DE102009021021B4 - Bauelement mit verringerter freier Ladungsträger-Lebensdauer - Google Patents

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Abstract

Halbleiterbauelement, umfassend: einen Bipolartransistor mit isoliertem Gate mit einer Body-Region (105) eines ersten Leitfähigkeitstyps, einem zur Body-Region (105) benachbarten Gate (125), einer ersten stark dotierten Kontaktregion (115) des ersten Leitfähigkeitstyps, die in der Body-Region (105) und in Kontakt mit einer oberen Kontaktschicht (120) angeordnet ist, eine Driftzone (135) eines zweiten Leitfähigkeitstyps, die unter der Body-Region (105) angeordnet ist, und eine zweite stark dotierte Kontaktregion (140) des ersten Leitfähigkeitstyps, die zwischen der Driftzone (135) und einer unteren Kontaktschicht (145) angeordnet ist; eine Diode mit einer mindestens teilweise durch die Body-Region (105) gebildeten Anode und einer mindestens teilweise durch eine oder mehrere in der zweiten stark dotierten Kontaktregion (140) gebildete Regionen (150) des zweiten Leitfähigkeitstyps gebildeten Kathode; und eine in der Driftzone (135) gebildete Bestrahlungszone (160, 560, 660, 760), wobei die Bestrahlungszone (160, 560, 660, 760) mindestens zwei Bereichsenderegionen (162, 166, 562, 566, 662, 666, 772, 776, 784) und...

Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Bipolartransistoren mit isoliertem Gate (IGBT) sind Leistungshalbleiterbauelemente mit drei Anschlüssen, die die Gate-Ansteuereigenschaften eines Metalloxid-Halbleiterfeldeffekttransistors (MOSFET) mit der Fähigkeit hohen Stroms und niedriger Sättigungsspannung eines Bipolartransistors kombinieren. Moderne IGBT-Bauelemente werden durch Integrieren eines FET und eines Bipolar-Leistungstransistors auf demselben Siliziumchip gebildet. Der FET wird als Steuereingang, während der Bipolar-Leistungstransistor als Schalter verwendet wird. IGBTs schalten effizient elektrischen Strom in vielen Anwendungen wie etwa Elektromotoren, Kühlern mit variabler Geschwindigkeit, Klimaanlagen usw. Diese Anwendungen weisen jedoch beträchtlich hohe induktive Lasten auf, die Stromfluss in einer Rückwärtsrichtung des Schalters verursachen können. Wenn dieser Rückwärtsstrom in den IGBT kommutiert wird, wird das Bauelement zerstört. Deshalb können Dioden verwendet werden, um diesen Rückwärtsstrom zu leiten und dadurch den IGBT zu schützen. Eine Technik, um es dem IGBT zu ermöglichen, den Rückwärtsstrom zu leiten, besteht darin, eine Freilaufdiode in das IGBT-Bauelement zu integrieren. Die Kollektorelektrode des IGBT wird in verschiedene Regionen von n- und p-Material unterteilt. Die p-Regionen bilden den IGBT-Kollektor. Die n-Regionen bilden in Verbindung mit der n-Driftzone des IGBT-Bauelements eine Freilaufdiode mit dem p-Body und einer stark dotierten p-Anti-Latchup-Region des IGBT-Bauelements.
  • Der Einbau einer Freilaufdiode kann auch bei MOSFETs zu einer verbesserten Rückstromcharakteristik führen. Dies ist aus der Schrift DE 103 37 457 B3 für einen MOSFET mit integrierter Schottky-Diode bekannt.
  • Die Integration einer Freilaufdiode mit einem IGBT-Bauelement führt zu einigen problematischen Bedingungen. Erstens wird Leistung in einer Freilaufdiode im Leitungsmodus weiter umgesetzt, und sogar nachdem sie in Sperrrichtung vorgespannt wurde. Strom fließt weiter, bis die Diode einen stationären Zustand der Vorspannung in Sperrrichtung erreicht. Der Zustand, in dem die Diode von Vorwärtsleitung zu Sperrung wechselt, wird gewöhnlich als Sperrverzögerung bzw. Umkehrerholung (engl. Reverse Recovery) bezeichnet. Die Sperrverzögerungsladung bzw. Umkehrerholungsladung (engl. Reverse Recovery Charge; RRC) bewirkt, dass in der integrierten Freilaufdiode elektrische Verluste auftreten. Diese elektrischen Verluste vergrößern sich, wenn die Diode in den IGBT integriert ist. Bestimmte Anwendungen können die resultierenden Zustände erhöhter Temperatur und/oder Leistung nicht tolerieren. Zusätzlich verringern die erhöhte Temperatur und der erhöhte Stromverbrauch die Lebensdauer des IGBT.
  • Durch Integrieren einer Freilaufdiode mit einem IGBT-Bauelement verursachte elektrische Verluste können durch Verringern der RRC der Diode verkleinert werden. Die Dioden-RRC kann durch Verringern der Konzentration freier Ladungsträger in dem IGBT-Bauelement im Diodenmodus verkleinert werden. Die meisten freien Ladungsträger kommen in dem IGBT-Bauelement aus der stark dotierten Anti-Latchup-p-Region des Bauelements. Diese stark dotierte Region injiziert freie Ladungsträger in die Driftzone des IGBT-Bauelements im Diodenmodus. Dementsprechend kann die Dioden-RCC durch Verkleinern der Dotierungskonzentration der stark dotierten Anti-Latchup-p-Region verringert werden. Dies verringert jedoch signifikant die Latch-Up-Robustheit des IGBT-Bauelements und ist für die meisten IGBT-Anwendungen keine praktische Lösung, weil sich die Leistungsfähigkeit des IGBT verschlechtert.
  • Bei einigen herkömmlichen Ansätzen wird eine einzige oder lokale Region mit verringerter Ladungsträger-Lebensdauer in der Driftzone des IGBT-Bauelements gebildet. Diese einzige Region muss eine sehr niedrige Ladungsträger-Lebensdauer aufweisen, um die RCC der mit dem IGBT-Bauelement integrierten Freilaufdiode ausreichend zu verringern. Eine einzige Region mit verringerter Ladungsträger-Lebensdauer wird typischerweise durch Bestrahlung entweder der Vorder- oder der Rückseite des Wafers, auf dem das IGBT-Bauelement und die Freilaufdiode hergestellt werden, gebildet. Die Bestrahlungsbehandlung kann dazu führen, dass zwei Zonen in der einzigen Region mit verringerter Ladungsträger-Lebensdauer gebildet werden. Eine Zone besitzt eine Ladungsträger-Lebensdauer, die höher als die der zweiten Zone, aber niedriger als die des nicht bestrahlten Teils der IGBT-Driftzone ist. Die einzige Region muss jedoch immer noch eine sehr niedrige Ladungsträger-Lebensdauer aufweisen, um beim Verringern der Dioden-RRC effektiv zu sein. Die Bildung einer Region mit sehr niedriger Ladungsträger-Lebensdauer in der Driftzone eines IGBT vergrößert die VCESat (Kollektor-Emitter-Sättigungsspannung) des IGBT und auch den Leckstrom im Sperrmodus. Darüber hinaus muss der Schaltungsentwickler immer noch einen Kompromiss zwischen hoher Emittereffizienz und niedriger Dioden-RRC treffen. Die Bildung einer einzigen Region mit verringerter Ladungsträger-Lebensdauer ergibt herkömmlicherweise eine gespeicherte Ladung, die mindestens dreimal so hoch wie die einer einzigen Nicht-Freilaufdiode ist.
  • KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Gemäß einer Ausführungsform umfasst ein Halbleiterbauelement einen Bipolartransistor mit isoliertem Gate mit einer Body-Region eines ersten Leitfähigkeitstyps, einem an die Body-Region angrenzenden Gate, einer ersten stark dotierten Kontaktregion des ersten Leitfähigkeitstyps, die in der Body-Region und in Kontakt mit einer oberen Kontaktschicht angeordnet ist, einer Driftzone eines zweiten Leitfähigkeitstyps, die unter der Body-Region angeordnet ist, und einer zweiten stark dotierten Kontaktregion des ersten Leitfähigkeitstyps, die zwischen der Driftzone und einer unteren Kontaktschicht angeordnet ist. Das Bauelement umfasst außerdem eine Diode mit einer Anode, die mindestens teilweise durch die Body-Region gebildet wird, und einer Kathode, die mindestens teilweise durch eine oder mehrere Regionen des zweiten Leitfähigkeitstyps gebildet wird, die in der zweiten stark dotierten Kontaktregion gebildet sind. In der Driftzone ist eine Bestrahlungszone gebildet. Die Bestrahlungszone umfasst mindestens zwei Bereichsenderegionen und eine erste Region mit verringerter Ladungsträger-Lebensdauer, die zwischen angrenzenden Bereichsenderegionen angeordnet ist, und eine zweite Region mit verringerter Ladungsträger-Lebensdauer, die zwischen einer Oberfläche der Driftzone, durch die die Bestrahlungszone gebildet wird, und der der Oberfläche nächstliegenden Bereichsenderegion angeordnet ist, wobei die Regionen mit verringerter Ladungsträger-Lebensdauer und die Bereichsenderegionen jeweils eine kleinere Ladungsträger-Lebensdauer als eine nichtbestrahlte Region der Driftzone aufweisen.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 ist ein Blockdiagramm einer Ausführungsform eines Leistungshalbleiterbauelements, das einen IGBT mit einer durch mehrere Bestrahlungsbehandlungen gebildeten Bestrahlungszone enthält.
  • 2 ist ein Kurvendiagramm eines mit dem Bauelement von 1 assoziierten Ladungsträger-Lebensdauerprofils.
  • 3 ist ein Kurvendiagramm eines mit dem Bauelement von 1 assoziierten Ladungsträger-Lebensdauerprofils.
  • 4 ist ein Kurvendiagramm verschiedener Ladungsträger-Konzentrationsverteilungen.
  • 5 ist ein Blockdiagramm einer Ausführungsform eines Leistungshalbleiterbauelements, das einen IGBT mit einer durch mehrere Bestrahlungsbehandlungen gebildeten Bestrahlungszone enthält.
  • 6 ist ein Blockdiagramm einer Ausführungsform eines Leistungshalbleiterbauelements, das einen IGBT mit einer durch mehrere Bestrahlungsbehandlungen gebildeten Bestrahlungszone enthält.
  • 7 ist ein Blockdiagramm einer Ausführungsform eines Leistungshalbleiterbauelements, das einen IGBT mit einer durch mehrere Bestrahlungsbehandlungen gebildeten Bestrahlungszone enthält.
  • 8 ist ein Kurvendiagramm eines mit dem Bauelement von 7 assoziierten Ladungsträger-Lebensdauerprofils.
  • 9 ist ein Blockdiagramm einer Ausführungsform eines Leistungshalbleiterbauelements, das einen IGBT mit einer durch mehrere Bestrahlungsbehandlungen gebildeten Bestrahlungszone enthält.
  • 10 ist ein Blockdiagramm einer Ausführungsform eines Leistungshalbleiterbauelements, das einen IGBT mit einer durch mehrere Bestrahlungsbehandlungen gebildeten Bestrahlungszone enthält.
  • 11 ist ein Blockdiagramm einer Ausführungsform eines Leistungshalbleiterbauelements, das einen IGBT mit einer durch mehrere Bestrahlungsbehandlungen gebildeten Bestrahlungszone enthält.
  • 12 ist ein Blockdiagramm einer Ausführungsform eines Leistungshalbleiterbauelements, das einen IGBT mit einer durch mehrere Bestrahlungsbehandlungen gebildeten Bestrahlungszone enthält.
  • 13 ist ein Blockdiagramm einer Ausführungsform eines Leistungshalbleiterbauelements, das einen IGBT mit einer durch mehrere Bestrahlungsbehandlungen gebildeten Bestrahlungszone enthält.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • 1 zeigt eine Ausführungsform eines Leistungshalbleiterbauelements 100 nach mindestens zwei Bestrahlungsbehandlungen. Das Bauelement 100 enthält einen mit einer Freilaufdiode integrierten Bipolartransistor mit isoliertem Gate (IGBT), der hier zusammen als rückwärtsleitender IGBT (RC-IGBT) bezeichnet wird. Der IGBT besitzt eine Body-Region 105 eines ersten Leitfähigkeitstyps (z. B. p-Typ). Die Body-Region 105 enthält eine Sourceregion 110 des entgegengesetzten Leitfähigkeitstyps (z. B. n-Typ) und einen Kanal. Eine stark dotierte p-Anti-Latchup-Region 115 ist in der Body-Region 105 zwischen den Sourceregionen 110 und in Kontakt mit einer Emitterkontaktschicht 120 angeordnet. An den Kanal angrenzend ist ein Gate 125 angeordnet und wird durch eine Oxidschicht 130 von dem Kanal und der Emitterkontaktschicht 120 getrennt. Der IGBT besitzt außerdem eine unter der Body-Region 105 angeordnete n-Driftzone 135. Eine p+-Kollektorkontaktregion 140 ist zwischen der Driftzone 135 und einer Kollektorkontaktschicht 145 angeordnet, durch die der IGBT vervollständigt wird.
  • Die mit dem IGBT integrierte Freilaufdiode besitzt eine mindestens teilweise durch die Body-Region 105 gebildete Anode und die p+-Anti-Latchup-Region 115 des IGBT. Die Kathode der Freilaufdiode wird mindestens teilweise durch eine oder mehrere in der p+-dotierten Kollektorkontaktregion 140 gebildete n-Regionen 150 gebildet. Solange die RRC der Freilaufdiode nicht verringert ist, kann sich die Diode jedoch nachteilig auf die Leistungsfähigkeit des IGBT auswirken.
  • Zu diesem Zweck wird durch Bestrahlen der Driftzone 135 mit mindestens zwei Bestrahlungsbehandlungen verschiedener Energieniveaus eine Bestrahlungszone 160 in der Driftzone 135 gebildet. Bei einer Ausführungsform wird die Driftzone 135 mit Protonen bestrahlt. Bei einer anderen Ausführungsform wird die Driftzone 135 mit Heliumatomen bestrahlt. In jedem Fall besitzt die Bestrahlungszone 160 eine Gesamt-Ladungsträger-Lebensdauer, die kleiner als die der Driftzone 135 ist, um die Dioden-RRC zu verringern. Bei einer Ausführungsform wird die erste auf die Driftzone 135 angewandte Bestrahlungsbehandlung mit einem Energieniveau durchgeführt, das größer als das der nachfolgenden Bestrahlungsbehandlung(en) ist. Das Bestrahlen der Driftzone 135 mit zwei (oder mehr) verschiedenen Energieniveaus ergibt mindestens zwei Bereichsenderegionen 162, 166.
  • Jede Bereichsenderegion 162, 166 wird in der Driftzone 135 in einer Tiefe gebildet, die dem Energieniveau der jeweiligen Bestrahlungsbehandlungen entspricht. 1 zeigt eine in einer Tiefe a gebildete erste Bereichsenderegion 162 und eine in einer Tiefe b gebildete zweite Bereichsenderegion 166. Die erste Bereichsenderegion 162 wird mit einem hohen Energieniveau gebildet und befindet sich am weitesten von der bestrahlten Oberfläche (z. B. bei dieser Ausführungsform der unteren Oberfläche des Bauelements 100) entfernt. Die zweite Bereichsenderegion 166 wird mit einem niedrigeren Energieniveau gebildet und befindet sich somit naher bei der bestrahlten Oberfläche. Durch Bestrahlen der Driftzone 135 mit zusätzlichen Behandlungen können weitere Bereichsenderegionen (nicht gezeigt) gebildet werden.
  • Die Bestrahlungszone 160 enthält außerdem eine Region mit verringerter Ladungsträgerkonzentration, die zwischen angrenzenden Bereichsenderegionen und zwischen der Oberfläche der Driftzone 135, durch die die Bestrahlungszone 160 gebildet wird, und der der bestrahlten Oberfläche am nächsten kommenden Bereichsenderegion angeordnet ist. In 1 ist eine erste Region 164 mit verringerter Ladungsträgerkonzentration zwischen der ersten und der zweiten Bereichsenderegion 162, 166 angeordnet. Eine zweite Region 168 mit verringerter Ladungsträgerkonzentration ist zwischen der bestrahlten Oberfläche und der der bestrahlten Oberfläche am nächsten kommenden Bereichsenderegion 166 angeordnet. Die am weitesten von der bestrahlten Oberfläche entfernte Region 164 mit verringerter Ladungsträgerkonzentration wird einmal (während der ersten Bestrahlungsbehandlung) bestrahlt, während die andere Region 168 mit verringerter Ladungsträgerkonzentration zweimal (sowohl während der ersten als auch der zweiten Bestrahlungsbehandlung) bestrahlt wird. Die am weitesten von der bestrahlten Oberfläche entfernte Bereichsenderegion 162 besitzt somit eine Ladungsträger-Lebensdauer, die viel kleiner als die des nichtbestrahlten Teils der Driftzone 135 ist und die dem Energieniveau (Tiefe) und der Dosis (Trägerlebensdauer) der ersten Bestrahlungsbehandlung entspricht, wie in 2 gezeigt. Die der bestrahlten Oberfläche am nächsten kommende Bereichsenderegion 166 besitzt auch eine Ladungsträger-Lebensdauer, die viel kleiner als die des nichtbestrahlten Teils der Driftzone 135 ist und die dem Energieniveau (Tiefe) und der Dosis (Trägerlebensdauer) sowohl der ersten als auch der zweiten Bestrahlungsbehandlung entspricht, wie in 2 gezeigt.
  • Die am weitesten von der bestrahlten Oberfläche entfernte Region 164 mit verringerter Ladungsträgerkonzentration besitzt eine relativ konstante Ladungsträger-Lebensdauer, die größer als die der am weitesten von der bestrahlten Oberfläche entfernten Bereichsenderegion 162 und kleiner als die der Driftzone 135 ist, wie in 2 gezeigt. Bei einer Ausführungsform beträgt die Ladungsträgerreduktion in der Region 164 der Bestrahlungszone 160 ungefähr 5% bis 20% der in der am weitesten von der bestrahlten Oberfläche entfernten Bereichsenderegion 162. Die Ladungsträgerverringerung in der der bestrahlten Oberfläche am nächsten kommenden Region 168 mit verringerter Ladungsträgerkonzentration beträgt ungefähr 5% bis 20% der Bereichsenderegion 162 und ungefähr 5% bis 20% der Bereichsenderegion 166, weil die Region 168 zweimal bestrahlt wird. Es können zusätzliche Bestrahlungsbehandlungen auf die Driftzone 135 angewandt werden, wodurch sich zusätzliche Bereichsenderegionen (nicht gezeigt) und zusätzliche Regionen mit verringerter Ladungsträgerkonzentration (auch nicht gezeigt) ergeben, die jeweils verschiedene Ladungsträger-Lebensdauer-Verringerungen aufweisen, die den Energieniveaus und Bestrahlungsdosen der jeweiligen zusätzlichen Bestrahlungsbehandlungen entsprechen. 3 zeigt eine weitere Ausführungsform, bei der die Ladungsträger-Lebensdauer der Bereichsenderegion 162 höher als die der Bereichsenderegion 166 ist. Im Allgemeinen wird eine größere Ladungsträgerverringerung näher bei den Regionen 105 und 115 des Bauelements 100 realisiert, was zu einer geeigneten RCC der Freilaufdiode sogar bei hoher Dioden-p-Emittereffizienz führt.
  • 4 zeigt, wie die in dem Leistungshalbleiterbauelement 100 gebildete Bestrahlungszone 160 als Funktion der Ladungsträger-Lebensdauer hohe Emittereffizienz aufrechterhält, während die Dioden-RRC verringert wird. Die x-Achse repräsentiert die vertikale Tiefe von dem Bauelementeemitter (d. h. IGBT-Kathode und Diodenanode) zu dem Bauelementekollektor (d. h. IGBT-Anode und Diodenkathode). Die y-Achse repräsentiert die Ladungsträgerkonzentration des Bauelements 100 im Diodenmodus (d. h. Ruckwärtsleitungsmodus). 4 zeigt wie sich die Trägerkonzentration als Funktion der vertikalen Tiefe für vier verschiedene Arten von Halbleiterbauelementen, die im Diodenmodus arbeiten, ändert. Die Fläche unter jeder Kurve repräsentiert die RRC der Diode. Die Dioden-RRC wird durch die p-Emittereffizienz, die Ladungsträger-Lebensdauer, die Stromdichte, die Temperatur, die n-Emittereffizienz usw. beeinflusst. Die Kurve 400 zeigt die Trägerkonzentration eines IGBT ohne jegliche Regionen mit Ladungsträger-Lebensdauerverringerung. Die Kurve 420 zeigt dasselbe Bauelement nach einer einzigen Bestrahlungsbehandlung. Die Kurve 430 zeigt das Leistungsbauelement 100 nach mindestens zwei Bestrahlungsbehandlungen gemäß den verschiedenen hier offenbarten Ausführungsformen. Im Vergleich zeigt die Kurve 410 die Trägerkonzentration einer einzigen diskreten Freilaufdiode mit einer homogen verringerten Lebensdauer und niedrigeren p-Emittereffizienz.
  • Während des IGBT-Leitungsmodus verringert die Bestrahlungszone 160 das Überlaufen von Ladungsträgern auf der Vorderseite des RC-IGBT 100 mehr als auf der Rückseite. Man betrachte zum Beispiel einen herkömmlichen 600-V-RC-IGBT nach einer oder keiner Bestrahlungsbehandlung. Der Ladungsträgerüberlauf an dem Ort des niedrigsten Überlaufs, der der Ort mit der höchsten Auswirkung auf die Durchlassspannung ist, wird für ein solches herkömmliches RC-IGBT-Bauelement nicht weiter verringert. Dagegen stellen die verschiedenen hier beschriebenen Ausführungsformen eine erste Bestrahlungsbehandlung bereit, die eine Intensität aufweist, die eine Bereichsenderegion 162 mit hoher Ladungsträger-Lebensdauerverringerung in der Nähe des vorderseitigen p-n-Übergangs des RC-IGBT ergibt. Eine zweite Bestrahlungsbehandlung mit niedrigerer Intensität wirkt sich auf die Ladungsträger-Lebensdauer in der Mitte der Driftzone 135 oder sogar in der Nähe des Bauelementekollektors aus. Somit kann die Ladungsträgerkonzentration in der Nähe des Bauelementekollektors ausreichend vergrößert werden, während die RRC der Freilaufdiode immer noch verringert wird. Auf diese Weise kann eine ausreichende Kollektor-Emitter-Sättigungsspannung (Vce) des IGBT aufrechterhalten werden, während die Dioden-RRC immer noch verringert wird. Ferner wird eine höhere Gesamt-Ladungsträgerlebensdauer bereitgestellt, indem mindestens zwei Bestrahlungsbehandlungen des Bauelements 100 angewandt werden, statt nur einer einzigen Bestrahlungsbehandlung oder überhaupt keiner Behandlung, wodurch der Leckstrom im Sperrmodus herabgesetzt wird.
  • Die Bestrahlungsdosis und -energie bestimmt die vertikale Tiefe und Ladungsträger-Lebensdauer der verschiedenen Regionen 162–168 der Bestrahlungszone 160. Bei einer Ausführungsform befindet sich die am weitesten von der bestrahlten Oberfläche entfernte Bereichsenderegion 162 ungefähr a = 10 μm unter der oberen Oberfläche der Driftzone 135 und ungefähr 4–8 μm unter dem zwischen der Body-Region 105 und der Driftzone 135 gebildeten p-n-Übergang. Die der bestrahlten Oberfläche am nächsten kommende Bereichsenderegion 166 befindet sich z. B. bei ungefähr der Hälfte der Dicke des Bauelements 100.
  • Darüber hinaus kann die am weitesten von der bestrahlten Oberfläche entfernte Bereichsenderegion 162 mit einer Protonendosis von ungefähr 1011 bis 1012 cm–2 produziert werden. Die der bestrahlten Oberfläche am nächsten kommende Bereichsenderegion 166 kann durch Bestrahlen des Leistungsbauelements 100 mit ungefähr 25%–50% der zur Bildung der anderen Bereichsenderegion 162 verwendeten Dosis gebildet werden. Auf diese Weise wird die RRC der Freilaufdiode verringert, ohne den Spannungsabfall im IGBT-Modus zu viel zu beeinträchtigen. Die Region 164 mit verringerter Ladungsträgerkonzentration weist eine Verringerung der Trägerlebensdauer von 5–20% von der in der Bereichsenderegion 162 auf. Die Region 168 mit verringerter Ladungsträgerkonzentration weist eine Verringerung der Trägerlebensdauer von 5–20% von der in der Bereichsenderegion 162 auf, plus einer weiteren Reduktion der Trägerlebensdauer von 5–20% der in der Bereichsenderegion 166, weil sie zweimal bestrahlt wird. Wenn Heliumbestrahlung anstelle von Protonenbestrahlung verwendet wird, können die unmittelbar oben identifizierten Dosen um ungefähr 90% verringert werden.
  • 5 zeigt eine weitere Ausführungsform eines Leistungshalbleiterbauelements 500. Gemäß dieser Ausführungsform wird die Driftzone 135 nicht von der unteren Oberfläche aus, sondern von der oberen Oberfläche des Bauelements 500 aus bestrahlt, um eine Bestrahlungszone 560 zu bilden. Die Bestrahlungszone 560 enthält eine erste Bereichsenderegion 562 und eine erste Region 564 mit verringerter Ladungsträgerkonzentration, die während einer ersten Bestrahlungsbehandlung am weitesten von der bestrahlten oberen Oberfläche des Bauelements 500 entfernt gebildet wird. Die Bestrahlungszone 560 enthält ferner eine zweite Bereichsenderegion 566 und eine zweite Region 568 mit verringerter Ladungsträgerkonzentration, die bei einer zweiten Bestrahlungsbehandlung näher bei der bestrahlten Oberfläche gebildet wird. Das Bauelement 500 kann zusätzlichen Bestrahlungsbehandlungen unterzogen werden, um weitere Regionen mit verringerter Ladungsträgerkonzentration in der Driftzone 135 zu bilden. Die zweite Bereichsenderegion 566 kann wie oben erwähnt mit einer Intensität von 25%–50% der zur Bildung der ersten Bereichsenderegion 562 verwendeten Intensität behandelt werden. Es kann jedoch jeder beliebige andere Prozentsatz gelten. Ferner kann die zweite Bereichsenderegion 566 auch eine höhere Dosis als die erste Bereichsenderegion 562 aufweisen. Somit kann eine umgekehrte Reihenfolge des Orts der Ladungsträger-Lebensdauer-Minima gelten.
  • 6 zeigt noch eine weitere Ausführungsform eines Leistungshalbleiterbauelements 600, bei dem die Verringerung der Ladungsträger-Lebensdauer nur in der Region der Driftzone 135 durchgeführt wird, in der die Freilaufdiode aktiv ist. Bei dieser Ausführungsform wird während der Bestrahlungsbehandlungsschritte eine (nicht gezeigte) Maske verwendet, um die Ladungsträger-Lebensdauer der Driftzone 135 nur in der ungefähren Region, in der die Diode aktiv sein wird, zu verringern. Insbesondere wird die Fläche der Regionen 662, 664, 666, 668 der Bestrahlungszone 660 ungefähr auf die Fläche in der Driftzone 135 begrenzt, die von den in der p+-Kollektor-Kontaktregion 140 gebildeten n+-Regionen 150 abgedeckt wird. Ferner können die n+-Regionen 150 eine Vielzahl von Transistorzellen mit Gate 125 und Body-Region 105 überdecken. Es können Regionen anderer IGBT ohne entsprechende in der p+-Kollektor-Kontaktregion 140 gebildete n+-Regionen 150, d. h. ohne eine Freilaufdiode, vorliegen. Bei einer Ausführungsform wird die Bestrahlungsbehandlung in diesen Regionen maskiert.
  • 7 zeigt eine weitere Ausführungsform eines Leistungshalbleiterbauelements 700, das vier Bestrahlungsbehandlungen unterzogen wird, wodurch sich eine Bestrahlungszone 760 ergibt, die vier Bereichsenderegionen 772, 776, 780 und 784 aufweist. Zwischen angrenzenden Bereichsenderegionen und zwischen der bestrahlten Oberfläche (z. B. der unteren Oberfläche des Bauelements 700 bei dieser Ausführungsform) und der Bereichsenderegion 784, die der bestrahlten Oberfläche am nächsten kommt, ist eine Region mit verringerter Ladungsträgerkonzentration angeordnet. Insbesondere ist eine erste Region 774 mit verringerter Ladungsträgerkonzentration zwischen den beiden am weitesten von der bestrahlten Oberfläche entfernten Bereichsenderegionen 772 und 776 angeordnet und wird nur einmal bestrahlt. Eine zweite Region 778 mit verringerter Ladungsträgerkonzentration ist zwischen den nächsten zwei angrenzenden Bereichsenderegionen 776 und 780 angeordnet und wird zweimal bestrahlt. Ähnlich ist eine dritte Region 782 mit verringerter Ladungsträgerkonzentration zwischen den Bereichsenderegionen 780 und 784 angeordnet und wird dreimal bestrahlt. Die der bestrahlten Oberfläche am nächsten kommende Region 786 mit verringerter Ladungsträgerkonzentration ist zwischen der bestrahlten Oberfläche und der der bestrahlten Oberfläche am nächsten kommenden Bereichsenderegion 784 angeordnet. Die Regionen 772–786 sind jeweils aufeinanderfolgend über die vertikale Tiefe der Driftzone 135 angeordnet. 8 zeigt ein Beispiel für eine zugeordnete Ladungsträger-Lebensdauerverteilung für die verschiedenen Regionen 772–786 des Leistungshalbleiterbauelements 700.
  • 9 zeigt eine Ausführungsform eines Leistungshalbleiterbauelements 900 mit einer Feldstoppzone 910, die zwischen der der bestrahlten Oberfläche (z. B. bei dieser Ausführungsform der unteren Oberfläche des Bauelements 900) am nächsten kommenden Region 168 mit verringerter Ladungsträgerkonzentration und der p+-dotierten Kollektor-Kontaktregion 140 angeordnet ist. Bei einer Ausführungsform befindet sich die Feldstoppzone 910 in Kontakt mit der untersten Region 168 mit verringerter Ladungsträgerkonzentration. Die Feldstoppzone 910 besitzt eine höhere Dotierung als die der Driftzone 135 und verhindert, dass das elektrische Feld, das sich während des Sperrzustands aufbaut, die p+-dotierte Kollektor-Kontaktregion 140 erreicht. Dementsprechend kann die Substratdicke verringert werden. Die hohe durch die Freilaufdiode gespeicherte Ladungsmenge wird durch Verringern der Substratdicke und durch Verringern der Ladungsträger-Lebensdauer der Driftzone 135 wie hier beschrieben kompensiert.
  • Bei einer Ausführungsform wird die Feldstoppzone 910 durch Ausführen eines oder mehrerer Protonenbestrahlungsschritte von der Substratrückseite aus, gefolgt von einer Wärmebehandlung zwischen ungefähr 300–500°C, erzeugt. Der Temperaturbereich der Wärmebehandlung kann so ausgewählt werden, dass die Protonenbestrahlung einen Dotierungseffekt in Form von Donatoren sowie eine Ladungsträger-Lebensdauerverringerung aufweist. Die durch die Wärmebehandlung erzeugten Rekombinationszentren ergeben eine gewünschte Krümmung/Biegung des Ladungsträgerprofils, wobei die Auswahl des Profils der Feldstoppzone 910 eine Verringerung der Substratdicke einerseits und ein weiches Dioden-Ausschaltverhalten beim Kommutieren andererseits erlaubt. Dies gilt insbesondere, wenn mehrere Protonenimplantationen von der Substratrückseite aus durchgeführt werden. Bei einer anderen Ausführungsform wird eine einzige oder mehrfache Protonenimplantation durchgeführt, gefolgt von Ausheilung bei einer Temperatur T1, um die Feldstoppzone 910 zu erzeugen. Als Nächstes werden eine oder mehrere zusätzliche Protonenimplantationen durchgeführt, gefolgt von einer zweiten Ausheilung mit einer Temperatur T2, um ein Rekombinationsprofil zu erzeugen. Bei einer Ausführungsform ist T1 größer als T2.
  • Darüber hinaus können die teilweise durch die in der p+-Kollektor-Kontaktregion 140 gebildeten n+-Regionen 150 gebildeten Dioden in einem Bauelement mit mehreren Transistorzellen angeordnet sein, so dass sich die effektive Diodenfläche nicht mit einer (nicht gezeigten) Flankenabschlussstruktur bzw. Randabschlussstruktur (engl. Edge Termination Structure) überlappt. Diese Anordnung verhindert, dass unter der Flankenabschlussstruktur Elektronen-Loch-Plasma auftritt. Eine Akkumulation von Löchern unter der Flankenabschlussstruktur wird somit vermieden, wenn sich die Freilaufdiode ausschaltet, wodurch andernfalls der sichere Betriebsbereich des Bauelements 900 bei hohem Ausschaltstrom begrenzt würde.
  • Die Feldstoppzone 910 kann wie in 9 gezeigt eine kontinuierliche Schicht sein. Als Alternative können eine oder mehrere lateral begrenzte Zonen 1010 aus p-Material wie in 10 gezeigt in der gesamten Feldstoppzone 910 eingestreut werden. Jede lateral begrenzte p-Zone 1010 ist über und in Kontakt mit einer der in der p+-Kollektor-Kontaktregion 140 gebildeten n+-Regionen 150 angeordnet, wie zum Beispiel in 10 gezeigt. Diese Anordnung ergibt eine Verringerung der Emittereffizienz der n+-Regionen 150, wodurch die RRC verringert wird. Dessen ungeachtet wird die Diodenweichheit verbessert. Die Emittereffizienz kann jedoch nicht ohne Grenze über die n-Implantationsdosis verringert werden, weil eine Oberflächenkonzentration von mindestens 5·1019 cm–3 erwünscht ist, um einen ohmschen Kontakt zu bilden. Die lateral begrenzten p-Zonen 1010 führen auch zu der Erzeugung von Elektro-Loch-Paaren durch Avalanche-Vervielfachung am p-n-Übergang, wenn das elektrische Feld groß ist. Diese zusätzlich erzeugten Ladungen können einen fortgesetzten Stromfluss und ein weiches Kommutationsverhalten verursachen, wobei andernfalls die Verarmung der gespeicherten Ladung zu einer Stromabschneidung führen würde.
  • 11 zeigt eine weitere Ausführungsform eines Leistungshalbleiterbauelements 1100, wobei über mindestens der Vorderseite und/oder der Rückseite des Bauelements eine Metallschicht 1110 gebildet wird. Gemäß einer Ausführungsform ist die Metallschicht 1110 eine Kupferschicht, die relativ dick ist, zum Beispiel 20 μm bei einer Ausführungsform. Es können jedoch auch andere Metalle verwendet werden. Bei einer Ausführungsform wird die Metallschicht durch ein beliebiges Metall gebildet, das eine spezifische Wärmekapazität von mindestens ungefähr 2/3 der von Kupfer aufweist. Die Dicke jeder Kupferschicht 1110 kann so ausgewählt werden, dass sie nicht nur als bloße Metallisierungsschicht dient, sondern auch eine ausreichend große Wärmekapazität bereitstellt. Somit könnte die Wärmekapazität mindestens 10% der Wärmekapazität des Siliziums in dem Bauelement 1100 betragen. Die Emitterkontaktschicht 120 kann auch Teil der oberen Kupferschicht 1110 sein.
  • Das Bilden der Metallschicht 1110 über mindestens der Vorderseite und/oder der Rückseite des Bauelements 1100 gewährleistet eine sehr homogene Stromprägung, insbesondere für hohe Stromlasten wie etwa eine Stromspitze oder ein Kurzschluss des IGBT. Darüber hinaus ermöglicht die hohe Wärmekapazität der Metallschicht(en) 1100 eine vorübergehende Speicherung umgesetzter Energie. Somit ist höhere Energie notwendig, um das Leistungsbauelement 1100 nach dem Ende eines Kurzschlussimpulses zu beschädigen oder zu zerstören. Dies vergrößert die Anzahl der Anwendungen, für die das Leistungsbauelement 1100 verwendet werden kann.
  • 12 zeigt eine weitere Ausführungsform eines Leistungshalbleiterbauelements 1200 mit einer in der Driftzone 135 gebildeten stufenlosen Region 1210 mit verringerter Ladungsträgerkonzentration. Die Region 1210 ist insofern stufenlos, als keine abrupten Änderungen der Ladungsträger-Lebensdauer in der Region 1210 vorliegen. Stattdessen besitzt die stufenlose Region 1210 in der vertikalen Richtung wie durch die Linie X angegeben eine kontinuierlich zunehmende Ladungsträger-Lebensdauer. Die Verringerung der Ladungsträger-Lebensdauer ist am deutlichsten in der Nähe des zwischen der Body-Region 105 und der Driftzone 135 gebildeten p-n-Übergangs, mit einer allmählichen Zunahme in der vertikalen Richtung zu dem Bauelementekollektor hin. Auf diese Weise wird die Dioden-RRC verringert, ohne die Emittereffizienz zu beeinträchtigen wie hier zuvor beschrieben wurde. Die stufenlose Region 1210 kann approximativ durch mehrere lokale Ladungsträgerverringerungen oder durch eine allmähliche oder stufenweise Abnahme der Bestrahlungsenergie gebildet werden. Die gestrichelte Linie in 8 zeigt ein Beispiel für ein entsprechendes Ladungsträger-Lebensdauerprofil.
  • 13 zeigt eine weitere Ausführungsform eines Leistungshalbleiterbauelements 1300, bei dem die lokalen Regionen 1310, 1320 mit Ladungsträgerverringerung in der Nähe der vorderseitigen p-n-Übergangsseite mit einer stufenlosen Region 1330 mit verringerter Ladungsträgerkonzentration kombiniert sind. Die stufenlose Region 1330 kann wieder wie oben besprochen durch mehrere Regionen erzeugt werden. Diese Ausführungsform nähert sich dem charakteristischen Profil einer Diode mit homogener Verteilung der Ladungsträger-Lebensdauer für einen RC-IGBT im Diodenmodus trotz des durch die p+-Region 115 erzeugten starken Emitters. Abhängig von dem Ort der stufenlosen Region 1330 mit verringerter Ladungsträgerkonzentration kann jedes beliebige geeignete Diodenprofil mit einer homogenen Ladungsträger-Lebensdauerverteilung angenähert werden.

Claims (24)

  1. Halbleiterbauelement, umfassend: einen Bipolartransistor mit isoliertem Gate mit einer Body-Region (105) eines ersten Leitfähigkeitstyps, einem zur Body-Region (105) benachbarten Gate (125), einer ersten stark dotierten Kontaktregion (115) des ersten Leitfähigkeitstyps, die in der Body-Region (105) und in Kontakt mit einer oberen Kontaktschicht (120) angeordnet ist, eine Driftzone (135) eines zweiten Leitfähigkeitstyps, die unter der Body-Region (105) angeordnet ist, und eine zweite stark dotierte Kontaktregion (140) des ersten Leitfähigkeitstyps, die zwischen der Driftzone (135) und einer unteren Kontaktschicht (145) angeordnet ist; eine Diode mit einer mindestens teilweise durch die Body-Region (105) gebildeten Anode und einer mindestens teilweise durch eine oder mehrere in der zweiten stark dotierten Kontaktregion (140) gebildete Regionen (150) des zweiten Leitfähigkeitstyps gebildeten Kathode; und eine in der Driftzone (135) gebildete Bestrahlungszone (160, 560, 660, 760), wobei die Bestrahlungszone (160, 560, 660, 760) mindestens zwei Bereichsenderegionen (162, 166, 562, 566, 662, 666, 772, 776, 784) und eine erste Region (164, 564, 664, 774) mit verringerter Ladungsträger-Lebensdauer, die zwischen benachbarten Bereichsenderegionen (162, 166, 562, 566, 662, 666, 772, 776) angeordnet ist und eine zweite Region (168, 568, 668, 786) mit verringerter Ladungsträger-Lebensdauer, die zwischen einer Oberfläche der Driftzone (135), durch welche die Bestrahlungszone gebildet ist, und der der Oberfläche am nächsten kommenden Bereichsenderegion (166, 566, 666, 784) angeordnet ist, umfasst, wobei die Regionen (164, 168, 564, 568, 664, 668, 774, 786) mit verringerter Ladungsträger-Lebensdauer und die Bereichsenderegionen (162, 166, 562, 566, 662, 666, 772, 776, 784) jeweils eine Ladungsträger-Lebensdauer aufweisen, die kleiner als die einer nichtbestrahlten Region der Driftzone (135) ist.
  2. Halbleiterbauelement nach Anspruch 1, wobei die Ladungsträger-Lebensdauer der am nächsten bei der Body-Region (105) angeordneten Bereichsenderegion (162, 566, 662, 772) kleiner als die Ladungsträger-Lebensdauer der am nächsten bei der zweiten stark dotierten Kontaktregion (140) angeordneten Bereichsenderegion (166, 562, 666, 784) ist.
  3. Halbleiterbauelement nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Ladungsträger-Lebensdauer der am nächsten bei der Body-Region (105) angeordneten Bereichsenderegion (162, 566, 662, 772) ungefähr dieselbe wie die Ladungsträger-Lebensdauer der am nächsten bei der zweiten stark dotierten Kontaktregion (140) angeordneten Bereichsenderegion (166, 562, 666, 784) ist.
  4. Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Ladungsträger-Lebensdauer der am nächsten bei der Body-Region (105) angeordneten ersten Region (164, 568, 664, 774) mit verringerter Ladungsträger-Lebensdauer höher als die Ladungsträger-Lebensdauer der am nächsten bei der zweiten stark dotierten Kontaktregion (140) angeordneten zweiten Region (168, 564, 668, 786) mit verringerter Ladungsträger-Lebensdauer ist.
  5. Halbleiterbauelement nach Anspruch 1, wobei die Ladungsträger-Lebensdauer der am nächsten bei der Body-Region (105) angeordneten Bereichsenderegion (162, 566, 662, 772) höher als die Ladungsträger-Lebensdauer der am nächsten bei der zweiten stark dotierten Kontaktregion (140) angeordneten Bereichsenderegion (166, 562, 666, 784) ist.
  6. Halbleiterbauelement nach Anspruch 5, wobei die Ladungsträger-Lebensdauer der am nächsten bei der Body-Region (105) angeordneten ersten Region (164, 568, 664, 774) mit verringerter Ladungsträger-Lebensdauer höher als die Ladungsträger-Lebensdauer der am nächsten bei der zweiten stark dotierten Kontaktregion (140) angeordneten zweiten Region (168, 564, 668, 786) mit verringerter Ladungsträger-Lebensdauer ist.
  7. Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Bestrahlungszone (160, 660) auf einen Bereich in der Driftzone (135), worin die Diode aktiv ist, begrenzt ist.
  8. Halbleiterbauelement nach Anspruch 7, wobei die eine bzw. die mehreren Regionen (150) des zweiten Leitfähigkeitstyps, die in der zweiten stark dotierten Kontaktregion (140) gebildet sind, auf einen Bereich in der zweiten stark dotierten Kontaktregion (140), der durch die Bestrahlungszone (160, 660) überdeckt wird, begrenzt sind.
  9. Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 8, ferner mit einer Feldstoppzone (910) des zweiten Leitfähigkeitstyps, die zwischen der zweiten stark dotierten Kontaktregion (140) und der am nächsten bei der zweiten stark dotierten Kontaktregion (140) angeordneten Bereichsenderegion (166, 562, 666, 784) angeordnet ist.
  10. Halbleiterbauelement nach Anspruch 9, ferner mit einer oder mehreren lateral begrenzten Zonen (1010) des ersten Leitfähigkeitstyps, die in der Feldstoppzone (910) über je der in der zweiten stark dotierten Kontaktregion (140) gebildeten Region (150) des zweiten Leitfähigkeitstyps eingebettet sind.
  11. Halbleiterbauelement, umfassend: einen Body (105) eines ersten Leitfähigkeitstyps mit einer Sourceregion (110) und einem Kanal, wobei sich der Body (105) in Kontakt mit einer oberen Kontaktschicht (120) befindet; ein an den Kanal angrenzend angeordnetes Gate (125); eine Driftzone (135) eines zweiten Leitfähigkeitstyps, die zwischen dem Body (105) und einer unteren Kontaktschicht (145) angeordnet ist; eine integrierte Freilaufdiode; und eine Region (1210, 1330) mit verringerter Ladungsträgerkonzentration, die in der Driftzone (135) gebildet ist und in der vertikalen Richtung eine kontinuierlich zunehmende Ladungsträger-Lebensdauer aufweist dergestalt, dass die Ladungsträger-Lebensdauer in der Nähe des Body (105) am niedrigsten und in der Nähe der unteren Kontaktschicht (145) am höchsten ist.
  12. Halbleiterbauelement nach Anspruch 11, wobei die Region (1210, 1330) mit verringerter Ladungsträgerkonzentration auf einen Bereich in der Driftzone (135), in dem die integrierte Freilaufdiode aktiv ist, begrenzt ist.
  13. Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 11 bis 12, ferner mit mindestens einer über der Region (1210, 1330) mit verringerter Ladungsträgerkonzentration gebildeten zusätzlichen Region (1310, 1320) mit verringerter Ladungsträgerkonzentration, wobei die mindestens eine zusätzliche Region (1310, 1320) mit verringerter Ladungsträgerkonzentration auf einen Bereich in der Driftzone (135), in welchem die integrierte Freilaufdiode aktiv ist, begrenzt ist.
  14. Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterbauelements, aufweisend: Bilden eines Bipolartransistors mit isoliertem Gate in einem Halbleitersubstrat mit einer Body-Region (105) des ersten Leitfähigkeitstyps, einem zur Body-Region (105) benachbarten Gate (125), einer ersten stark dotierten Kontaktregion (115) des ersten Leitfähigkeitstyps, die in der Body-Region (105) und in Kontakt mit einer oberen Kontaktschicht (120) angeordnet ist, eine Driftzone (135) eines zweiten Leitfähigkeitstyps, die unter der Body-Region (105) angeordnet ist, und eine zweite stark dotierte Kontaktregion (140) des ersten Leitfähigkeitstyps, die zwischen der Driftzone (135) und einer unteren Kontaktschicht (145) angeordnet ist; Bilden einer Diode mit einer mindestens teilweise durch die Body-Region (105) gebildeten Anode und einer mindestens teilweise durch eine oder mehrere in der zweiten stak dotierten Kontaktregion (140) gebildete Regionen (150) des zweiten Leitfähigkeitstyps gebildeten Kathode; und Bestrahlen der Driftzone (135), um mindestens zwei Bereichsenderegionen (162, 166, 562, 566, 662, 666, 772, 776, 784) in der Driftzone (135) und eine erste Region (164, 564, 664, 774) mit verringerter Ladungsträger-Lebensdauer, die zwischen benachbarten Bereichsenderegionen (162, 166, 562, 566, 662, 666, 772, 776) angeordnet ist und eine zweite Region (168, 568, 668, 786) mit verringerter Ladungsträger-Lebensdauer, die zwischen einer Oberfläche der Driftzone (135), wohindurch die Driftzone (135) bestrahlt wird, und der der Oberfläche am nächsten kommenden Bereichsenderegion (166, 566, 666, 784) angeordnet ist, zu bilden, wobei die Regionen (164, 168, 774, 786) mit verringerter Ladungsträger-Lebensdauer und die Bereichsenderegionen (162, 166, 562, 566, 662, 666, 772, 776, 784) jeweils eine Ladungsträger-Lebensdauer aufweisen, die kleiner als die einer nichtbestrahlten Region der Driftzone (135) ist.
  15. Verfahren nach Anspruch 14, wobei das Bestrahlen der Driftzone Folgendes umfasst: Bestrahlen einer Rückseite des Halbleitersubstrats, um eine der Bereichsenderegionen (162, 566, 662, 772) in der Driftzone zu bilden, die dem Body (105) am nächsten kommt; und Bestrahlen der Rückseite des Halbleitersubstrats, um eine andere der Bereichsenderegionen (166, 562, 666, 784) in der Driftzone (135) zu bilden, die der zweiten stark dotierten Kontaktregion (140) am nächsten kommt.
  16. Verfahren nach Anspruch 14, wobei das Bestrahlen der Driftzone Folgendes umfasst: Bestrahlen einer Vorderseite des Halbleitersubstrats, um eine der Bereichsenderegionen (162, 566, 662, 772) in der Driftzone zu bilden, die dem Body (105) am nächsten kommt; und Bestrahlen der Vorderseite des Halbleitersubstrats, um eine andere der Bereichsenderegionen (166, 562, 666, 784) in der Driftzone (135) zu bilden, die der zweiten stark dotierten Kontaktregion (140) am nächsten kommt.
  17. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 16, wobei das Bestrahlen der Driftzone das Bestrahlen des Halbleitersubstrats dergestalt umfasst, dass die Ladungsträger-Lebensdauer der am nächsten bei der Body-Region (105) angeordneten Bereichsenderegion (162, 566, 662, 772) kleiner als die Ladungsträger-Lebensdauer der am nächsten bei der zweiten stark dotierten Kontaktregion (140) angeordneten Bereichsenderegion (166, 562, 666, 784) ist.
  18. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 16, wobei das Bestrahlen der Driftzone das Bestrahlen des Halbleitersubstrats dergestalt umfasst, dass die Ladungsträger-Lebensdauer der am nächsten bei der Body-Region (105) angeordneten Bereichsenderegion (162, 566, 662, 772) höher als die Ladungsträger-Lebensdauer der am nächsten bei der zweiten stark dotierten Kontaktregion (140) angeordneten Bereichsenderegion (166, 562, 666, 784) ist.
  19. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 18, ferner mit dem Schritt des Bildens einer Feldstoppzone (910) des zweiten Leitfähigkeitstyps, die zwischen der zweiten stark dotierten Kontaktregion (140) und der am nächsten bei der zweiten stark dotierten Kontaktregion (140) angeordneten Bereichsenderegion (166, 784) angeordnet ist.
  20. Verfahren nach Anspruch 19, ferner mit dem Schritt des Bildens einer oder mehrerer lateral begrenzter Zonen (1010) des ersten Leitfähigkeitstyps in der Feldstoppzone (910) über jeder Region (150) des zweiten Leitfähigkeitstyps, die in der zweiten stark dotierten Kontaktregion (140) gebildet ist.
  21. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 20, wobei das Bestrahlen der Driftzone das Bestrahlen der Driftzone in einem Bereich, worin die Diode aktiv ist, umfasst.
  22. Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterbauelements, mit den folgenden Schritten: Bilden eines Bipolartransistors mit isoliertem Gate in einem Halbleitersubstrat mit einer Body-Region (105) des ersten Leitfähigkeitstyps, einem zur Body-Region (105) benachbarten Gate (125), einer ersten stark dotierten Kontaktregion (115) des ersten Leitfähigkeitstyps, die in der Body-Region (105) und in Kontakt mit einer oberen Kontaktschicht (120) angeordnet ist, eine Driftzone (135) eines zweiten Leitfähigkeitstyps, die unter der Body-Region (105) angeordnet ist, und eine zweite stark dotierte Kontaktregion (140) des ersten Leitfähigkeitstyps, die zwischen der Driftzone (135) und einer unteren Kontaktschicht (145) angeordnet ist; Bilden einer Diode mit einer mindestens teilweise durch die Body-Region (105) gebildeten Anode und einer mindestens teilweise durch eine oder mehrere in der zweiten stark dotierten Kontaktregion (140) gebildete Regionen (150) des zweiten Leitfähigkeitstyps gebildeten Kathode; und Bilden einer Region (1210, 1330) mit verringerter Ladungsträgerkonzentration in der Driftzone (135), die in der vertikalen Richtung eine kontinuierlich zunehmende Ladungsträger-Lebensdauer aufweist, dergestalt, dass die Ladungsträger-Lebensdauer in der Nähe des Body (105) am niedrigsten und in der Nähe der unteren Kontaktschicht (145) am höchsten ist.
  23. Verfahren nach Anspruch 22, wobei das Bilden der Region mit verringerter Ladungsträgerkonzentration in der Driftzone das Bilden der Region (1210, 1330) mit verringerter Ladungsträgerkonzentration in einem Bereich der Driftzone (135), worin die Diode aktiv ist, umfasst.
  24. Verfahren nach Anspruch 23, ferner mit dem Schritt des Bildens mindestens einer zusätzlichen Region (1310, 1320) mit verringerter Ladungsträgerkonzentration über der Region (1330) mit verringerter Ladungsträgerkonzentration in einem Bereich der Driftzone (135), worin die Diode aktiv ist.
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