zwischen dem ersten Schottky-Kontakt 1 und jeweils einem zweiten Halbleitergebiet 12 ist jeweils ein zweiter Schottky-Kontakt 2 angeordnet. Die zweiten Schottky-Kontakte 2 haben jeweils eine laterale Ausdehnung, die etwa dem lateralen Abstand zwischen dem ersten Schottky-Kontakt 1 und den zweiten Halbleitergebieten 12 bzw. den pn-Übergängen 3 entspricht. Die zweiten Halbleitergebiete 12, der erste Schottky-Kontakt 1 sowie die beiden zweiten Schottky-Kontakte 2 sind insbesondere spiegelsymmetrisch zu einer senkrecht zur ersten Oberfläche 23 verlaufenden Symmetrieebene 29 angeordnet, welche mittig durch den ersten Schottky-Kontakt 1 verläuft.
  • Die laterale Ausdehnung von Schottky-Diode 4 sowie von erstem und zweitem Schottky-Kontakt ist in 1 durch Pfeile angedeutet.
  • Der erste Schottky-Kontakt bildet im vorliegenden Ausführungsbeispiel den ersten gleichrichtenden Übergang. Dagegen bildet jeweils ein zweiter Schottky-Kontakt 2 einen zweiten gleichrichtenden Übergang. Die pn-Übergänge 3 bilden jeweilige dritte gleichrichtende Übergänge. Die Barrierenhöhe der einzelnen gleichrichtenden Übergänge lässt sich beispielsweise durch geeignete Materialwahl einstellen. Da die drei unterschiedlichen gleichrichtenden Übergänge 1, 2 und 3 jeweils einen Übergang zum Halbleitersubstrat 24 bzw. zum ersten Halbleitergebiet 11 bilden, wird die Barrierenhöhe durch die Art des Materials bestimmt, welche durch Kontakt mit dem ersten Halbleitergebiet 11 den jeweiligen Übergang ausbildet. Im Fall der dritten gleichrichtenden Übergänge 3 (pn-Übergänge) wird die Barrierenhöhe des pn-Übergangs typischerweise vom Bandabstand des verwendeten Halbleitermaterials bestimmt. Typischerweise wird für das erste und zweite Halbleitergebiet 11, 12 bzw. das Halbleitersubstrat 24 das gleiche Halbleitermaterial verwendet. Das Halbleitermaterial kann beispielsweise Siliziumkarbid (SiC) sein. Dagegen wird die Barrierenhöhe der ersten und zweiten gleichrichtenden Übergänge 1 und 2, die hier vom ersten Schottky-Kontakt 1 und zweiten Schottky-Kontakt 2 gebildet werden, von der Differenz der Austrittsarbeiten des jeweils verwendeten Kontaktmaterials und des für das erste Halbleitergebiet 11 verwendeten Halbleitermaterials bestimmt. Dabei ist die Barrierenhöhe der Schottky-Kontakte 1 und 2 zum ersten Halbleitergebiet 11 in der Regel immer geringer als die Barrierenhöhe des pn-Übergangs 3.
  • Zur Ausbildung des ersten und zweiten Schottky-Kontakts 1 und 2 können beispielsweise unterschiedliche Materialien verwendet werden, die in direktem Kontakt zur ersten Oberfläche 23 des Halbleitersubstrats 24 und insbesondere in Kontakt mit einer freiliegenden Oberfläche des ersten Halbleitergebiets 11 stehen. Dabei werden die Materialien so ausgewählt, dass der erste Schottky-Kontakt 1 eine höhere Barrierenhöhe als die zweiten Schottky-Kontakte 2 aufweist. Zur Ausbildung der jeweiligen Schottky-Kontakte 1 und 2 können grundsätzlich alle Materialien verwendet werden, die zur Ausbildung eines Schottky-Übergangs geeignet sind. Beispielsweise eignet sich eine Vielzahl von Metallen zur Ausbildung von Schottky-Übergängen, wobei die Metalle dann in direktem Kontakt mit dem Halbleitergebiet 11 treten. In diesem Fall liegen dann Metall-Halbleiterübergänge vor. Beispielsweise wird der erste Schottky-Kontakt 1 durch Verwendung eines ersten Metalls (Metal 1) als Kontaktmaterial ausgebildet, während der zweite Schottky-Kontakt durch Verwendung eines zweiten Metalls (Metal 2) als Kontaktmaterial ausgebildet wird.
  • Schottky-Übergänge vom Metall-Halbleitertyp können auch durch Verwendung von sehr hoch dotiertem Halbleitermaterial als Kontaktmaterial ausgebildet werden, wobei das Kontaktmaterial dann aus dem gleichen Halbleitergrundmaterial wie das erste Halbleitergebiet 11 besteht. In diesem Fall liegt ein homogener Halbleiterübergang vor, wobei sich „homogener" Übergang auf das Halbleitergrundmaterial bezieht. Ein solcher Übergang stellt jedoch keinen pn-Übergang dar, da das sehr hoch dotierte Halbleitermaterial nahezu metallische Eigenschaften aufweist. Solche metallisch leitenden Halbleitergebiete weisen in der Regel eine äußerst hohe Störstellenkonzentration auf, die größer gleich 1·1020 pro cm3 ist. Dagegen weisen Halbleitergebiete, welche echte pn-Übergänge bilden, Störstellenkonzentration kleiner 1·1020 pro cm3 auf.
  • Wird der erste Schottky-Kontakt 1 zwischen der beispielsweise in 1 gezeigten Schicht 21 und dem ersten Halbleitergebiet 11 gebildet, so weist die Schicht 21 für den Fall, dass es sich hier um ein Halbeitermaterial vom gleichen Grundtyp wie für das erste Halbleitergebiet 11 handelt, eine deutlich höhere Störstellenkonzentration als das erste Halbleitergebiet 11 und zweite Halbeitergebiet 12 auf.
  • Ein zu Schottky-Kontakten vergleichbares Verhalten kann jedoch auch durch sogenannte Heteroübergänge erreicht werden, d. h. Übergänge zwischen Halbleitermaterialien von unterschiedlichen Grundtypen. In diesem Fall besteht dann die Schicht 21 aus einem anderen Halbleitermaterial als das Halbleitersubstrat 24 bzw. das erste Halbleitergebiet 11. Ein solcher Heteroübergang kann durch epitaktische Abscheidung des anderen Halbleitermaterials auf die freiliegende Oberfläche des ersten Halbleitergebiets 11 hergestellt werden. Sofern die Schicht 21 monokristallin ist (beispielsweise bei epitaktischer Abscheidung) wird auch von einem echten Heteroübergang gesprochen. Dagegen werden unechte Heteroübergänge zwischen einem monokristallinen Halbleitermaterial, beispielsweise dem ersten Halbleitergebiet 11, und einem anderen polykristallinen Halbleitermaterial (beispielsweise Schicht 21, wenn sie nicht epitaktisch abgeschieden wurde) gebildet. Wenn das Halbleitersubstrat 24 bzw. das erste Halbleitergebiet 11 aus beispielsweise SiC besteht, kann für unechte Heteroübergänge beispielsweise sowohl n- als auch p-dotiertes Polysilizium verwendet werden.
  • Die Barrierenhöhe eines Schottky-Übergangs bzw. Schottky-Kontakts hängt jedoch nicht nur von der Differenz der Austrittsarbeiten zwischen Halbleitermaterial und dem zur Ausbildung eines Schottky-Übergangs verwendeten Kontaktmaterials ab, sondern auch von der Qualität der Grenzfläche zwischen den beiden Materialien. Dabei können Grenzflächenzustände die Bar rierenhöhe zum Teil erheblich verschieben. Es ist daher auch möglich, Schottky-Kontakte mit unterschiedlich hohen Barrierenhöhen durch gezielte Modifikation der Oberfläche des Halbleitermaterials herzustellen. Es kann dann sogar das gleiche Material für beide Schottky-Kontakte verwendet werden. Lediglich die Oberfläche im Bereich der zu bildenden unterschiedlichen Schottky-Kontakte wird jeweils unterschiedlich modifiziert.
  • Eine Möglichkeit, die Oberfläche des Halbleitersubstrats bzw. des ersten Halbleitergebiets geeignet zu modifizieren, besteht darin, die Oberfläche des ersten Halbleitergebiets im Bereich wenigstens eines der beiden Schottky-Kontakte oberflächig zu oxydieren und diese Oxydschicht dann wieder nasschemisch zu entfernen, bevor das Kontaktmaterial abgeschieden wird. Eine andere Möglichkeit der Oberflächenmodifizierung ist eine selektive Plasmabehandlung des zu modifizierenden Oberflächenbereichs.
  • Durch die Verwendung von zwei Schottky-Kontakten mit jeweils unterschiedlich hoher Barrierenhöhe kann die Schwellspannung der Schottky-Diode erniedrigt werden, ohne dass dies zu einer Erhöhung des Sperrstroms führt. Der physikalische Hintergrund lässt sich dabei, ohne sich einschränken zu wollen, wie folgt verstehen.
  • Sowohl die Schwellspannung in Durchlassrichtung als auch die Höhe des Sperrstroms in Sperrrichtung sind von der Barrierenhöhe des Schottky-Kontakts abhängig. Um die Schwellspannung möglichst niedrig zu halten, ist eine möglichst geringe Barrierenhöhe gewünscht. Eine geringe Barrierenhöhe führt jedoch gleichzeitig zu einer geringeren Sperrwirkung, so dass damit der Sperrstrom zunimmt, da der Sperrstrom exponentiell mit abnehmender Barrierenhöhe steigt. Weiterhin hängt der Sperrstrom einer Schottky-Diode exponentiell von der elektrischen Feldstärke im Bereich der Schottky-Kontakte ab. Die elektrische Feldstärke in diesem Bereich ist insbesondere in dessen Randbereichen nicht homogen. Dadurch lässt sich dieser Bereich in Teilbereiche mit unterschiedlich hoher Feldstärke aufteilen. Sofern nun in einem Teilbereich hoher elektrischer Feldstärken ein Schottky-Kontakt mit einer vergleichsweise hohen Barrierenhöhe ausgebildet wird, wird in diesem Teilbereich der Sperrstrom im Vergleich zu dem Fall, dass der Schottky-Kontakt dort eine geringe Barrierenhöhe aufweist, reduziert, denn die hohe Barrierenhöhe führt dort zu einer Verringerung des Sperrstroms. In den Teilbereichen, in denen dagegen die elektrische Feldstärke nicht so hoch ist, wird ein Schottky-Kontakt dagegen mit einer geringeren Barrierenhöhe ausgebildet werden. Somit wird in Bereichen hoher Feldstärken, in denen typischerweise der Sperrstrom am höchsten ist, der Sperrstrom durch die vergleichsweise hohe Barrierenhöhe reduziert. Der Sperrstrom weist damit räumlich gesehen eine homogenere Verteilung und absolut eine geringere Stärke auf. Der Sperrstrom lässt sich damit insgesamt reduzieren.
  • In Durchlassrichtung führt der Schottky-Kontakt mit der hohen Barrierenhöhe allerdings zu einer hohen Schwellspannung. Dies wird jedoch durch den Schottky-Kontakt mit einer geringeren Barrierenhöhe kompensiert. Der oder die Schottky-Kontakte mit der geringen Barrierenhöhe weist/weisen nur eine geringe Schwellspannung auf, so dass in Durchlassrichtung diese Kontakte selbst bei kleinen Durchlassspannungen bereits zum Stromfluss beitragen. Der Stromfluss erfolgt dann bei geringen Spannungen in Durchlassrichtung zunächst über die Kontakte mit der geringen Barrierenhöhe und setzt bei zunehmender Durchlassspannung auch in den Kontakten mit hoher Barrierenhöhe ein. Insgesamt lässt sich dadurch die Schwellspannung verringern und so die Verlustleistung minimieren.
  • Somit wird die Schottky-Diode so ausgebildet, dass, bezogen auf den räumlichen Verlauf der elektrische Feldstärke im Sperrfall, Schottky-Kontakte (erster gleichrichtender Übergang) mit einer hohen Barrierenhöhe im Bereich hoher elektrischer Feldstärken und Schottky-Kontakte (zweiter gleichrichtender Übergang) mit einer dazu geringeren Barrierenhöhe im Bereich niedriger elektrischer Feldstärken angeordnet werden. Zur Unterscheidung zwischen hoher und niedriger elektrischer Feldstärke kann ein Schwellwert definiert werden, der beispielsweise einem vorgegebenen Prozentsatz der an der Schottky-Diode anliegenden elektrischen Maximalfeldstärke entspricht.
  • Zur besseren Verdeutlichung des Verlaufs der Feldstärke sowie der räumlichen Anordnung der einzelnen Schottky-Kontakte wird auf 3 und 4 verwiesen. In 3 ist die elektrische Feldstärkeverteilung im Halbleitersubstrat 24 im Sperrfall gezeigt. Im mittleren Bereich ist die Schottky-Diode 4 erkennbar, die von zwei pn-Übergängen 3 begrenzt wird. Eine beispielhafte Ausdehnung der pn-Übergänge bzw. der zweiten Halbleitergebiete 12 ist in 3 angegeben. Das zweite Halbleitergebiet links in 3 hat dabei die Funktion einer Zündinsel, während das in 3 gezeigte zweite Halbleitergebiet 12 die Funktion einer Abschirmung übernimmt.
  • In 4 ist die in 1 gezeigte Struktur einer Misch-Diode aus Schottky-Diode und pn-Übergang sowie der Verlauf der elektrischen Feldstärke im Sperrfall an der Oberfläche 23 des ersten Halbleitergebiets entlang einer Verbindungslinie, welche die beiden zweiten Halbleitergebiete 12 miteinander verbindet, dargestellt. Wie erkennbar, steigt die elektrische Feldstärke an der Oberfläche des ersten Halbleitergebiets 11 ausgehend von einander gegenüberliegenden Randbereichen der zweiten Halbleitergebiete 12 stark an. Bereits nach vergleichsweise kurzer Entfernung vom Randbereich der zweiten Halbleitergebiete 12 erreicht die elektrische Feldstärke mehr als 60% der maximalen elektrischen Feldstärke, die im Zentralbereich der Schottky-Diode 4 vorliegt. Die besondere Struktur dieses Feldstärkeverlaufs wird durch die zweiten Halbleitergebiete 12 hervorgerufen, welche das elektrische Feld aus den Randbereichen der Schottky-Diode verdrängen.
  • Der erste Schottky-Kontakt 1 mit einer hohen Barrierenhöhe wird nun so ausgebildet, dass er in Bereichen angeordnet ist, in denen die elektrische Feldstärke höher als ein vorgewählter Schwellwert, beispielsweise mindestens 60% der Maximalfeldstärke, beträgt. Im vorliegenden Bereich ist dies der Zentralbereich der Schottky-Diode 4. Aufgrund der exponentiellen Abhängigkeit des Sperrstroms von der elektrischen Feldstärke wird der Schottky-Kontakt 1 beispielsweise so angeordnet, dass er von den jeweils gegenüberliegenden Rändern der zweiten Halbleitergebiete 12 jeweils den gleichen Abstand aufweist. Dieser Abstand ist in 4 mit d2 bezeichnet. Die laterale Ausdehnung der Schottky-Diode 4 zwischen den beiden zweiten Halbleitergebieten 12 ist dagegen mit d1 bezeichnet. Im vorliegenden Fall entspricht die laterale Ausdehnung d1 der Schottky-Diode 4 auch dem lateralen Abstand benachbarter zweiter Halbleitergebiete 12, wobei sich deren Abstand auf einander gegenüberliegende Außenkanten benachbarter zweiter Halbleitergebiete 12 bezieht. Im Zwischenbereich zwischen erstem Schottky-Kontakt 1 und den zweiten Halbleitergebieten 12 ist dagegen der zweite Schottky-Kontakt 2 mit einer im Vergleich zum ersten Schottky-Kontakt 1 geringeren Barrierenhöhe ausgebildet.
  • In 4 ist mit Kurve 30 der typischerweise auftretende Verlauf der Feldstärke und mit Kurve 31 der Verlauf der Feldstär ke kurz vor Durchbruch (worst case) dargestellt. Die in 4 beispielhaft angedeutete Relation zwischen der Ausdehnung der zweiten Schottky-Kontakte 2 bzw. dem Abstand d2 des ersten Schottky-Kontakt 1 von den zweiten Halbleitergebieten 12 und der relativen elektrischen Feldstärke kann anwendungsabhängig geeignet modifiziert werden. Insbesondere ist es möglich, weitere Schottky-Kontakte vorzusehen. So kann beispielsweise ein dritter Schottky-Kontakt symmetrisch zu den zweiten Halbleitergebieten 12 im Zentralbereich der Schottky-Diode 4 vorgesehen werden, wobei der dritte Schottky-Kontakt dann im Vergleich zum ersten Schottky-Kontakt 1 eine noch höhere Barrierenhöhe aufweist. Der dritte Schottky-Kontakt kann dann beispielsweise in den Bereichen angeordnet sein, in denen die elektrische Feldstärke im Sperrfall mindestens 80% der Maximalfeldstärke beträgt. Der erste Schottky-Kontakt würde dann die Bereiche oberhalb von 60% der Maximalfeldstärke bis ca. 80% der Maximalfeldstärke einnehmen. Es ist auch möglich, mehr als drei Schottky-Kontakte mit unterschiedlicher Barrierenhöhe zu verwenden. Dadurch können die unterschiedlichen Schottky-Kontakte der Schottky-Diode in kleineren Stufen und damit noch besser an den Verlauf der elektrischen Feldstärke angepasst werden.
  • Wie aus der Abszisse in 4 erkennbar, hat die Schottky-Diode 4 eine laterale Ausdehnung von beispielsweise etwa 2–3 μm. Die zweiten Halbleitergebiete 12 haben ebenfalls eine Ausdehnung von einigen μm. Wird diese Struktur zugrunde gelegt und als Halbleitergrundmaterial für das Halbleitersubstrat 24 und die ersten und zweiten Halbleitergebiete 11 und 12 SiC verwendet, so ist es beispielsweise geeignet, zur Ausbildung des ersten Schottky-Kontakts als Metal 1 Titan mit einer Barrierenhöhe von etwa 1,3 eV und für die Ausbildung der zweiten Schottky-Kontakte 2 als Metal 2 Aluminium mit einer Barrierenhöhe von etwa 1 eV zu verwenden. Bei Verwendung dieser Materi alien und den sich daraus ergebenden Barrierenhöhen sollten die zweiten Schottky-Kontakte 2 eine solche laterale Ausdehnung d2 aufweisen, dass das maximale elektrische Feld an den zweiten Schottky-Kontakten etwa 60% der maximalen Feldstärke der Schottky-Diode 4 bei einer Barrierenhöhe von 1,3 eV beträgt. In diesem Fall ist der Sperrstrom durch den ersten Schottky-Kontakt 1 in etwa genauso groß wie der durch die zweiten Schottky-Kontakte 2 fließende Sperrstrom. Konkret bedeutet dies für dieses Ausführungsbeispiel, dass die Kontaktbreite des Aluminiums auf dem ersten Halbleitergebiet 11, bei dem es sich hier um ein n-leitendes Gebiet handelt, etwa 0,3 μm beträgt. Damit sind etwa 20% der Kontaktfläche der Schottky-Diode 4 mit Aluminium versehen. Der erste Schottky-Kontakt 1 weist damit im Vergleich zu den zweiten Schottky-Kontakten eine größere Kontaktfläche zum ersten Halbleitergebiet 11 auf.
  • In Flussrichtung wird unter normalen Betriebsbedingungen die Schwellspannung von Metall 1, d. h. im vorliegenden Fall von Titan, nicht überschritten. In diesem Fall ist der erste Schottky-Kontakt 1 auch in Flussrichtung, d. h. in Durchlassrichtung, gesperrt. Allerdings kann durch Erhöhung der Spannung in Durchlassrichtung auch der erste Schottky-Kontakt 1 zum elektrischen Stromfluss beitragen. Darüber hinaus kann es bei hohen Stromdichten vorkommen, dass auf der halben Breite von Metall 1 die Schwellspannungsdifferenz der beiden Metalle abfällt und somit auch Metall 1 zum Stromfluss beiträgt. Die dazu nötige Stromdichte unterhalb von Metall 1 ist beispielsweise für die 600 Volt Spannungsklasse mit einer typischen Dotierung von 1,17·1016 pro cm3 etwa 5000 A/cm2. Da bei Leistungshalbleitern in der Regel mehrere Schottky-Dioden in Form von Zellen parallel geschaltet sind, ist die erforderliche Stromdichte umgerechnet auf die gesamte Chipfläche je nach Zellgeometrie dagegen wesentlich niedriger.
  • Wird anstelle von unterschiedlichen Kontaktmaterialien zur Ausbildung der mindestens zwei Schottky-Kontakte lediglich ein gemeinsames Kontaktmaterial gewählt und die unterschiedlichen Barrierenhöhen durch selektive Oberflächenmodifikation des Halbleitersubstrats eingestellt, kann die räumliche Aufteilung der einzelnen Bereiche wie bei Verwendung von unterschiedlichen Kontaktmaterialien erfolgen.
  • Die drei gleichrichtenden Übergänge, d. h. die zwei Schottky-Kontakte 1 und 2 sowie der pn-Übergang 3, sind beispielsweise parallel zueinander geschaltet. Dies lässt sich beispielsweise dadurch erreichen, dass die zur Ausbildung der ersten und zweiten Schottky-Kontakte 1 und 2 verwendeten Materialien elektrisch leitend mit dem zweiten Halbleitergebiet 12 bzw. den zweiten Halbleitergebieten 12 verbunden sind. Werden beispielsweise unterschiedliche Metalle (Metal 1 für den ersten Schottky-Kontakt; Metal 2 für den zweiten Schottky-Kontakt) für die Ausbildung des ersten und zweiten Schottky-Kontakts 1 und 2 verwendet, steht beispielsweise Metall 2 in direktem Kontakt einerseits mit dem zweiten Halbleitergebiet 12 und andererseits mit Metal 1.
  • Typischerweise sind die gleichrichtenden Übergänge benachbart zueinander angeordnet. Dabei grenzt der erste gleichrichtende Übergang 1 unmittelbar an den zweiten gleichrichtenden Übergang 2 und der dritte gleichrichtende Übergang 3 unmittelbar an den zweiten gleichrichtenden Übergang 2 an. Allerdings ist der erste gleichrichtende Übergang 1 vom dritten gleichrichtenden Übergang 3 beabstandet, wobei der zweite gleichrichtende Übergang 2 zwischen den beiden anderen gleichrichtenden Übergängen angeordnet ist. Der zweite gleichrichtende Übergang 2 wird somit lateral von den beiden anderen gleichrichtenden Übergängen begrenzt.
  • Beispielsweise hat das Halbleiterbauelement wenigstens zwei zweite gleichrichtende Übergänge, die jeweils auf gegenüberliegenden Seiten des ersten gleichrichtenden Übergangs angeordnet sind. Weiterhin weist das Halbleiterbauelement beispielsweise wenigstens zwei dritte gleichrichtende Übergänge auf, zwischen denen der erste und die zwei zweiten gleichrichtenden Übergänge angeordnet sind, wobei die zweiten gleichrichtenden Übergängen zwischen den dritten und dem ersten gleichrichtenden Übergang angeordnet und an diese jeweils angrenzen. Diese Anordnung ist insbesondere symmetrisch ausgestaltet. Ein solches Halbleiterbauelement zeigt beispielsweise 4.
  • Der Vorteil der hier beschriebenen Ausführungsbeispiele liegt insbesondere in der geeigneten geometrischen Anordnung der gleichrichtenden Übergänge, d. h. insbesondere von erstem und zweiten gleichrichtenden Übergang (erster und zweiter Schottky-Kontakt), in Bezug auf den elektrischen Feldstärkeverlauf, wobei der erste gleichrichtende Übergang im Bereich hoher und der zweite gleichrichtende Übergang im Bereich geringer elektrischer Feldstärken angeordnet ist.
  • Bei Leistungshalbleitern wird eine Vielzahl von regelmäßig angeordneten Schottky-Dioden verwendet. Zwischen benachbarten Schottky-Dioden sitzt dann jeweils ein pn-Übergang. Ein Ausschnitt eines solchen Leistungshalbleiter-Bauelements ist in 2 dargestellt. Die Schottky-Dioden 4 weisen in ihrem mittleren Bereich jeweils einen ersten Schottky-Kontakt 1 und im Randbereich zu benachbarten pn-Übergängen 3 jeweils einen zweiten Schottky-Kontakt 2 auf. Die Ausbildung der ersten und zweiten Schottky-Übergänge 1 und 2 entspricht in etwa der in 1 gezeigten räumlichen Anordnung. Die räumliche Anordnung ist dabei anhand eines vertikalen Schnitts durch das betreffende Halbleiterbauelement gezeigt. Bei Leistungshalbleitern bilden die einzelnen Schottky-Dioden 4 jeweils eine einzelne Zelle. Eine solche Zelle kann dabei bei Draufsicht auf die erste Oberfläche 23 des Halbleitersubstrats 24 beispielsweise kreisförmig oder hexagonal sein. Bei solchen Anordnungen ist es daher auch möglich, dass der Zentralbereich der Schottky-Diode 4 vom ersten Schottky-Kontakt 1 gebildet wird, der vollständig kreisförmig vom zweiten Schottky-Kontakt 2 umgeben ist.
  • Zur Bildung des ersten Schottky-Kontakts wird beispielsweise ein erstes Metall 1 (Schicht 21) beispielsweise selbstjustiert zu den Rändern der zweiten Halbleitergebiete 12 auf die erste Oberfläche 23 des Halbleitersubstrats 24 aufgebracht. Danach wird ganzflächig ein Metall 2 (Schicht 22) abgeschieden, welches in Randbereichen zwischen dem Metall 1 und den zweiten Halbleitergebieten 12 die zweiten Schottky-Kontakte 2 bildet. Gleichzeitig stellt das Metall 2 die elektrisch leitende Verbindung zwischen dem Metall 1 und den zweiten Halbleitergebieten 12 dar.
  • Das Halbleitersubstrat 24 umfasst typischerweise eine epitaktisch hergestellte Schicht, die gleichzeitig das erste Halbleitergebiet 11 bildet. Das Halbleitersubstrat 24 umfasst weiterhin ein Halbleitergrundsubstrat 26 und kann weiterhin eine Feldstopperschicht 25 aufweisen, die zwischen dem Halbleitergrundsubstrat 26 und der epitaktischen Schicht 11 angeordnet ist. Auf einer zweiten Oberfläche 27 des Halbleitersubstrats 24, die gegenüber der ersten Oberfläche 23 angeordnet ist, sitzt eine großflächige Rückseitenmetallisierung 28 zum rückseitigen Kontaktieren des Halbleitersubstrats 24. Eine derartige Struktur zeigt 2.
  • 7 zeigt eine merged pn-Schottky-Leistungsdiode mit einer Vielzahl von einzelnen Schottky-Dioden 4, zwischen denen je weils pn-Übergänge 3 angeordnet sind. Die vollständige Struktur der Leistungsdiode kann durch Spiegelung der in 7 dargestellten Struktur an der linken vertikalen Kante erreicht werden. Zusätzlich ist in 7 noch ein Randabschluss 35 sowie eine Randisolation 36 gezeigt. Auf dem ebenfalls hier verwendeten Metall 2 (Schicht 22) kann noch eine zum Bonden geeignete Kontaktschicht 37 sitzen, auf welche ein Bondkontakt 38 aufgebracht ist.
  • Die Kombination von drei gleichrichtenden Übergängen hat neben dem bereits oben erwähnten Vorteil der Reduzierung der Schwellspannung ohne gleichzeitigen nennenswerten Anstieg des Sperrstroms den weiteren Vorteil, dass die Temperaturabhängigkeit des Halbleiterbauelements reduziert werden kann. Schottky-Dioden weisen bei hohen Stromdichten in der Regel einen positiven Temperaturkoeffizienten auf, d. h. mit steigender Temperatur nimmt der Widerstand der Diode zu. Dagegen haben pn-Übergänge eine negative Temperaturabhängigkeit, d. h. deren Widerstand sinkt mit zunehmender Temperatur. Durch Kombination und Integration dieser Bauelemente kann ein ausgewogenes Temperaturverhalten erreicht werden.
  • Im Folgenden soll die Herstellung des Halbleiterbauelements mit Bezug auf 5A bis 5I erläutert werden. Zunächst wird ein Halbleitersubstrat 24 bereitgestellt. Dabei kann es sich um eine n-dotierte, epitaktisch auf ein Halbleitergrundsubstrat 26 (in 2 gezeigt) abgeschiedene Schicht 24 handeln. Das Halbleitersubstrat 24 bildet nachfolgend das erste Halbleitergebiet 11. Auf eine erste Oberfläche 23 des Halbleitersubstrats 24 wird dann eine Maskenschicht aus beispielsweise einem Oxid (z. B. Siliziumoxid) abgeschieden und unter Zuhilfenahme einer Fotomaske 40 geeignet strukturiert. Dabei kann beispielsweise ein RIE (Reactive Ion Etching)-Trockenätzschritt 42 eingesetzt werden. Die aus der Masken schicht hergestellte Maske 41, im vorliegenden Fall eine Hartmaske aus Siliziumoxid, ist in 5A gezeigt.
  • Anschließend werden Dotierstoffe zur Bildung von zweiten Halbleitergebieten 12 in das Halbleitersubstrat 24 eingebracht. Dies kann beispielsweise durch Implantation 43 mit anschließender thermischer Behandlung zur Aktivierung der Dotierstoffe und zur Ausheilung von Implantationsschäden erfolgen. Die Fotomaske 40 kann vor oder nach der Implantation entfernt werden. Die laterale Ausdehnung der Maske 41 bestimmt hier den Abstand d1 benachbarter zweiter Halbleitergebiete 12. Die so erhaltene Struktur zeigt 5B.
  • Nach der Implantation wird, wie in 5C gezeigt, die Maske 41 isotrop zurückgeätzt. Dies kann beispielsweise nasschemisch erfolgen. Dadurch entsteht eine zurückgeätzte Maske 41a. Durch die Rückätzung haben die Außenkanten der zurückgeätzten Maske 41a nun einen gewissen Abstand von den Außenkanten der zweiten Halbleitergebiete 12. Auf die zurückgeätzte Maske 41a wird, wie in 5C dargestellt, eine dünne Hilfsschicht 44 konform aus dem gleichen Material wie die zurückgeätzte Maske 41a abgeschieden. Im vorliegenden Fall ist dies Siliziumoxid. Die Dicke der Hilfsschicht 44 wird so gewählt, dass die vertikalen Flächen der Hilfsschicht 44 an den Flanken der Maske weiterhin von den Dotierungsgebieten beabstandet sind. Durch diesen Abstand wird der Abstand d2 des später zu bildenden ersten Schottky-Kontakts vom zweiten Halbleitergebiet 12 definiert. Dagegen definiert die Breite der zurückgeätzten Maske 41a zusammen mit der Hilfsschicht 44 an deren Flanken die Breite des ersten Schottky-Kontakts.
  • Anschließend wird, wie in 5D gezeigt, eine Deckschicht 46 aus beispielsweise Fotolack ganzflächig mit einer Dicke abgeschieden, die größer als die Dicke von zurückgeätzter Maske 41a und Hilfsschicht 44 ist. Die Deckschicht 46 bedeckt somit die Maske 41 und die Hilfsschicht 44 vollständig. Anstelle des Fotolacks kann auch ein anderes Material für die Deckschicht 46 verwendet werden, wobei darauf geachtet werden soll, dass das Material der zurückgeätzten Maske 41a und der Hilfsschicht 44 zum Material der Deckschicht 46 selektiv ätzbar ist. Weiterhin sollte sich das Material der Deckschicht 46 relativ leicht wieder entfernen lassen, da aus der Deckschicht 46 später eine Opfermaske gebildet wird.
  • Die Deckschicht 46 wird nachfolgend zurückgeätzt, beispielsweise mittels eines Trockenätzschritts, bis die Hilfsschicht 44 auf der zurückgeätzten Maske 41a freigelegt ist. Seitlich neben der zurückgeätzten Maske 41a verbleibt dagegen die Deckschicht 46. Alternativ kann im Fall von Fotolack zum Rückätzen ein Ionenstrahlbelichtungsverfahren verwendet werden. Bei diesem Verfahren wird der Umstand ausgenutzt, dass ein geeignet gewählter Fotolack nur von Ionen mit einer Energie in einem gewissen Energiebereich modifiziert und dadurch "belichtet" wird. Beim Durchdringen der Fotolackschicht verlieren die Ionen an Energie und erzeugen Fotoelektronen, die den Fotolack belichten. Der Fotolack ist daher lediglich bis in eine gewisse Tiefe belichtet. Die Belichtungstiefe lässt sich durch Wahl der Anfangsenergie der Ionen einstellen. Belichtete Bereiche können dann chemisch entfernt werden. Die erhaltene Struktur zeigt 5E.
  • Nachfolgend wird mittels eines isotropen Ätzschrittes, beispielsweise eine nasschemische Ätzung, die zurückgeätzte Maske 41a entfernt. Gleichzeitig wird die Hilfsschicht 44 auf der zurückgeätzten Maske 41a entfernt und im Bereich der nach dem Zurückätzen verbliebenen Deckschicht 46 teilweise unterätzt. Dadurch entsteht eine Opfermaske 48 mit Öffnungen 49, welche die Ausdehnung des ersten Schottky-Kontakts definieren, wie in 5F gezeigt.
  • Wie in 5G gezeigt, wird dann ganzflächig eine elektrisch leitende erste Schicht 50 zur Ausbildung des ersten Schottky-Übergangs aufgebracht. Die erste Schicht 50 bildet sich nur auf horizontalen Flächen aus. Wie in 5G gezeigt, wird die erste Schicht 50 durch die Opfermaske 48 in den Öffnungen 49 zu Schichtbereichen 50a strukturiert, die unmittelbar auf der freiliegenden Oberfläche des ersten Halbleitergebiets 11 liegen. Da die Opfermaske 48 die zweiten Halbleitergebiete 12 seitlich überragt, sind die Schichtbereiche 50a lateral von den Außenkanten der zweiten Halbleitergebiete 12 beabstandet. Die Schichtbereiche 50a bedecken einen ersten Oberflächenbereich des ersten Halbleitergebiets 11.
  • Die Opfermaske 48 sowie die verbliebenen Reste der Hilfsschicht 44 werden nachfolgend entfernt. Dadurch werden gleichzeitig die Schichtbereiche der ersten Schicht 50, die auf der Opfermaske 48 liegen, entfernt. Dies entspricht einer Abhebetechnik (Lift-Off). Die Opfermaske 48 kann bei Verwendung eines Fotolacks beispielsweise nasschemisch entfernt werden. Die Hilfsschicht 44 lässt sich ebenfalls nasschemisch entfernen. Die so erhaltene Struktur zeigt 5H.
  • Abschließend wird eine elektrisch leitende zweite Schicht 52 ganzflächig abgeschieden. Die zweite Schicht 52 tritt seitlich neben den Schichtbereichen 50a mit der freiliegenden Oberfläche des ersten Halbleitergebiets 11 (zweiter Oberflächenbereich des ersten Halbleitergebiets 11) in Kontakt und führt dort zur Ausbildung des zweiten Schottky-Kontakts. Die zweite Schicht 52 steht weiterhin mit dem zweiten Halbleitergebiet 12 in Kontakt und verbindet damit die Schichtbereiche 50a der ersten Schicht elektrisch leitend mit den zweiten Halbleitergebieten 12.
  • Die erste und zweite Schicht 50, 52 bestehen aus unterschiedlichen Kontaktmaterialien, die zusammen mit dem Halbleitermaterial des ersten Halbleitergebiets 11 jeweils einen Schottky-Kontakt mit unterschiedlich hoher Barrierenhöhe ausbilden. Die verwendeten Kontaktmaterialien sowie die räumliche Ausdehnung des ersten und zweiten Schottky-Kontakts soll so gewählt werden, dass im Sperrfall ein möglichst geringer Sperrstrom fließt. Geeignete Materialien sind unter anderem Metalle.
  • Geeignete Materialien sind unter anderem Aluminium, Tantal, Wolfram, Titan und Nickel. Diese Metalle weisen eine in Aufzählungsrichtung steigende Barrierenhöhe auf, wobei die Barriere zu n-dotiertem SiC bei Aluminium und Tantal etwa 1,0 eV, bei Wolfram etwa 1,05 eV, bei Titan etwa 1,27 eV und bei Nickel etwa 1,4 eV beträgt. Geeignete Kombinationen für Metal 1 (Schicht 50)/Metal 2 (Schicht 52) sind demnach beispielsweise Titan/Aluminium oder Nickel/Titan.
  • Da die Barrierenhöhe, wie bereits weiter oben beschrieben, nicht nur von der Differenz der Austrittsarbeiten, sondern auch von der Qualität der Grenzfläche zwischen Halbleitermaterial und Kontaktmaterial abhängt, empfiehlt es sich, geeignete Testreihen von diskreten Schottky-Kontakten, die zwischen unterschiedlichen Kontaktmaterialien und dem Halbleitermaterial ausgebildet sind, durchzuführen, um die Barrierenhöhe der einzelnen Kontaktmaterialien zuvor zu ermitteln. Dadurch lässt sich die Barrierenhöhe jedes Kontakts für das gewählte Halbleitermaterial unter Berücksichtigung von spezifischen Prozessparametern separat experimentell bestimmen.
  • Es soll angemerkt werden, dass nicht jeder Kontakt zwischen einem Metall und einem Halbleitermaterial zu einem Schottky-Kontakt führt. Beispielsweise hängt die Ausdehnung der Verarmungszone im Halbleitermaterial stark von der Dotierstoffkonzentration ab. Bei entsprechend hoher Dotierung wird die Verarmungszone und damit die räumliche Ausdehnung der Schottky-Barriere im Halbleitermaterial so schmal, dass sie vernachlässigt werden kann und sich der Übergang zwischen Metall und Halbleitermaterial wie ein Ohm'scher Widerstand verhält.
  • Weiterhin kann durch geeignete Legierungsbildung, beispielsweise durch Ausbildung eines Metallsilizids an der Grenzfläche zwischen Metall und Halbleitermaterial, der Schottky-Kontakt in einen Ohm'schen Kontakt überführt werden. Dies erfolgt beispielsweise bei entsprechend langer Temperaturbehandlung bei entsprechend hohen Temperaturen.
  • Um die Einflüsse von Prozessschritten, die der Herstellung der Schottky-Kontakte nachgelagert sind, zu berücksichtigen, empfiehlt es sich, diese Prozessschritte auch bei den Testreihen zur Bestimmung der Schottky-Barrierenhöhe zu berücksichtigen.
  • Alternativ zu dem in 5I gezeigten Schritt, bei dem ganzflächig eine zweite Schicht 52 zur Bildung des zweiten Schottky-Übergangs abgeschieden wird, kann auch eine Oberflächenmodifizierung mit anschließender Abscheidung einer Materialschicht 56, die aus dem Materials der ersten Schicht 50 und der Schichtbereiche 50a besteht, durchgeführt werden. Diese Alternative zeigen 6A bis 6C.
  • Ausgangspunkt ist beispielsweise die in 5H erhaltene Struktur, die in 6A wiedergegeben ist. Somit können die in 5A bis 5H gezeigten Schritten dem in 6A bis 6C gezeigten Verfahren vorangestellt werden. Es ist jedoch auch möglich, die Schichtbereiche 50a durch andere Verfahrensschritte, beispielsweise durch Ätzung, herzustellen.
  • 6B zeigt eine Plasmabehandlung, durch welche die von den Schichtbereichen 50a der ersten Schicht 50 nicht bedeckte und daher freiliegende Oberfläche des ersten Halbleitergebiets 11 modifiziert wird. Durch die Plasmabehandlung werden Oberflächenzustände, beispielsweise Defekte, verändert, welche die Barrierenhöhe beeinflussen.
  • Anstelle der Plasmabehandlung kann auch eine oberflächige Oxidation der freiliegenden Oberfläche mit anschließender nasschemischer Entfernung der dünnen Oxidschicht durchgeführt werden. Dadurch werden ebenfalls Oberflächenzustände modifiziert. Diese Verfahrensführung kann beispielsweise auch vor Abscheidung der Schichtbereiche 50a durchgeführt werden.
  • Es versteht sich von selbst, dass eine selektive oder gemeinsame Oberflächenmodifizierung auch bei Verwendung von unterschiedlichen Kontaktmaterialien durchgeführt werden kann, um die Barrierenhöhen geeignet einzustellen.
  • Bei dem beschriebenen Halbleiterbauelement handelt es sich insbesondere um eine merged pn-Schottky-Diode, typischerweise für Leistungsanwendungen. Weiterhin kann das Halbleiterbauelement eine Body-Diode eines MOSFETs zwischen Source und Kanal/Substrat sein.
  • Die oben beschriebenen Ausführungsformen weisen typischerweise drei gleichrichtende Übergänge auf. Es können jedoch noch weitere gleichrichtende Übergänge mit jeweils unterschiedlicher Barrierehöhe vorgesehen werden. Insbesondere mehr als zwei Schottky-Übergänge führen zu einer noch besseren Performance des Halbleiterbauelements.
    • 1
    erster gleichrichtender Übergang/erster Schottky-Kontakt
    2
    zweiter gleichrichtender Übergang/zweiter Schottky-Kontakt
    3
    dritter gleichrichtender Übergang/pn-Übergang
    4
    Schottky-Diode
    10
    Halbleiterbauelement/merged pn-Schottky-Diode
    11
    erstes Halbleitergebiet/epitaktische Schicht
    12
    zweites Halbleitergebiet
    20
    Schicht
    21
    Metall 1/erste Schicht/erste Metallschicht
    22
    Metall 2/zweite Schicht/zweite Metallschicht
    23
    erste Oberfläche
    24
    Halbleitersubstrat
    25
    Feldstopperschicht
    26
    Halbleitergrundsubstrat
    27
    zweite Oberfläche
    28
    Rückseitenmetallisierung
    29
    Symmetrieebene
    30
    typischer Feldstärkeverlauf
    31
    Feldstärkeverlauf vor Durchbruch
    35
    Randabschluss
    36
    Randisolation
    37
    Kontaktschicht
    38
    Bondkontakt
    40
    Fotomaske
    41
    Maske/Hartmaske
    41a
    zurückgeätzte Maske/Hartmaske
    42
    RIE-Trockenätzung
    43
    Implantation
    44
    Hilfsschicht
    46
    Deckschicht
    48
    Opfermaske
    49
    Öffnung
    50
    erste Schicht
    50a
    Schichtbereiche der ersten Schicht 50
    52
    zweite Schicht
    54
    Plasmabehandlung
    56
    Materialschicht
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • - US 2004-0046244 [0003]
    • - US 5262668 [0004]
    • - US 6362495 [0004]
    • - DE 19954866 [0005]
    • - US 6905916 [0005]
  • Zitierte Nicht-Patentliteratur
    • - Jon Mark Hancock, Power Electronics Technology, Juni 2006, S. 28–35 [0003]

Claims (37)

  1. Halbleiterbauelement aufweisend: – einen Halbleiterkörper mit einem ersten Halbleitergebiet (11) vom ersten Leitungstyp; – mindestens einen ersten gleichrichtenden Übergang (1) zum ersten Halbleitergebiet (11); – mindestens einen zweiten gleichrichtenden Übergang (2) zum ersten Halbleitergebiet (11); und – mindestens einen dritten gleichrichtenden Übergang (3) zum ersten Halbleitergebiet (11); – wobei die drei gleichrichtenden Übergänge (1, 2, 3) jeweils eine unterschiedlich hohe Barrierenhöhe aufweisen.
  2. Halbleiterbauelement nach Anspruch 1, wobei die drei gleichrichtenden Übergänge (1, 2, 3) parallel zueinander geschaltet sind.
  3. Halbleiterbauelement nach Anspruch 1 oder 2, wobei der zweite gleichrichtende Übergang (2) eine niedrigere Barrierenhöhe als der erste gleichrichtende Übergang (1) aufweist, der erste gleichrichtende Übergang (1) eine niedrigere Barrierenhöhe als der dritte gleichrichtende Übergang (3) aufweist, und der zweite gleichrichtende Übergang (2) zwischen erstem und drittem gleichrichtenden Übergang (1, 3) angeordnet ist.
  4. Halbleiterbauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der dritte gleichrichtende Übergang (3) ein pn-Übergang ist.
  5. Halbleiterbauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste und zweite gleichrichtende Übergang (1, 2) jeweils ein Schottky-Kontakt ist.
  6. Halbleiterbauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste gleichrichtende Übergang (1) eine größere Kontaktfläche zum ersten Halbleitergebiet (11) aufweist als der zweite gleichrichtende Übergang (2).
  7. Halbleiterbauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Halbleiterbauelement aufweist: – mindestens zwei zweite gleichrichtende Übergänge (2); – mindestens zwei dritte gleichrichtende Übergänge (3); wobei – zwischen dem ersten gleichrichtenden Übergang (1) und jeweils einem benachbarten dritten gleichrichtenden Übergang (3) jeweils ein zweiter gleichrichtender Übergang (2) angeordnet ist.
  8. Halbleiterbauelement nach Anspruch 7, wobei der erste gleichrichtende Übergang (1) zu jedem benachbarten dritten gleichrichtenden Übergang (3) jeweils im wesentlich den gleichen Abstand aufweist.
  9. Halbleiterbauelement nach Anspruch 7 oder 8, wobei die zwei zweiten gleichrichtenden Übergänge (2) jeweils im Wesentlichen die gleiche laterale Ausdehnung haben.
  10. Halbleiterbauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei – der erste gleichrichtende Übergang (1) von einer elektrisch leitenden ersten Schicht (21) gebildet wird, die in Kontakt mit dem ersten Halbleitergebiet (11) steht, und – der zweite gleichrichtende Übergang (2) von einer elektrisch leitenden zweiten Schicht (22) gebildet wird, die in Kontakt mit dem ersten Halbleitergebiet (11) steht.
  11. Halbleiterbauelement nach Anspruch 10, wobei die erste und zweite Schicht (21, 22) aus unterschiedlichen Materialien oder gleichen Materialien bestehen.
  12. Halbleiterbauelement nach Anspruch 10 oder 11, wobei eine im Kontakt mit der ersten und zweiten Schicht (21, 22) stehende Kontaktfläche des ersten Halbleitergebiets (11) zumindest im Bereich einer der beiden Schichten modifiziert ist.
  13. Halbleiterbauelement aufweisend: – einen Halbleiterkörper aufweisend: – zumindest ein erstes Halbleitergebiet (11) vom ersten Leitungstyp; – zumindest ein zweites Halbleitergebiet (12) vom zum ersten Leitungstyp komplementären zweiten Leitungstyp, das im Halbleiterkörper angeordnet ist und einen pn-Übergang (3) zum ersten Halbleitergebiet (11) bildet; – zumindest eine Schottky-Diode (4) zum ersten Halbleitergebiet (11), wobei die Schottky-Diode (4) mindesten zwei Schottky-Kontakte (1, 2) mit unterschiedlich hoher Barrierenhöhe aufweist.
  14. Halbleiterbauelement nach Anspruch 13, wobei die Schottky-Kontakte (1, 2) der Schottky-Diode (4) so geordnet sind, das der erste Schottky-Kontakt (1) eine im Vergleich zum zweiten Schottky-Kontakt (2) höhere Barrierenhöhe aufweist und im Bereich hoher Feldstärken angeordnet ist, und der zweiten Schottky-Kontakt (2) im Bereich niedrigerer Feldstärken angeordnet ist, wobei sich die Höhe der Feldstärke auf den Sperrfall von pn-Übergang (3) und Schottky-Diode (4) bezieht.
  15. Halbleiterbauelement nach Anspruch 13 oder 14, wobei die Schottky-Diode (4) an den pn-Übergang (3) angrenzt.
  16. Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 13 bis 15, wobei die Schottky-Kontakte (1, 2) der Schottky-Diode (4) durch Schichten (21, 22) aus unterschiedlichen oder gleichen Materialien gebildet werden.
  17. Halbleiterbauelement nach Anspruch 16, wobei eine Kontaktfläche des ersten Halbleitergebiets (11) zu einer der Schichten (21, 22) im Bereich eines der beiden Schottky-Kontakte (1, 2) modifiziert ist.
  18. Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 13 bis 17, wobei die Schichten (21, 22) elektrisch leitend mit dem zweiten Halbleitergebiet (12) verbunden sind.
  19. Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 13 bis 18, wobei die Schottky-Kontakte (1, 2) der Schottky-Diode (4) unterschiedlich große Kontaktflächen zum ersten Halbleitergebiet (11) haben.
  20. Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 13 bis 19, wobei das Halbleiterbauelement mindestens zwei voneinander beabstandete zweite Halbleitergebiete (12) aufweist, die jeweils einen pn-Übergang (3) zum ersten Halbleitergebiet (11) bilden.
  21. Halbleiterbauelement nach Anspruch 20, wobei die Schottky-Diode (4) zwischen den zweiten Halbleitergebieten (12) angeordnet ist.
  22. Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 13 bis 21, wobei der Halbleiterkörper eine erste Oberfläche (23) aufweist, bis zu welcher das erste Halbleitergebiet (11) reicht und an welcher die Schottky-Diode (4) angeordnet ist.
  23. Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 13 bis 22, wobei der zweite Schottky-Kontakt (2) zwischen erstem Schottky-Kontakt (1) und pn-Übergang (3) angeordnet ist.
  24. Diode aufweisend: – zumindest einen pn-Übergang (3) und – zumindest zwei Schottky-Kontakte (1, 2) mit unterschiedlich hoher Barrierenhöhe.
  25. Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauelements mit den Schritten: – Bereitstellen eines Halbleiterkörpers mit einem ersten Halbleitergebiet (11) vom ersten Leitungstyp; – Bilden zumindest eines ersten gleichrichtenden Übergangs (1) zum ersten Halbleitergebiet (11); – Bilden zumindest eines zweiten gleichrichtenden Übergangs (2) zum ersten Halbleitergebiet (11); – Bilden zumindest eines dritten gleichrichtenden Übergangs (3) zum ersten Halbleitergebiet (11); – wobei die drei gleichrichtenden Übergänge (1, 2, 3) eine jeweils unterschiedlich hohe Barrierenhöhe aufweisen.
  26. Verfahren nach Anspruch 25, wobei zur Bildung des dritten gleichrichtenden Übergangs (3) im Halbleiterkörper ein zweites Halbleitergebiet (12) vom zum ersten Leitungstyp komplementären zweiten Leitungstyp gebildet wird, sodass das zweite Halbleitergebiet (12) in Kontakt mit dem ersten Halbleitergebiet (11) steht.
  27. Verfahren nach Anspruch 25 oder 26, wobei zur Bildung des ersten gleichrichtenden Übergangs (1) eine erste Schicht (50a) auf einen ersten Oberflächenbereich des ersten Halbleitergebiets (11) aufgebracht wird.
  28. Verfahren nach einem der Ansprüche 25 bis 27, wobei zur Bildung des zweiten gleichrichtenden Übergangs (2) eine zweite Schicht (52) auf einen zweiten Oberflächenbereich des ersten Halbleitergebiets (11) aufgebracht wird.
  29. Verfahren nach Anspruch 28, wobei zur Bildung der ersten und zweiten Schicht (50a, 52) unterschiedliche Materialien verwendet werden.
  30. Verfahren nach Anspruch 27 oder 28, wobei zur Bildung der ersten und zweiten Schicht (50a, 56) das gleiche Material verwendet wird.
  31. Verfahren nach einem der Ansprüche 27 bis 30, wobei vor Aufbringen der ersten und/oder der zweiten Schicht (50a, 52, 56) der erste und/oder zweite Oberflächenbereich des ersten Halbleitergebiets (11) modifiziert wird.
  32. Verfahren nach Anspruch 31, wobei die Modifizierung durch Plasmabehandlung oder durch Oxidation der Oberfläche des jeweiligen Oberflächenbereichs mit anschließendem Entfernen der Oxidschicht erfolgt.
  33. Verfahren nach einem der Ansprüche 25 bis 32, wobei mindestens zwei dritte gleichrichtende Übergänge (3) zum ersten Halbleitergebiet (11) gebildet werden, die voneinander beabstandet sind, wobei der erste gleichrichtende Übergang (1) selbstjustiert zwischen den zwei dritten gleichrichtenden Übergängen (3) gebildet wird.
  34. Verfahren nach einem der Ansprüche 25 bis 33, wobei der erste gleichrichtende Übergang (1) durch eine Abhebetechnik hergestellt wird.
  35. Verfahren nach Anspruch 33 oder 34, wobei – zur Bildung der dritten gleichrichtenden Übergänge (3) eine Maske (41) auf eine erste Oberfläche (23) des Halbleiterkörpers aufgebracht wird und nachfolgend Dotierstoffe vom zweiten Leitungstyp in den Halbleiterkörper eingebracht werden; – eine Opfermaske (48) mit Öffnungen (49) selbstjustiert zur Maske (41, 41a) auf den Halbleiterkörper aufgebracht wird; – die Maske (41, 41a) entfernt wird; – eine elektrische leitende erste Schicht (50, 50a) zur Bildung des ersten gleichrichtenden Übergangs (1) aufgebracht wird; und – die Opfermaske (48) entfernt wird, wobei Schichtbereiche (50a) auf der ersten Oberfläche (23) im Bereich der Öffnungen (49) der Opfermaske (48) verbleiben.
  36. Verfahren nach Anspruch 35, wobei vor Aufbringen der Opfermaske (48) die Maske (41) isotrop zurückgeätzt und eine dünne Hilfsschicht (44) aus dem gleichen Material wie die Maske (41, 41a) konform aufgebracht wird.
  37. Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauelements mit den Schritten: – Bereitstellen eines Halbleiterkörpers; – Bilden pn-Übergangs (3) im Halbleiterkörper; – Bilden einer Schottky-Diode (4) zum Halbleiterkörper, wobei die Schottky-Diode (4) so gebildet wird, dass sie Schottky-Kontakte (1, 2) mit unterschiedlich hoher Barrierenhöhe aufweist.
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Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20120170163A1 (en) * 2010-12-31 2012-07-05 Adrian Mikolajczak Barrier diode for input power protection
US8778788B2 (en) 2011-10-11 2014-07-15 Avogy, Inc. Method of fabricating a gallium nitride merged P-i-N Schottky (MPS) diode
US8933532B2 (en) 2011-10-11 2015-01-13 Avogy, Inc. Schottky diode with buried layer in GaN materials
US9172239B2 (en) 2013-03-15 2015-10-27 Fairchild Semiconductor Corporation Methods and apparatus related to a precision input power protection device
US9735147B2 (en) 2014-09-15 2017-08-15 Fairchild Semiconductor Corporation Fast and stable ultra low drop-out (LDO) voltage clamp device
DE102015112919B4 (de) * 2015-08-06 2019-12-24 Infineon Technologies Ag Halbleiterbauelemente, eine Halbleiterdiode und ein Verfahren zum Bilden eines Halbleiterbauelements
IT202000017221A1 (it) * 2020-07-15 2022-01-15 St Microelectronics Srl Dispositivo elettronico a semiconduttore ad ampia banda proibita comprendente un diodo jbs avente migliorate caratteristiche elettriche e relativo procedimento di fabbricazione
US20230395730A1 (en) * 2022-06-07 2023-12-07 Semiconductor Components Industries, Llc Diodes including multiple schottky contacts

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5262668A (en) 1992-08-13 1993-11-16 North Carolina State University At Raleigh Schottky barrier rectifier including schottky barrier regions of differing barrier heights
DE19954866A1 (de) 1999-11-15 2001-05-31 Infineon Technologies Ag Verfahren zur Behandlung einer durch Epitaxie hergestellten Oberfläche eines SiC-Halbleiterkörpers und danach hergestellten Schottkykontakt
US6362495B1 (en) 1998-03-05 2002-03-26 Purdue Research Foundation Dual-metal-trench silicon carbide Schottky pinch rectifier
US20040046244A1 (en) 2001-10-31 2004-03-11 Shinko Electric Industries Co., Ltd. Multilayered substrate for semiconductor device
WO2006061277A1 (de) * 2004-12-10 2006-06-15 Robert Bosch Gmbh Halbleitereinrichtung und verfahren zu deren herstellung

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4982260A (en) * 1989-10-02 1991-01-01 General Electric Company Power rectifier with trenches
US6078090A (en) * 1997-04-02 2000-06-20 Siliconix Incorporated Trench-gated Schottky diode with integral clamping diode
JP3618517B2 (ja) * 1997-06-18 2005-02-09 三菱電機株式会社 半導体装置およびその製造方法
FR2807569B1 (fr) * 2000-04-10 2004-08-27 Centre Nat Rech Scient Perfectionnement apportes aux diodes schottky
US6562706B1 (en) 2001-12-03 2003-05-13 Industrial Technology Research Institute Structure and manufacturing method of SiC dual metal trench Schottky diode
US6710418B1 (en) * 2002-10-11 2004-03-23 Fairchild Semiconductor Corporation Schottky rectifier with insulation-filled trenches and method of forming the same
DE10259373B4 (de) 2002-12-18 2012-03-22 Infineon Technologies Ag Überstromfeste Schottkydiode mit niedrigem Sperrstrom
US20050199918A1 (en) * 2004-03-15 2005-09-15 Daniel Calafut Optimized trench power MOSFET with integrated schottky diode
DE102004054352B3 (de) 2004-11-09 2006-02-16 Infineon Technologies Ag Verfahren zum Strukturieren von Kondensatorstrukturen in Halbleitergräben
US7728402B2 (en) * 2006-08-01 2010-06-01 Cree, Inc. Semiconductor devices including schottky diodes with controlled breakdown
DE102007052202B3 (de) * 2007-10-30 2008-11-13 Infineon Technologies Austria Ag Halbleiterbauelement und Verfahren zur Herstellung desselben

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5262668A (en) 1992-08-13 1993-11-16 North Carolina State University At Raleigh Schottky barrier rectifier including schottky barrier regions of differing barrier heights
US6362495B1 (en) 1998-03-05 2002-03-26 Purdue Research Foundation Dual-metal-trench silicon carbide Schottky pinch rectifier
DE19954866A1 (de) 1999-11-15 2001-05-31 Infineon Technologies Ag Verfahren zur Behandlung einer durch Epitaxie hergestellten Oberfläche eines SiC-Halbleiterkörpers und danach hergestellten Schottkykontakt
US6905916B2 (en) 1999-11-15 2005-06-14 Infineon Technologies Ag Method for processing a surface of an SiC semiconductor layer and Schottky contact
US20040046244A1 (en) 2001-10-31 2004-03-11 Shinko Electric Industries Co., Ltd. Multilayered substrate for semiconductor device
WO2006061277A1 (de) * 2004-12-10 2006-06-15 Robert Bosch Gmbh Halbleitereinrichtung und verfahren zu deren herstellung

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Jon Mark Hancock, Power Electronics Technology, Juni 2006, S. 28-35

Also Published As

Publication number Publication date
US8183660B2 (en) 2012-05-22
US20080203517A1 (en) 2008-08-28
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