DE102009029692A1 - Robustes Leistungshalbleiterbauelement - Google Patents

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Abstract

Beschrieben werden ein Leistungs-IGBT und eine Leistungsdiode, die jeweils eine Basiszone und eine in der Basiszone angeordnete Feldstoppzone aufweisen, sowie ein Verfahren zur Herstellung einer Halbleiterbauelementstruktur.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Leistungshalbleiterbauelement, insbesondere ein bipolares Leistungshalbleiterbauelement.
  • Bipolare Leistungshalbleiterbauelements, wie z. B. Leistungs-IGBT oder Leistungsdioden besitzen eine – üblicherweise niedrig dotierte – Basiszone, die mit einer weiteren Halbleiterzone einen pn-Übergang bildet. Das Bauelement sperrt, wenn dieser pn-Übergang durch Anlegen einer Sperrspannung in Sperrrichtung gepolt ist. In diesem Fall bildet sich in der Basiszone eine Raumladungszone aus, die sich ausgehend von dem pn-Übergang um so weiter in die Basiszone hinein erstreckt, je höher die anliegende Sperrspannung ist und je geringer die Dotierung der Basiszone ist.
  • Solche Leistungshalbleiterbauelemente sollen erstens eine hohe dynamische Robustheit besitzen, sollen also in der Lage sein, auch hohe Ströme schnell und sicher abzuschalten; sollen zweitens eine hohe statische Spannungsfestigkeit besitzen; und sollen drittens auch in der Lage sein, nach Auftreten eines Avalanche-Durchbruchs einen Avalanchestrom zu führen, ohne dabei zerstört zu werden.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Leistungshalbleiterbauelement, das diese Eigenschaften besitzt, und ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Leistungshalbleiterbauelements zur Verfügung zu stellen.
  • Diese Aufgabe wird durch einen Leistungs-IGBT gemäß Anspruch 1, eine Leistungsdiode gemäß Anspruch 11 und durch Verfahren gemäß der Ansprüche 15 und 19 gelöst. Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand von Unteransprüchen.
  • Ein Aspekt der Erfindung betrifft einen Leistungs-IGBT, der aufweist: einen Halbleiterkörper mit einer ersten und einer zweiten Seite und einem Rand und mit einer Innenzone und einer sich an die Innenzone in einer lateralen Richtung des Halbleiterköpers anschließenden und an den Rand angrenzenden Randzone; eine Basiszone eines ersten Leitungstyps, die in der wenigstens einen Innenzone und der wenigstens einen Randzone angeordnet ist; eine in einer vertikalen Richtung des Halbleiterkörpers benachbart zu der Basiszone angeordnete erste Emitterzone eines zu dem ersten Leitungstyp komplementären zweiten Leitungstyps; eine Feldstoppzone des ersten Leitungstyps, die in der Basiszone angeordnet ist und die einen ersten Feldstoppzonenabschnitt mit einer ersten Dotierstoffdosis in der Randzone und einen zweiten Feldstoppzonenabschnitt mit einer zweiten Dotierstoffdosis in der Innenzone aufweist, wobei die erste Dotierstoffdosis höher als die zweite Dotierstoffdosis ist.
  • Ein zweiter Aspekt betrifft eine Leistungsdiode, die aufweist: einen Halbleiterkörper mit einer ersten und einer zweiten Seite und einem Rand und mit einer Innenzone und einer sich an die Innenzone in einer lateralen Richtung des Halbleiterköpers anschließenden und an den Rand angrenzenden Randzone; eine Basiszone eines ersten Leitungstyps, die in der wenigstens einen Innenzone und der wenigstens einen Randzone angeordnet ist; eine in einer vertikalen Richtung benachbart zu der Basiszone angeordnete erste Emitterzone des ersten Leitungstyps in der Innenzone, die eine höhere Dotierungskonzentration als die Basiszone aufweist; eine in der vertikalen Richtung benachbart zu der Basiszone angeordnete Feldstoppzone des ersten Leitungstyps in der Randzone, die eine höhere Dotierungskonzentration als die Basiszone und eine geringere Dotierungskonzentration als die Emitterzone aufweist.
  • Ein weiterer Aspekt betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Halbleiterbauelementstruktur in einem Halbleiterkörper, der eine erste und eine zweite Seite aufweist, wobei das Verfahren zur Herstellung von zwei unterschiedlich dotierten Halbleiterzonen des gleichen Leistungstyps aufweist: Durchführen einer ersten Implantation, bei der Dotierstoffatome eines ersten Leitungstyps über eine der Seiten ganzflächig in den Halbleiterkörper implantiert werden; Herstellen einer Maske auf der einen Seite, die die eine Seite teilweise freilässt; Entfernen wenigstens eines Teils der implantierten Dotierstoffatome durch Abtragen des Halbleiterkörpers ausgehend von der einen der Hauptseiten in dem durch die Maske freigelassenen Bereich; Entfernen der Maske, wobei vor oder nach Entfernen der Maske eine zweite Implantation durchgeführt wird, bei der Dotierstoffatome des ersten Leitungstyps über die eine der Seiten in den Halbleiterkörper implantiert werden.
  • Beispiele werden nachfolgend unter Bezugnahme auf Figuren erläutert. Der Schwerpunkt liegt dabei auf der Erläuterung des Grundprinzips. In den Figuren sind somit lediglich die zum Verständnis dieses Grundprinzips notwendigen Schaltungskomponenten bzw. Signale dargestellt. In den Figuren bezeichnen, sofern nicht anders angegeben, gleiche Bezugszeichen gleiche Teile mit gleicher Bedeutung.
  • 1 veranschaulicht ein erstes Beispiel eines Leistungs-IGBT, der einen Halbleiterkörper mit einer Innenzone und einer Randzone aufweist, anhand eines Querschnitts durch den Halbleiterkörper.
  • 2 veranschaulicht einen Leistungs-IGBT mit Trenchtransistorzellen.
  • 3 veranschaulicht ein erstes Beispiel eines Randabschlusses im Bereich der Randzone.
  • 4 veranschaulicht ein zweites Beispiel eines Randabschlusses im Bereich der Randzone.
  • 5 veranschaulicht ein Verfahren zur Herstellung einer Feldstoppzone mit zwei unterschiedlich dotierten Feldstoppzonenabschnitten eines Leistungs-IGBT anhand von Querschnitten durch einen Halbleiter während verschiedener Verfahrensschritte.
  • 6 veranschaulicht ein Beispiel einer Leistungsdiode anhand eines Querschnitts durch einen Halbleiterkörper.
  • 7 veranschaulicht ein Verfahren zur Herstellung einer Emitterzone und einer Feldstoppzone einer Leistungsdiode anhand von Querschnitten durch einen Halbleiterkörper während verschiedener Verfahrensschritte.
  • 1 veranschaulicht ein Beispiel eines Leistungs-IGBT anhand einer vertikalen Querschnittsdarstellung. Dieser Leistungs-IGBT weist einen Halbleiterkörper 100 mit einer ersten Seite 101, die nachfolgend als Vorderseite bezeichnet wird, und einer zweiten Seite 102, die nachfolgend als Rückseite bezeichnet wird, auf. Die Vorder- und Rückseite 101, 102 begrenzen den Halbleiterkörper 100 in einer vertikalen Richtung. In lateraler Richtung ist der Halbleiterkörper durch einen Rand 103 begrenzt, der in dem dargestellten Beispiel senkrecht zu der Vorder- und Rückseite 101, 102 verläuft, der jedoch auch abgeschrägt gegenüber der Vorderseite 101 bzw. der Rückseite 102 verlaufen kann (nicht dargestellt).
  • Der Halbleiterkörper 100 weist eine Randzone 112 auf, die in lateraler Richtung des Halbleiterkörpers 100 an den Rand 103 angrenzt und an die sich in lateraler Richtung an einer dem Rand 103 gegenüberliegenden Seiten an die Innenzone 111 des Halbleiterkörpers 100 anschließt. In einer senkrecht zu der in 1 dargestellten Schnittebene verlaufenden Ebene um gibt die Randzone 112 die Innenzone 111 vollständig. Der Halbleiterkörper 100 kann die Geometrie einer Kreisscheibe besitzen, der Rand 103 bzw. die Randzone 112 besitzen dann eine kreisringförmige Geometrie. Darüber hinaus kann der Halbleiterkörper 100 auch jede beliebige andere scheibenförmige Geometrie, beispielsweise eine rechteckscheibenförmige Geometrie besitzen.
  • Der IGBT weist eine Basiszone 25 eines ersten Leitungstyps auf, die sich in lateraler Richtung des Halbleiterkörpers über die Innenzone 111 und die Randzone 112 erstreckt. Diese Basiszone 25 ist eine n-dotierte Halbleiterzone, wenn der IGBT ein n-Kanal-IGBT ist, und eine p-dotierte Halbleiterzone, wenn der IGBT ein p-Kanal-IGBT ist. Eine Dotierungskonzentration dieser Basiszone 25 liegt beispielsweise im Bereich zwischen 1012 cm–3 und 1015 cm–3, und kann insbesondere zwischen 1013 cm–3 und 1014 cm–3 liegen. Die Dotierung der Basiszone 25 resultiert beispielsweise aus einer Grunddotierung, die der Halbleiterkörper 100 besitzt, bevor weitere, nachfolgend noch erläuterte Halbleiterzonen des IGBT hergestellt werden.
  • In der Innenzone 111 weist der IGBT ein Transistorzellenfeld mit mehreren jeweils gleichartig aufgebauten Transistorzellen auf. Jede diese Transistorzellen weist eine Sourcezone 26 des ersten Leitungstyps, die auch als Emitterzone bezeichnet wird, und eine zwischen der Sourcezone 26 und der Basiszone 25 angeordnete Bodyzone 27 eines zu dem ersten Leitungstyp komplementären zweiten Leitungstyps auf. Zur Steuerung eines leitenden Kanals in der Bodyzone 27 zwischen der Sourcezone 26 und der Basiszone 25 ist eine Gateelektrode 31 vorhanden, die durch ein Gatedielektrikum 32 dielektrisch gegenüber dem Halbleiterkörper 100 isoliert ist und die benachbart zu der Bodyzone 27 angeordnet ist. Diese Gateelektrode 31 ist allen Transistorzellen gemeinsam und ist in dem dargestellten Beispiel als planare Gateelektrode realisiert, die oberhalb der Vorderseite 101 des Halbleiterkörpers angeordnet ist. Die Sourcezonen 26 der einzelnen Transistorzellen sind durch eine erste Anschlusselektrode 41 kontaktiert, die die Sourcezonen 26 und die Bodyzonen 27 in dem dargestellten Beispiel kurzschließt und die einen Sourceanschluss bzw. einen ersten Emitteranschluss E des Leistungs-IGBT bildet.
  • Es sei darauf hingewiesen, dass das Vorsehen von Transistorzellen mit einer planaren Gateelektrode lediglich als Beispiel zu verstehen ist und dass selbstverständlich Transistorzellen mit einer beliebigen anderen Geometrie der Gateelektrode vorgesehen werden können, wie z. B. Trenchtransistorzellen. 2 zeigt anhand eines Querschnitts durch den Halbleiterkörper 100 ein Beispiel solcher Trenchtransistorzellen. Bei diesen Trenchtransistorzellen ist die Gateelektrode 31 in Gräben angeordnet, die sich in vertikaler Richtung des Halbleiterkörpers 100 ausgehend von der Vorderseite 101 durch die Sourcezone 26 und die Bodyzone 27 bis in die Basiszone 25 erstrecken, und ist durch das Gatedielektrikum 32 dielektrisch gegenüber dem Halbleiterkörper 100 isoliert.
  • Bezug nehmend auf 1 endet das Transistorzellenfeld in lateraler Richtung des Halbleiterkörpers 100 im Übergangsbereich zwischen der Innenzone 111 und der Randzone 112, und damit beabstandet zu dem Rand 103. Die Transistorzellen sind in dem dargestellten Bespiel im Bereich der Vorderseite 101 des Halbleiterkörpers 100 in der Innenzone 111 angeordnet. Das Halbleiterbauelement weist einen Randabschluss 50 auf, der in der Randzone 112 angeordnet ist und der in 1 lediglich schematisch dargestellt ist. Dieser Randabschluss kann ein beliebiger, für Leistungshalbleiterbauelemente geeigneter Randabschluss sein.
  • Bezug nehmend auf 3 kann dieser Randabschluss 50 beispielsweise sogenannte Feldringe 51 umfassen die die Innenzone 111 bzw. das Transistorzellenfeld in lateraler Richtung des Halbleiterkörpers 100 ringförmig umschließen. Diese Feld ringe 51 sind dotierte Halbleiterzonen des zu dem Dotierungstyp der Basiszone 25 komplementären Leitungstyps und sind in Richtung des Randes 103 beabstandet zueinander angeordnet im Bereich der Vorderseite 101 angeordnet. Oberhalb dieser Feldringe 51 kann eine Passivierungsschicht 53, wie z. B. eine Oxidschicht, auf die Vorderseite 101 des Halbleiterkörpers aufgebracht sein. Optional weist der Randabschluss 50 weiterhin Feldplatten 54 auf, die jeweils einen der Feldringe 51 kontaktieren und die auf oder in der Passivierungsschicht 53 angeordnet sind. Bei dem in 3 dargestellten Randabschluss ist an jeden der Feldringe 51 eine solche Feldplatte 54 angeschlossen. Selbstverständlich besteht auch die Möglichkeit, solche Feldplatten nur im Zusammenhang mit einzelnen der Feldringe vorzusehen.
  • Optional umfasst der Randabschluss 50 außerdem einen Kanalstopper (Channelstopper), der in lateraler Richtung zwischen dem Rand 103 und dem am nächsten zu dem Rand 103 liegenden Feldring 51 angeordnet ist. Dieser Kanalstopper ist eine Halbleiterzone des gleichen Leitungstyps wie die Basiszone 25, ist jedoch höher dotiert. Entsprechend der Feldringe 51 umgibt der Kanalstopper 52 das Transistorzellenfeld in lateraler Richtung des Halbleiterkörpers vollständig.
  • Ein weiteres Beispiel eines Randabschlusses 50 ist in 4 dargestellt. Dieser Randabschluss weist im Bereich der Vorderseite 101 eine sogenannte VLD-Zone (VLD = Variation of Lateral Doping) auf. Dies ist eine Halbleiterzone des zweiten Leitungstyps, deren Dotierungskonzentration in Richtung des Randes 103 kleiner wird und/oder deren Abmessungen in vertikaler Richtung mit kleiner werdendem Abstand zu dem Rand 103 kleiner werden. Diese VLD-Zone umgibt das Transistorzellenfeld in lateraler Richtung des Halbleiterkörpers 100 vollständig. Optional ist oberhalb dieser VLD-Zone eine Passivierungsschicht 53 auf die Vorderseite 101 des Halbleiterkörpers aufgebracht. Entsprechend dem anhand von 4 erläuterten Randabschluss mit Feldringen ist optional zwischen der VLD-Zone 55 und dem Rand 103 ein Kanalstopper 52 vorhanden.
  • Es sei darauf hingewiesen, dass die Randabschlüsse gemäß der 3 und 4 lediglich zum besseren Verständnis dargestellt sind und dass selbstverständlich beliebige weitere für Leistungshalbleiterbauelemente geeignete Randabschlüsse bei dem Leistungs-IGBT verwendet werden können, wie z. B. JTE-Randabschlüsse (JTE = Junction Termination Extension) oder aber auch abgeschrägte Ränder.
  • Bezug nehmend auf 1 weist der IGBT eine zweite Emitterzone 22 auf, die wenigstens in der Innenzone 111 angeordnet ist und die sich in dem dargestellten Beispiel an die zweite Seite 102 anschließt. Diese weitere Emitterzone, die auch als Drainzone oder Kollektorzone bezeichnet wird, ist bei einem n-Kanal-IGBT p-dotiert und bildet den p-Emitter des Bauelements. Diese zweite Emitterzone ist durch eine zweite Anschlusselektrode 42 bzw. zweite Emitterelektrode kontaktiert, die auf die Rückseite 102 des Halbleiterkörpers 100 aufgebracht ist. Bei einem n-Kanal-IGBT wird diese zweite Emitterelektrode auch als Kollektor K bezeichnet.
  • In der Basiszone 25 ist benachbart zu der zweiten Emitterzone 22 eine Feldstoppzone vorhanden, die zwei unterschiedlich dotierte Feldstoppzonenabschnitte aufweist: einen ersten Feldstoppzonenabschnitt 23 in der Innenzone 111 und einen zweiten Feldstoppzonenabschnitt 24 in der Randzone 112. Der erste Feldstoppzonenabschnitt 23 schließt sich in dem dargestellten Beispiel unmittelbar an die zweite Emitterzone 22 an, kann jedoch auch beabstandet zu der zweiten Emitterzone 22 angeordnet sein. Die Feldstoppzone ist in diesem Fall allerdings so realisiert, dass sie wesentlich näher an der zweiten Emitterzone 22 als an den Bodyzonen 27 des Transistorzellenfeldes liegt. Ein Abstand zwischen der Feldstoppzone 23, 24 und den Bodyzonen 27 ist hierbei beispielsweise 5-mal bis 10-mal so groß, wie ein Abstand zwischen der Feldstoppzone 23, 24 und der zweiten Emitterzone 22.
  • Der erste Feldstoppzonenabschnitt 23 ist niedriger dotiert als der zweite Feldstoppzonenabschnitt 24 bzw. besitzt in vertikaler Richtung eine niedrigere Dotierstoffdosis als der zweite Feldstoppzonenabschnitt 24. Die Dotierstoffdosis (Einheit: cm–2) entspricht dabei dem räumlichen Integral der Dotierungskonzentration (Einheit: cm–3) in vertikaler Richtung des Halbleiterkörpers 100. Die Feldstoppzone 23, 24 kann durch Implantation von Dotierstoffatomen in einen bereits eine Grunddotierung aufweisenden Abschnitt des Halbleiterkörpers 100 erfolgen. Die Grunddotierung entspricht hierbei beispielsweise der späteren Dotierung der Basiszone 25. Die Dotierstoffdosis der Feldstoppzone setzt sich dann aus der bereist vorhandenen Dotierstoffdosis und der zusätzlich eingebrachten Implantationsdosis zusammen.
  • Die Dotierstoffdosis D24 des zweiten Feldstoppzonenabschnitts 24 beträgt beispielsweise zwischen 1·1012 cm–2 und 5·1013 cm–2 oder zwischen 1·1012 cm–2 und 1013 cm–2 und insbesondere zwischen 2·1012 cm–2 und 1013 cm–2. Ein Verhältnis zwischen der höheren Dotierstoffdosis D24 des zweiten Feldstoppzonenabschnitts 24 und der niedrigeren Dotierstoffdosis D23 des ersten Feldstoppzonenabschnitts 23 beträgt beispielsweise zwischen 1,5 und 5 (D24/D23 = 1,5 ... 5). Die Dotierstoffdosis des ersten Feldstoppzonenabschnitts 23 beträgt beispielsweise das 0,3-fache bis 5-fache der Durchbruchsladung des Halbleitermaterials der Feldstoppzone bzw. des Halbleiterkörpers, wie z. B. Silizium.
  • Die Dotierstoffdosis der zweiten Emitterzone 22 im Bereich der Innenzone 111 beträgt beispielsweise einige 1011 cm–2 bis 1015 cm–2.
  • Die Dotierungskonzentrationen der zweiten Emitterzone 22 sowie des ersten und zweiten Feldstoppzonenabschnitts 23, 24 sind abhängig von den Abmessungen dieser Halbleiterzonen in vertikaler Richtung. Eine Randkonzentration des zweiten Emitters 22 beträgt beispielsweise zwischen 1016 cm–3 und 1018 cm–3. Im Übergangsbereich zu der Feldstoppzone 23, 24 beträgt eine Schnittpunktkonzentration beispielsweise zwischen 1014 cm–3 und 1016 cm–3.
  • Die Dotierungsverläufe in der Basiszone 25 sowie dem ersten Feldstoppzonenabschnitt 23 und der zweiten Emitterzone 22 sind im rechten Teil der 1 schematisch dargestellt. Die Dotierungsverläufe in der Basiszone 25 und dem höher dotierten zweiten Feldstoppzonenabschnitt 24 sind im linken Teil der 1 schematisch dargestellt.
  • In dem in 1 dargestellten Beispiel endet die zweite Emitterzone 22 in lateraler Richtung des Halbleiterkörpers im Übergangsbereich zwischen der Innenzone 111 und der Randzone 112, also noch vor dem Rand 103 und ist damit im wesentlichen auf die Innenzone 111 begrenzt. Wie in 1 dargestellt ist, kann die zweite Emitterzone 22 in lateraler Richtung noch innerhalb der Innenzone 111 also innerhalb der Transistorzellen enden. Die Innenzone ist in diesem Fall durch den Bereich des Halbleiterkörpers 100 definiert, in dem aktive Transistorzellen des Transistorzellenfeldes vorhanden sind. Eine Transistorzelle, wie sie in 1 am Rand des Zellenfeldes angeordnet ist und die keine Sourcezone aufweist, ist keine solche aktive Transistorzelle.
  • Die Funktionsweise des anhand von 1 dargestellten Leistungs-IGBT wird nachfolgend erläutert. Zu Zwecken der Erläuterung sei angenommen, dass der IGBT ein n-Kanal-IGBT ist, dass also die Basiszone 25, die Sourcezone 26 und die Feldstoppzone 23, 24 n-dotierte Halbleiterzonen und dass die Bodyzone 27 und die zweite Emitterzone bzw. Drainzone 22 p-dotierte Halbleiterzonen sind. Die nachfolgende Erläuterung gilt in entsprechender Weise auch für einen IGBT mit komplementär dotierten Halbleiterzonen, wobei in diesem Fall die Vorzeichen bzw. Polungen der nachfolgenden genannten Potentiale bzw. Spannungen zu vertauschen sind.
  • Der IGBT leitet, wenn eine positive Spannung zwischen Kollektor K und Emitter E anliegt und wenn an der Gateelektrode 31 ein Ansteuerpotenzial anliegt, das zur Ausbildung eines leitenden Kanals in der Bodyzone 27 zwischen der Sourcezone 26 und der Basiszone 25 geeignet ist. Bei leitend angesteuertem IGBT werden Elektronen aus der Sourcezone 26 über den Kanal in der Bodyzone 27 und Löcher aus der zweiten Emitterzone 22 in die Basiszone 25 emittiert. Das Bauelement sperrt, wenn zwischen Kollektor K und Emitter E eine positive Spannung anliegt, wenn jedoch kein zur Ausbildung eines leitenden Kanals in der Bodyzone 27 geeignetes Ansteuerpotenzial an der Gateelektrode 31 anliegt. In diesem Fall breitet sich eine Raumladungszone ausgehend von dem pn-Übergang zwischen der Bodyzone 27 und der Basiszone 25 in vertikaler Richtung in der Basiszone 25 aus. Die statische Spannungsfestigkeit des Bauelements ist dabei maßgeblich bestimmt durch die Abmessungen der Basiszone 25 in vertikaler Richtung und deren Dotierungskonzentration.
  • Sperrt der IGBT nachdem zuvor ein Laststrom geflossen ist, so ist die Basiszone 25 zu Beginn des Sperr- oder Abschaltvorgangs noch mit Löchern überflutet, die bei einem Abschalten die Spannungsfestigkeit des Bauelements gegenüber der statischen Spannungsfestigkeit reduzieren können.. Um zu Erreichen, dass die Randzone 112 bei leitendem Leistungs-IGBT weniger stark mit freien Ladungsträgern, insbesondere Löchern, überflutet wird, wie die Innenzone 111, ist der Emitter-Wirkungsgrad des zweiten Emitters 22 im Bereich der Randzone 112 reduziert. Dies kann Bezug nehmend auf 1 dadurch erreicht werden, dass dieser zweite Emitter 22 im Bereich der Randzone 112 weggelassen ist. Alternativ besteht die Möglichkeit, den zweiten Emitter 22 im Bereich der Randzone 112 zwar vorzusehen, in diesem Bereich jedoch niedriger zu dotieren als im Bereich der Innenzone 111. 1 zeigt gestrichelt einen solchen niedriger dotierten Bereich der zweiten Emitterzone 22, der mit 221 bezeichnet ist. Die geringere Überflutung der Randzone 112 mit Ladungsträgern bei leitendem Bauelement bewirkt, dass bei einem Abschalten eines den IGBT durchfließenden Laststromes die dynamische Spannungsfestigkeit des Bauelements in der Randzone 112 höher als in der Innenzone 111 ist. Sofern es zu einem Avalanche-Durchbruch kommt, tritt dieser dann zuerst in der Innenzone 111, die flächenmäßig größer als die Randzone 112 ist, und nicht in der flächenmäßig kleineren Randzone 112 auf.
  • Kommt es bei dem erläuterten Bauelement zu einem Avalanche-Durchbruch, so werden in der Basiszone 25 durch Stossionisation weitere Ladungsträger – in dem erläuterten Beispiel außer p-Ladungsträgern bzw. Löchern auch n-Ladungsträger bzw. Elektronen – erzeugt, die in Richtung der Rückseite 102 fließen. Bei einem Avalanche-Durchbruch gilt es zu vermeiden, dass eine im Zusammenhang mit dem fließenden Avalanche-Strom stehende Raumladungszone bis an die Rückseite 102 des Halbleiterkörpers 100 durchgreift. Im Bereich der Innenzone 111 wird ein solches Durchgreifen der Raumladungszone durch die zweite Emitterzone 22 erschwert, aus der Löcher in die Basiszone 25 emittiert werden, sobald die Raumladungszone bis an die Emitterzone 22 durchgreift. Diese Löcher kompensieren den durch Stossionisation in der Basiszone 25 erzeugten Elektronenstrom zumindest teilweise. Im Bereich der Randzone 112, in dem keine zweite Emitterzone 22 oder eine schwächer dotierte zweite Emitterzone 221 vorhanden ist, wird ein solches Durchgreifen des elektrischen Feldes an die Rückseite 102 hingegen durch den höher dotierten zweiten Feldstoppzonenabschnitt 24 erschwert bzw. verhindert, so dass nicht bereits bei geringen Avalanche-Strömen die Raumladungszone bis an die Rückseite 102 und damit an eine rückseitige Metallisierungsschicht durchgreifen kann, was eine Beschädigung oder Zerstörung des Leistungs-IGBT bedeuten würde. Das erläuterte Bauelement besitzt somit sowohl eine hohe dynamische Robustheit als auch – im Fall eines Avalanche-Durchbruchs – eine hohe Avalanche-Stromfestigkeit.
  • Ein mögliches Verfahren zur Herstellung der Feldstoppzone mit den zwei unterschiedlich dotierten Feldstoppzonenabschnitten 23, 24 und einer im Bereich der Randzone 112 ausgesparten zweiten Emitterzone 22 wird nachfolgend anhand der 5A bis 5C erläutert. Diese Figuren zeigen Querschnitte durch den Halbleiterkörper 100 während verschiedener Verfahrensschritte des Herstellungsverfahrens.
  • Während erster Verfahrensschritte, die in 5A dargestellt sind, werden Dotierstoffatome des ersten Leitungstyps über eine der Seiten, in dem Beispiel die Rückseite 102, in den Halbleiterkörper 100 implantiert. Diese dotierten Dotierstoffatome bilden vollständig – oder wenigstens teilweise – den späteren höher dotierten zweiten Feldstoppzonenabschnitt 24. Mit 24' ist in 5A ein Bereich des Halbleiterkörpers 100 bezeichnet, in den diese Dotierstoffatome implantiert werden. Die vertikalen Abmessungen dieses Bereichs 24' sind von den Implantationsbedingungen, insbesondere der Implantationsenergie, abhängig. Diese Implantationsenergie ist beispielsweise so gewählt, dass die Eindringtiefe der implantierten Dotierstoffatome ausgehend von der Rückseite 102 unterhalb von 200 nm, insbesondere unterhalb von 120 nm liegt. Als Dotierstoffatome werden insbesondere solche Dotierstoffatome verwendet, die niedrige Energieniveaus aufweisen, die einen Abstand von mindestens 100 MeV zur Leitungsbandkante des Halbleitermaterials des Halbleiterkörpers aufweisen. Der Halbleiterkörper 100 besteht beispielsweise aus Silizium. n-Dotierstoffatome mit im Vergleich zu Silizium niedrigen Energieniveaus sind beispielsweise Selen oder Schwefel. Die Verwendung solcher Dotierstoffatome zur Realisierung des höher dotierten zweiten Feldstoppzonenabschnitts 24 bewirkt, dass die zusätzliche Dotierung bei sperrendem Bauelement nahezu vollständig zur Verfügung steht, um den Durchgriff der Raumladungszone zur Rückseite 102 des Halbleiterkörpers zu ver hindern. Bei leitendem Bauelement ist die zusätzliche Dotierung aufgrund der tiefliegenden Energieniveaus jedoch nicht in vollem Umfang aktiv, so dass der höher dotierte zweite Feldstoppzonenabschnitt 24 bei leitendem Bauelement nicht – oder nur in geringem Maß – als zusätzlicher Emitter wirkt, der die dynamischen Eigenschaften des Bauelements beeinträchtigen würde.
  • In einem nächsten Verfahrensschritt, der in 5B dargestellt ist, werden die zuvor eingebrachten Dotierstoffatome vollständig oder wenigstens teilweise wieder entfernt. Hierzu wird Bezug nehmen auf 6B eine Maske 60 auf der Rückseite 102 hergestellt, die solche Bereiche frei lässt, in denen die zweite Emitterzone 22 und der schwächer dotierte erste Feldstoppzonenabschnitt 23 hergestellt werden soll. Unter Verwendung dieser Maske wird der Halbleiterkörper 100 ausgehend von der Rückseite 102 abgetragen und zwar so weit, bis die zuvor implantierten Dotierstoffatome in diesem Bereich vollständig oder wenigstens teilweise wieder entfernt sind. In dem in 5B dargestellten Beispiel werden die zuvor eingebrachten Dotierstoffatome vollständig entfernt.
  • Bezug nehmend auf 5C werden anschließend unter Beibehaltung der Maske 60 zwei Implantationsverfahren durchgeführt: ein erstes Implantationsverfahren, durch welches in dem durch die Maske 60 freigelassenen Bereich Dotierstoffatome des zweiten Leitungstyps eingebracht werden, die die spätere zweite Emitterzone 22 bilden; und ein zweites Implantationsverfahren, durch welches in dem durch die Maske 60 freigelassenen Bereich Dotierstoffatome des ersten Leitungstyps eingebracht werden, die den späteren ersten Feldstoppzonenabschnitt 23 bilden. Die Dotierstoffatome des ersten Leitungstyps für die Feldstoppzone werden hierbei beispielsweise tiefer implantiert als die Dotierstoffatome des zweiten Leitungstyps für die zweite Emitterzone. Die Dotierstoffatome des zweiten Implantationsverfahrens sind beispielsweise übliche n-Dotierstoffatome, wie z. B. Selen oder Phosphor.
  • In nicht näher dargestellter Weise wird anschließend die Maske 60 entfernt und es wird ein Temperaturverfahren durchgeführt, durch welches die implantierten Dotierstoffatome zum einen aktiviert werden und zum anderen in den Halbleiterkörper 100 eindiffundieren, was letztlich zu der in 1 dargestellten Bauelementstruktur führt. Nicht dargestellt ist in 1 eine ”Stufe” im Bereich der Rückseite, die durch das anhand von 5B erläuterte teilweise Abtragen des Halbleiterkörpers entsteht.
  • Alternativ besteht bei den anhand von 5C erläuterten Verfahrensschritten die Möglichkeit, das erste Implantationsverfahren zum Einbringen der Dotierstoffatome der zweite Emitterzone 22 durchzuführen, wenn die Maske 60 auf die Rückseite 102 aufgebracht ist, die Maske jedoch vor Durchführen des zweiten Implantationsverfahrens zu entfernen. In diesem Fall werden die Dotierstoffatome des ersten Leitungstyps auch in die Randzone 112 eingebracht und verstärken dort die Dotierung des zweiten Feldstoppzonenabschnitts 24. Die Dotierstoffdosis des zweiten Feldstoppzonenabschnitts 24 resultiert in diesem Fall aus der Implantationsdosis des anhand von 6A erläuterten Implantationsverfahrens und der Implantationsdosis des anhand von 5C (nach Entfernen der Maske) erläuterten zweiten Implantationsverfahrens.
  • Das erläuterte Grundprinzip, im Bereich der Randzone eines Halbleiterkörpers eines Leistungshalbleiterbauelements eine erhöhte Feldstoppdotierung vorzusehen, um die Avalanche-Festigkeit des Bauelements zu erhöhen, ist nicht auf Leistungs-IGBT beschränkt, sondern kann beispielsweise auch bei Leistungsdioden angewendet werden.
  • 6 veranschaulicht ein Beispiel einer solchen Leistungsdiode anhand eines vertikalen Querschnitts durch einen Halbleiterkörper 200 der Diode. Dieser Halbleiterkörper 200 weist eine erste Seite 201, die nachfolgend als Vorderseite be zeichnet wird, eine zweite Seite 202, die nachfolgend als Rückseite bezeichnet wird und einen Rand 203 auf. Der Halbleiterkörper 200 weist eine Randzone 212, die in lateraler Richtung an den Rand 203 angrenzt, und eine sich in lateraler Richtung an die Randzone 212 anschließende Innenzone 211 auf. Im Bereich der Vorderseite 201 ist ein Randabschluss 250 vorhanden. Dieser Randabschluss 250 kann entsprechend des zuvor für den Leistungs-IGBT erläuterten Randabschlusses 50 realisiert sein, so dass diesbezüglich auf die zuvor gemachten Ausführungen verwiesen wird. Für die Randzone 212 und die Innenzone 211 gelten die zuvor für die Randzone 112 und die Innenzone 111 des Leistungs-IGBT gemachten Ausführungen entsprechend.
  • Die dargestellte Leistungsdiode ist eine vertikale Leistungsdiode und besitzt eine erste Emitterzone 227, die komplementär zu der Basiszone 225 dotiert ist und die sich an die Vorderseite 201 des Halbleiterkörpers 200 anschließt. In lateraler Richtung des Halbleiterkörpers 200 endet diese erste Emitterzone 227 in der Innenzone 211 bzw. in einem Übergangsbereich zwischen der Innenzone 211 und der Randzone 212 und damit beabstandet zu dem Rand 203. Diese erste Emitterzone 227 ist beispielsweise p-dotiert und bildet in diesem Fall eine Anodenzone der Diode, die durch eine Anodenelektrode A (schematisch dargestellt) kontaktiert ist. Die Basiszone 225 ist zwischen der ersten Emitterzone 227 und einer zweiten Emitterzone 222 angeordnet, wobei sich die zweite Emitterzone 222 in dem dargestellten Beispiel an die Rückseite 202 des Halbleiterkörpers 200 anschließt und dort durch eine Anschlusselektrode 242 kontaktiert ist. Die zweite Emitterzone 222 ist vom gleichen Leitungstyp wie die Basiszone 225, und damit komplementär zu der ersten Emitterzone 227 dotiert. Bei einer n-dotierten zweiten Emitterzone 222 ist die zweite Anschlusselektrode 242 eine Kathodenelektrode K der Leistungsdiode. Die zweite Emitterzone 222 endet in der Innenzone 211 bzw. in einem Übergangsbereich zwischen der Innenzone 211 und der Randzone 212, und damit in lateraler Richtung beabstandet zu dem Rand 203.
  • Eine Dotierungskonzentration der Basiszone 225 liegt beispielsweise im Bereich von 1012 cm–3 bis 1014 cm–3. Die Dotierungskonzentration der zweiten Emitterzone 222 ist wesentlich höher als die der Basiszone 225. Die Dotierstoffdosis der zweiten Emitterzone 222 liegt beispielsweise im Bereich von 1015 cm–2 bei einer vertikalen Abmessung zwischen 1 μm und 30 μm was gleichbedeutend mit einer Dotierungsrandkonzentration zwischen 3,3·1017 cm–3 und 1·1020 cm–3 ist. Die ”Dotierungsrandkonzentration” ist dabei die Dotierung am Rand des dotierten Gebiets, also dort, wo sie am höchsten ist.
  • In der Randzone 212 weist die Leistungsdiode bezugnehmend auf 7 eine Feldstoppzone 224 auf, die höher als die Basiszone 225 jedoch niedriger als die zweite Emitterzone 222 dotiert ist. Eine Dotierstoffdosis dieser Feldstoppzone 224 liegt beispielsweise im Bereich zwischen 2·1012 cm–2 und 1013 cm–2, und insbesondere zwischen 3·1012 cm–2 und 6·1012 cm–2, bei in etwa gleichen vertikalen Abmessungen wie die Emitterzone 222. Insbesondere kann die Dotierstoffdosis so hoch sein, dass nicht nur ein statisches sondern auch ein dynamisches Durchgreifen der Raumladungszone verhindert wird. Die Dosis liegt in diesem Fall dabei über der Durchbruchsladung, die für Silizium etwa 1,5·1012 cm–2 beträgt
  • Die dargestellte Leistungsdiode sperrt, wenn der pn-Übergang zwischen der ersten Emitterzone 227 und der Basiszone 225 in Sperrrichtung gepolt ist. Entsprechend des zuvor für den Leistungs-IGBT erläuterten zweiten Feldstoppzonenabschnitts 24 bewirkt die Feldstoppzone 224 der Leistungsdiode, dass bei Auftreten eines Avalanche-Durchbruchs die Raumladungszone nicht oder zumindest nicht bereits bei sehr kleinen Avalanche-Strömen bis an die Rückseite 202 durchgreifen kann. Eine hohe dynamische Robustheit dieses Bauelements wird dadurch erreicht, dass die zweite Emitterzone 222 in lateraler Rich tung nicht bis in die Randzone 212 reicht bzw. in lateraler Richtung noch vor dem Rand 203 endet.
  • Ein mögliches Verfahren zur Herstellung der zweiten Emitterzone 222 und der Feldstoppzone 224 für die anhand von 6 erläuterte Leistungsdiode wird nachfolgend anhand von 7 erläutert. Dieses Verfahren entspricht dem bereits anhand der 6A bis 6C erläuterten Verfahren zur Herstellung einer Feldstoppzone mit zwei unterschiedlich dotierten Feldstoppzonenabschnitten. Bezug nehmend auf 7A wird bei diesem Verfahren zunächst eine ganzflächige Implantation von Dotierstoffatomen des ersten Leitungstyps durchgeführt, die die spätere Feldstoppzone 224 bilden. 224' bezeichnet in 7A einen Bereich des Halbleiterkörpers 200, in den diese Dotierstoffatome implantiert werden.
  • Bezug nehmend auf 7B wird anschließend eine Maske 60 auf die Rückseite 202 aufgebracht, die den Bereich der Rückseite 202 freilässt, in dem später die zweite Emitterzone 222 erzeugt wird. Die zuvor implantierten Dotierstoffatome können nach Herstellen der Maske teilweise entfernt werden (nicht dargestellt). Da diese Dotierstoffatome allerdings vom selben Leitungstyp sind wie die Dotierstoffatome der zweiten Emitterzone 222, können diese bereits eingebrachten Dotierstoffatome nach Herstellen der Maske 60 auch verbleiben.
  • Bezugnehmend auf 7C werden anschließend unter Verwendung der Maske 60 weitere Dotierstoffatome des ersten Leitungstyps implantiert, die die spätere zweite Emitterzone 222 bilden. 222 – bezeichnet in 7C einen Bereich des Halbleiterkörpers, in den die diese Dotierstoffatome des ersten Leitungstyps implantiert werden. Die Implantationsdosis des anhand von 7A erläuterten Implantationsverfahrens zur Herstellung der Feldstoppzone 224 ist dabei geringer als die Implantationsdosis des anhand von 7C erläuterten Verfahrens, da für die Feldstoppzone 224 eine niedrigere Dotierung als für die Emitterzone erreicht werden soll. Verbleiben die im ersten Implantationsverfahren eingebrachten Dotierstoffatome vollständig in dem Halbleiterkörper, so setzt sich die Dotierung der Emitterzone 222 aus den durch die beiden Implantationsverfahren eingebrachten Dotierstoffatome zusammen.
  • In nicht näher dargestellter Weise besteht auch die Möglichkeit, das Verfahren gemäß der 8A bis 8C so abzuwandeln, dass zunächst die Dotierstoffatome implantiert werden, die die zweite Emitterzone bilden, wobei die Maske in diesem Fall so hergestellt wird, dass sie die Abschnitte der Rückseite 202 bedeckt, in denen die Feldstoppzone hergestellt werden soll. Die Dotierstoffatome zur Herstellung der Feldstoppzone werden in diesem Fall nach Entfernen der Maske implantiert, wobei in diesem Fall die Dotierstoffatome ganzflächig über die Rückseite 202 an den Halbleiterkörper implantiert werden. Die Feldstoppzone 24 resultiert bei diesem Verfahren aus dem zweiten Implantationsverfahren, während die zweite Emitterzone bei diesem Verfahren aus beiden Implantationsverfahren resultiert.
  • Entsprechend der Ausführungen zu dem Leistungs-IGBT sind die Dotierstoffatome der Feldstoppzone 24 insbesondere Dotierstoffatome mit niedrig liegenden Energieniveaus, wie z. B. Selen oder Schwefel.
  • Abschließend sei darauf hingewiesen, dass Verfahrens- oder Schaltungsmerkmale, die nur im Zusammenhang mit einem Beispiel erläutert wurden, auch dann mit Verfahrens- oder Schaltungsmerkmalen aus anderen Beispielen kombiniert werden können, wenn dies zuvor nicht explizit erläutert wurde. So können insbesondere Merkmale, die in einem der nachfolgenden Ansprüche wiedergegeben sind, mit Merkmalen beliebiger anderer Ansprüche kombiniert werden.

Claims (20)

  1. Leistungs-IGBT, der aufweist: einen Halbleiterkörper (100) mit einer ersten und einer zweiten Seite (101, 102) und einem Rand (103) und mit einer Innenzone (111) und einer sich an die Innenzone (111) in einer lateralen Richtung des Halbleiterköpers (100) anschließenden und an den Rand (103) angrenzenden Randzone (112); eine Basiszone (25) eines ersten Leitungstyps, die in der wenigstens einen Innenzone (111) und der wenigstens einen Randzone (112) angeordnet ist; eine in einer vertikalen Richtung des Halbleiterkörpers (100) benachbart zu der Basiszone (25) angeordnete Emitterzone (22) eines zu dem ersten Leitungstyp komplementären zweiten Leitungstyps; eine Feldstoppzone (22, 24) des ersten Leitungstyps, die in der Basiszone (25) angeordnet ist und die einen ersten Feldstoppzonenabschnitt (24) mit einer ersten Dotierstoffdosis in der Randzone (112) und einen zweiten Feldstoppzonenabschnitt (22) mit einer zweiten Dotierstoffdosis in der Innenzone (111) aufweist, wobei die erste Dotierstoffdosis höher als die zweite Dotierstoffdosis ist.
  2. Leistungs-IGBT nach Anspruch 1, bei dem die Emitterzone (22) im Bereich der Randzone (112) ausgespart ist.
  3. Leistungs-IGBT nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Emitterzone im Bereich der Randzone (112) schwächer dotiert ist als im Bereich der Innenzone (111).
  4. Leistungs-IGBT nach einem der vorangehenden Ansprüche mit wenigstens einer Transistorzelle in der Innenzone (111), die aufweist: eine Sourcezone (26) des ersten Leitungstyps; eine zwischen der Sourcezone (26) und der Basiszone (25) angeordnete Bodyzone (27) des zweiten Leitungstyps; eine Gateelektrode (31), die benachbart zu der Bodyzone (25) angeordnet ist.
  5. Leistungs-IGBT nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem ein Verhältnis zwischen der ersten Dotierstoffdosis und der zweiten Dotierstoffdosis zwischen 1,5 und 5 beträgt.
  6. Leistungs-IGBT nach Anspruch 5, bei dem ein Verhältnis, zwischen der ersten Dotierstoffdosis und der zweiten Dotierstoffdosis zwischen 2 und 3 beträgt.
  7. Leistungs-IGBT nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem die zweite Dotierstoffdosis zwischen 1·1012 cm–2 und 5·1013 cm–2 beträgt.
  8. Leistungs-IGBT nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem die zweite Dotierstoffdosis das 0,3-fache bis 5-fache der Durchbruchsladung des Halbleitermaterials der Feldstoppzone (22, 24) ist.
  9. Leistungs-IGBT nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem der zweite Feldstoppzonenabschnitt Schwefelatome oder Selenatome als Dotierstoffatome aufweist.
  10. Leistungs-IGBT nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem sich der Emitter (22) in der Innenzone (111) und der zweite Feldstoppzonenabschnitt (24) in der Randzone (112) an die zweite Seite (102) des Halbleiterkörpers (100) anschließen.
  11. Leistungsdiode, die aufweist: einen Halbleiterkörper (200) mit einer ersten und einer zweiten Seite (201, 202) und einem Rand (203) und mit einer Innenzone (211) und einer sich an die Innenzone (211) in einer lateralen Richtung des Halbleiterköpers (200) anschließenden und an den Rand (203) angrenzenden Randzone (212); eine Basiszone (225) eines ersten Leitungstyps, die in der wenigstens einen Innenzone (211) und der wenigstens einen Randzone (212) angeordnet ist; eine in einer vertikalen Richtung benachbart zu der Basiszone (225) angeordnete erste Emitterzone (222) des ersten Leitungstyps in der Innenzone (211), die eine höhere Dotierungskonzentration als die Basiszone (225) aufweist; eine in der vertikalen Richtung benachbart zu der Basiszone (225) angeordnete Feldstoppzone (224) des ersten Leitungstyps in der Randzone (212), die eine höhere Dotierungskonzentration als die Basiszone (225) und eine geringere Dotierungskonzentration als die Emitterzone (222) aufweist.
  12. Leistungsdiode nach Anspruch 11, bei dem eine Dotierstoffdosis der Feldstoppzone (224) zwischen 2·1012 cm–2 und 1013 cm–2 beträgt.
  13. Leistungsdiode nach Anspruch 12, bei dem eine Dotierstoffdosis der Feldstoppzone (224) zwischen 3·1012 cm–2 und 6·1012 cm–2 beträgt.
  14. Leistungsdiode nach einem der Ansprüche 11 bis 13, bei der vertikale Abmessungen der Feldstoppzone (224) und des Emitters (222) in etwa gleich sind.
  15. Verfahren zur Herstellung einer Halbleiterbauelementstruktur in einem Halbleiterkörper (100), der eine erste und eine zweite Seite (101, 102) aufweist, wobei das Verfahren zur Herstellung von zwei unterschiedlich dotierten Halbleiterzonen des gleichen Leitungstyps aufweist: Durchführen einer ersten Implantation, bei der Dotierstoffatome eines ersten Leitungstyps über eine (102) der Seiten ganzflächig in den Halbleiterkörper (100) implantiert werden; Herstellen einer Maske (60) auf der einen Seite (102), die die eine Seite (102) teilweise freilässt; Entfernen wenigstens eines Teils der implantierten Dotierstoffatome durch Abtragen des Halbleiterkörpers (100) ausgehend von der einen Seite in dem durch die Maske (60) freigelassenen Bereich; Entfernen der Maske (60), wobei vor oder nach Entfernen der Maske (60) eine zweite Implantation durchgeführt wird, bei der Dotierstoffatome des ersten Leitungstyps über die eine Seite (102) in den Halbleiterkörper (100) implantiert werden.
  16. Verfahren nach Anspruch 15, das zur Herstellung einer Emitterzone des zweiten Leitungstyps aufweist: Durchführen einer dritten Implantation vor Entfernen der Maske (60), bei der unter Verwendung der Maske (60) Dotierstoffatome des zweiten Leitungstyps über die eine Seite (102) in den Halbleiterkörper (100) implantiert werden.
  17. Verfahren nach Anspruch 15 oder 16, bei dem das Entfernen wenigstens eines Teils der implantierten Dotierstoffatome des ersten Leitungstyps unter Verwendung der Implantationsmaske (60) erfolgt.
  18. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 17, bei dem die durch die zweite Implantation eingebrachten Dotierstoffatome Selenatome oder Schwefelatome sind.
  19. Verfahren zur Herstellung einer Halbleiterbauelementstruktur in einem Halbleiterkörper (200), der eine erste und eine zweite Seite (201, 202) aufweist, wobei das Verfahren zur Herstellung von zwei unterschiedlich dotierten Halbleiterzonen des gleichen Leitungstyps aufweist: Durchführen einer ersten Implantation, bei der Dotierstoffatome eines ersten Leitungstyps über eine (202) der Seiten ganzflächig in den Halbleiterkörper (200) implantiert werden; Herstellen einer Maske (60) auf der einen Seite (202), die die eine Seite (202) teilweise freilässt; Durchführen einer zweiten Implantation, bei der Dotierstoffatome des ersten Leitungstyps ausgehend von der einen Seite in den durch die Maske (60) freigelassenen Bereich implantiert werden.
  20. Verfahren nach Anspruch 19, bei dem nach Herstellen der Maske (60) und vor Durchführen des zweiten Implantationsverfahrens die durch das erste Implantationsverfahren eingebrachten Dotierstoffe in dem durch die Maske (60) freigelassenen Bereichen teilweise oder vollständig entfernt werden.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9640643B2 (en) 2011-07-05 2017-05-02 Mitsubishi Electric Corporation Semiconductor device

Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8361893B2 (en) 2011-03-30 2013-01-29 Infineon Technologies Ag Semiconductor device and substrate with chalcogen doped region
JP5621703B2 (ja) * 2011-04-26 2014-11-12 三菱電機株式会社 半導体装置
US8466491B2 (en) * 2011-05-12 2013-06-18 Infineon Technologies Austria Ag Semiconductor component with improved softness
US9184255B2 (en) 2011-09-30 2015-11-10 Infineon Technologies Austria Ag Diode with controllable breakdown voltage
US10164043B2 (en) * 2012-01-11 2018-12-25 Infineon Technologies Ag Semiconductor diode and method for forming a semiconductor diode
CN105493289B (zh) * 2013-03-28 2018-12-07 Abb瑞士股份有限公司 用于制造绝缘栅双极晶体管的方法
JP6268767B2 (ja) * 2013-06-25 2018-01-31 富士電機株式会社 半導体装置の製造方法
DE102013218494B4 (de) * 2013-09-16 2021-06-02 Infineon Technologies Ag Halbleiterbauelement mit einer Passivierungsschicht und Herstellungsverfahren
CN103904106A (zh) * 2014-04-11 2014-07-02 中航(重庆)微电子有限公司 一种超势垒整流器器件结构
US20150294868A1 (en) * 2014-04-15 2015-10-15 Infineon Technologies Ag Method of Manufacturing Semiconductor Devices Containing Chalcogen Atoms
CN104143568A (zh) * 2014-08-15 2014-11-12 无锡新洁能股份有限公司 具有终端结构的场截止型igbt器件及其制造方法
JP2016100455A (ja) * 2014-11-21 2016-05-30 三菱電機株式会社 半導体装置及びその製造方法
DE102016115801B4 (de) * 2016-08-25 2020-10-29 Infineon Technologies Ag Transistorbauelement mit hoher stromfestigkeit
CN109065614A (zh) * 2018-08-22 2018-12-21 电子科技大学 一种碳化硅门极可关断晶闸管
CN109346515B (zh) * 2018-11-15 2021-06-08 电子科技大学 一种碳化硅绝缘栅双极型晶体管
CN109346517B (zh) * 2018-11-15 2021-06-08 电子科技大学 一种碳化硅mos栅控晶闸管
DE102019110330A1 (de) * 2019-04-18 2020-10-22 Infineon Technologies Ag Halbleiterbauelement mit einer randabschlussstruktur
JP7310588B2 (ja) * 2019-12-17 2023-07-19 三菱電機株式会社 半導体装置及びその製造方法

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6115370A (ja) * 1984-06-30 1986-01-23 Toshiba Corp 半導体装置
JP2950025B2 (ja) * 1992-07-02 1999-09-20 株式会社デンソー 絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ
JP3447884B2 (ja) * 1995-03-15 2003-09-16 株式会社東芝 高耐圧半導体素子
US5969400A (en) * 1995-03-15 1999-10-19 Kabushiki Kaisha Toshiba High withstand voltage semiconductor device
DE19731495C2 (de) * 1997-07-22 1999-05-20 Siemens Ag Durch Feldeffekt steuerbarer Bipolartransistor und Verfahren zu seiner Herstellung
EP1097481B1 (de) 1998-07-17 2004-03-31 Infineon Technologies AG Leistungshalbleiterbauelement für hohe sperrspannungen
JP2001144096A (ja) * 1999-11-10 2001-05-25 Sanken Electric Co Ltd 半導体装置
DE10217610B4 (de) * 2002-04-19 2005-11-03 Infineon Technologies Ag Metall-Halbleiter-Kontakt, Halbleiterbauelement, integrierte Schaltungsanordnung und Verfahren
JP4403366B2 (ja) * 2003-06-04 2010-01-27 富士電機デバイステクノロジー株式会社 半導体装置およびその製造方法
DE10330571B8 (de) 2003-07-07 2007-03-08 Infineon Technologies Ag Vertikale Leistungshalbleiterbauelemente mit Injektionsdämpfungsmittel im Rand bereich und Herstellungsverfahren dafür
JP4177229B2 (ja) * 2003-10-29 2008-11-05 本田技研工業株式会社 半導体装置とその製造方法
DE102004039209B4 (de) 2004-08-12 2009-04-23 Infineon Technologies Austria Ag Verfahren zur Herstellung einer n-dotierten Feldstoppzone in einem Halbleiterkörper und Halbleiterbauelement mit einer Feldstoppzone
DE102005053487B4 (de) 2005-11-09 2011-06-09 Infineon Technologies Ag Leistungs-IGBT mit erhöhter Robustheit
DE102006025958B3 (de) 2006-06-02 2007-10-11 Infineon Technologies Ag Sanft schaltendes Halbleiterbauelement mit hoher Robustheit und geringen Schaltverlusten
JP4265684B1 (ja) 2007-11-07 2009-05-20 トヨタ自動車株式会社 半導体装置
JP2009194330A (ja) * 2008-02-18 2009-08-27 Mitsubishi Electric Corp 半導体装置およびその製造方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9640643B2 (en) 2011-07-05 2017-05-02 Mitsubishi Electric Corporation Semiconductor device
DE112011105411B4 (de) * 2011-07-05 2017-12-14 Mitsubishi Electric Corp. Halbleitervorrichtung

Also Published As

Publication number Publication date
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