DE102013106902A1 - Superjunction-Halbleitervorrichtung mit einem Zellgebiet und einem Randgebiet - Google Patents

Superjunction-Halbleitervorrichtung mit einem Zellgebiet und einem Randgebiet Download PDF

Info

Publication number
DE102013106902A1
DE102013106902A1 DE102013106902.9A DE102013106902A DE102013106902A1 DE 102013106902 A1 DE102013106902 A1 DE 102013106902A1 DE 102013106902 A DE102013106902 A DE 102013106902A DE 102013106902 A1 DE102013106902 A1 DE 102013106902A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
parts
auxiliary
semiconductor device
cell area
superjunction semiconductor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE102013106902.9A
Other languages
English (en)
Inventor
Franz Hirler
Hans Weber
Hans-Joachim Schulze
Uwe Wahl
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Infineon Technologies Austria AG
Original Assignee
Infineon Technologies Austria AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Infineon Technologies Austria AG filed Critical Infineon Technologies Austria AG
Publication of DE102013106902A1 publication Critical patent/DE102013106902A1/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof  ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66007—Multistep manufacturing processes
    • H01L29/66075—Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials
    • H01L29/66227—Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials the devices being controllable only by the electric current supplied or the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched, e.g. three-terminal devices
    • H01L29/66409—Unipolar field-effect transistors
    • H01L29/66477—Unipolar field-effect transistors with an insulated gate, i.e. MISFET
    • H01L29/66674—DMOS transistors, i.e. MISFETs with a channel accommodating body or base region adjoining a drain drift region
    • H01L29/66712—Vertical DMOS transistors, i.e. VDMOS transistors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof  ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/40—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/408—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor with an insulating layer with a particular dielectric or electrostatic property, e.g. with static charges or for controlling trapped charges or moving ions, or with a plate acting on the insulator potential or the insulator charges, e.g. for controlling charges effect or potential distribution in the insulating layer, or with a semi-insulating layer contacting directly the semiconductor surface
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof  ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/06—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions
    • H01L29/0603—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions characterised by particular constructional design considerations, e.g. for preventing surface leakage, for controlling electric field concentration or for internal isolations regions
    • H01L29/0607—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions characterised by particular constructional design considerations, e.g. for preventing surface leakage, for controlling electric field concentration or for internal isolations regions for preventing surface leakage or controlling electric field concentration
    • H01L29/0611—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions characterised by particular constructional design considerations, e.g. for preventing surface leakage, for controlling electric field concentration or for internal isolations regions for preventing surface leakage or controlling electric field concentration for increasing or controlling the breakdown voltage of reverse biased devices
    • H01L29/0615—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions characterised by particular constructional design considerations, e.g. for preventing surface leakage, for controlling electric field concentration or for internal isolations regions for preventing surface leakage or controlling electric field concentration for increasing or controlling the breakdown voltage of reverse biased devices by the doping profile or the shape or the arrangement of the PN junction, or with supplementary regions, e.g. junction termination extension [JTE]
    • H01L29/063—Reduced surface field [RESURF] pn-junction structures
    • H01L29/0634—Multiple reduced surface field (multi-RESURF) structures, e.g. double RESURF, charge compensation, cool, superjunction (SJ), 3D-RESURF, composite buffer (CB) structures
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof  ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/06—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions
    • H01L29/0603—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions characterised by particular constructional design considerations, e.g. for preventing surface leakage, for controlling electric field concentration or for internal isolations regions
    • H01L29/0642—Isolation within the component, i.e. internal isolation
    • H01L29/0649—Dielectric regions, e.g. SiO2 regions, air gaps
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof  ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/06—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions
    • H01L29/0603—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions characterised by particular constructional design considerations, e.g. for preventing surface leakage, for controlling electric field concentration or for internal isolations regions
    • H01L29/0642—Isolation within the component, i.e. internal isolation
    • H01L29/0649—Dielectric regions, e.g. SiO2 regions, air gaps
    • H01L29/0653—Dielectric regions, e.g. SiO2 regions, air gaps adjoining the input or output region of a field-effect device, e.g. the source or drain region
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof  ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/12—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed
    • H01L29/16—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed including, apart from doping materials or other impurities, only elements of Group IV of the Periodic System
    • H01L29/161—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed including, apart from doping materials or other impurities, only elements of Group IV of the Periodic System including two or more of the elements provided for in group H01L29/16, e.g. alloys
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof  ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/12—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed
    • H01L29/16—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed including, apart from doping materials or other impurities, only elements of Group IV of the Periodic System
    • H01L29/167—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed including, apart from doping materials or other impurities, only elements of Group IV of the Periodic System further characterised by the doping material
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof  ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/70—Bipolar devices
    • H01L29/72—Transistor-type devices, i.e. able to continuously respond to applied control signals
    • H01L29/739—Transistor-type devices, i.e. able to continuously respond to applied control signals controlled by field-effect, e.g. bipolar static induction transistors [BSIT]
    • H01L29/7393—Insulated gate bipolar mode transistors, i.e. IGBT; IGT; COMFET
    • H01L29/7395—Vertical transistors, e.g. vertical IGBT
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof  ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/76—Unipolar devices, e.g. field effect transistors
    • H01L29/772—Field effect transistors
    • H01L29/78—Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
    • H01L29/7801—DMOS transistors, i.e. MISFETs with a channel accommodating body or base region adjoining a drain drift region
    • H01L29/7802—Vertical DMOS transistors, i.e. VDMOS transistors
    • H01L29/7811—Vertical DMOS transistors, i.e. VDMOS transistors with an edge termination structure
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof  ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/06—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions
    • H01L29/0684—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions characterised by the shape, relative sizes or dispositions of the semiconductor regions or junctions between the regions
    • H01L29/0692—Surface layout
    • H01L29/0696—Surface layout of cellular field-effect devices, e.g. multicellular DMOS transistors or IGBTs
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof  ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/06—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions
    • H01L29/10—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions with semiconductor regions connected to an electrode not carrying current to be rectified, amplified or switched and such electrode being part of a semiconductor device which comprises three or more electrodes
    • H01L29/1095—Body region, i.e. base region, of DMOS transistors or IGBTs
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof  ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/86—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable only by variation of the electric current supplied, or only the electric potential applied, to one or more of the electrodes carrying the current to be rectified, amplified, oscillated or switched
    • H01L29/861—Diodes
    • H01L29/8611—Planar PN junction diodes

Abstract

Eine Driftschicht (120) einer Superjunction-Halbleitervorrichtung (500) umfasst erste Teile (121) eines ersten Leitfähigkeitstyps und zweite Teile (122) eines zweiten Leitfähigkeitstyps, der entgegengesetzt zu dem ersten Leitfähigkeitstyp ist. Die ersten und zweiten Teile (121, 122) werden beide in einem Zellgebiet (210) und einem das Zellgebiet (210) umgebenden Randgebiet (290) gebildet, wobei die ersten Teile (121) in dem Zellgebiet (210) in einem Strompfad eines Durchlass- oder Vorwärtsstromes von/zu wenigstens einer dotierten Zone (110) in dem Zellgebiet (210) angeordnet sind. Wenigstens ein Teil der ersten und zweiten Teile (121, 122) außer den ersten Teilen (121) in dem Zellgebiet (210) umfasst eine Hilfsstruktur (420) oder enthält Hilfsfremdstoffe (400), um lokal die Avalanche-Rate zu reduzieren. Ein lokales Reduzieren der Avalanche-Rate erhöht die totale Spannungssperrfähigkeit der Superjunction-Halbleitervorrichtung (500).

Description

  • HINTERGRUND
  • In Halbleitervorrichtungen mit Superjunctionstruktur umfasst eine Driftschicht typischerweise n-dotierte Säulen, die einen Strompfad bilden, und p-dotierte Säulen, die vorgesehen sind, um eine hohe Rückwärtsdurchbruchspannung zwischen einer Drainelektrode und einer Sourceelektrode der Halbleitervorrichtung zu erhalten. Eine hohe Fremdstoffkonzentration in den n-Säulen führt zu einem niedrigen Ein- bzw. Durchlasswiderstand. Wenn eine Rückwärtsspannung anliegt, erstrecken sich Verarmungszonen zwischen den n-dotierten Säulen und den p-dotierten Säulen in einer lateralen Richtung derart, dass eine hohe Rückwärtsdurchbruchspannung selbst bei hohen Fremdstoffkonzentrationen in den n-Säulen erreicht werden kann. Es ist wünschenswert, die Zuverlässigkeit von Superjunction-Halbleitervorrichtungen in der Rückwärtsrichtung zu verbessern.
  • ZUSAMMENFASSUNG
  • Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Superjunction-Halbleitervorrichtung und ein Verfahren zu deren Herstellung anzugeben, die jeweils den obigen Forderungen genügen.
  • Zum Lösen dieser Aufgabe sieht die Erfindung eine Superjunction-Halbleitervorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 sowie ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruches 21 vor.
  • Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel umfasst eine Superjunction-Halbleitervorrichtung wenigstens eine dotierte Zone in einem Zellgebiet. In dem Zellgebiet und in einem das Zellgebiet umgebenden Randgebiet ist eine Driftschicht gebildet. Die Driftschicht umfasst erste Teile eines ersten Leitfähigkeits- bzw. Leitungstyps und zweite Teile eines zweiten Leitfähigkeitstyps, der entgegengesetzt zu dem ersten Leitfähigkeitstyp ist. Erste Teile in dem Zellgebiet sind in einem Strompfad eines Ein-Zustand- bzw. Durchlass- oder Vorwärtsstromes von/zu der wenigstens einen dotierten Zone angeordnet. Wenigstens ein Teil aus den ersten und zweiten Teilen außer den ersten Teilen in dem Zellgebiet enthält Hilfsfremdstoffe oder eine Hilfsstruktur, die dazu fähig sind bzw. ist, lokal eine Durchbruchbzw. Avalanche-Rate zu reduzieren.
  • Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel umfasst ein Verfahren zum Herstellen einer Superjunction-Halbleitervorrichtung ein Bilden einer Driftschicht in beiden Gebieten aus einem Zellgebiet und einem Randgebiet, das das Zellgebiet umgibt. Die Driftschicht umfasst erste Teile eines ersten Leitfähigkeitstyps und zweite Teile eines zweiten Leitfähigkeitstyps, der entgegengesetzt zu dem ersten Leitfähigkeitstyp ist. Wenigstens eine dotierte Zone wird über der Driftschicht in dem Zellgebiet gebildet, wobei die ersten Teile in dem Zellgebiet in einen Strompfad eines Durchlass- oder Vorwärtsstromes von/zu der wenigstens einen dotierten Zone angeordnet sind. Wenigstens ein Teil aus den ersten und zweiten Teilen außer den ersten Teilen in dem Zellgebiet ist mit Hilfsfremdstoffen oder einer Hilfsstruktur versehen, die betreibbar sind bzw. ist, um lokal eine Durchbruch- bzw. Avalanche-Rate zu reduzieren.
  • Der Fachmann wird zusätzliche Merkmale und Vorteile nach Lesen der folgenden Detailbeschreibung und Betrachten der begleitenden Zeichnungen erkennen.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Die begleitenden Zeichnungen sind beigeschlossen, um ein weiteres Verständnis der Erfindung zu liefern, und sie sind in der Offenbarung der Erfindung enthalten und bilden einen Teil von dieser. Die Zeichnungen veranschaulichen die Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung und dienen zusammen mit der Beschreibung zur Erläuterung der Prinzipien der Erfindung. Andere Ausführungsbeispiele der Erfindung und beabsichtigte Vorteile werden sofort gewürdigt, da sie unter Hinweis auf die folgende Detailbeschreibung besser verstanden werden. Die Elemente der Zeichnungen sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu zueinander. Gleiche Bezugszeichen geben entsprechende ähnliche Teile an.
  • 1A ist eine schematische Schnittdarstellung durch einen Abschnitt eines Halbleiterkörpers einer Superjunction-Halbleitervorrichtung in einer Ebene parallel zu einer Oberfläche gemäß einem Ausführungsbeispiel, das sich auf eine Driftschicht bezieht, die streifenförmige p-dotierte Teile hat, welche Hilfsfremdstoffe in einem Zellgebiet und einem Randgebiet enthalten.
  • 1B ist eine schematische Schnittdarstellung der Superjunction-Halbleitervorrichtung von 1A längs einer Linie B-B.
  • 2A ist eine schematische Schnittdarstellung eines Abschnittes eines Halbleiterkörpers einer Superjunction-Halbleitervorrichtung in einer Ebene parallel zu einer Oberfläche gemäß einem Ausführungsbeispiel, das sich auf streifenförmige p-dotierte Teile in der Driftschicht und Hilfsfremdstoffe, die in einem Randgebiet des Halbleiterkörpers vorgesehen sind, bezieht.
  • 2B ist eine schematische Schnittdarstellung der Superjunction-Halbleitervorrichtung von 2A längs einer Linie B-B.
  • 3A ist eine schematische Schnittdarstellung eines Abschnittes eines Halbleiterkörpers einer Superjunction-Halbleitervorrichtung in einer Ebene parallel zu einer Oberfläche gemäß einem Ausführungsbeispiel, das sich auf eine Driftschicht mit streifenförmigen p-dotierten Teilen einschließlich einer Hilfsstruktur bezieht.
  • 3B ist eine schematische Schnittdarstellung der Superjunction-Halbleitervorrichtung von 3A längs einer Linie B-B.
  • 4A ist eine schematische Schnittdarstellung eines Abschnittes eines Halbleiterkörpers einer Superjunction-Halbleitervorrichtung in einer Ebene parallel zu einer Oberfläche gemäß einem Ausführungsbeispiel, das eine Driftschicht mit streifenförmigen p-dotierten Teilen einschließlich einer Mehrschicht-Hilfsstruktur vorsieht.
  • 4B ist eine schematische Schnittdarstellung der Superjunction-Halbleitervorrichtung von 4A längs einer Linie B-B.
  • 5A ist eine schematische Schnittdarstellung durch eine Driftschicht einer Superjunction-Halbleitervorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel, das streifenförmige erste und zweite Teile vorsieht, die sich von einem Zellgebiet in erste Randgebiete und parallel zu dem Zellgebiet in zweite Randgebiete erstrecken.
  • 5B ist eine schematische Schnittdarstellung durch eine Driftschicht gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel, das streifenförmige erste und zweite Teile vorsieht, die sich von dem Zellgebiet in erste Randgebiete und parallel zu dem Zellgebiet in zweite Randgebiete erstrecken.
  • 5C ist eine schematische Schnittdarstellung durch eine Driftschicht einer Superjunction-Halbleitervorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel, das parallele erste und zweite Teile in einem Zellgebiet und rahmenähnliche erste und zweite Teile in einem Randgebiet vorsieht.
  • 6A ist eine schematische Schnittdarstellung durch eine Driftschicht einer Superjunction-Halbleitervorrichtung parallel zu einer Oberfläche gemäß einem Ausführungsbeispiel mit ersten Teilen der Driftschicht, die durch Ausdiffusion von Trench- bzw. Grabenseitenwänden gebildet sind.
  • 6B ist eine schematische Schnittdarstellung der Superjunction-Halbleitervorrichtung von 6A längs einer Linie B-B.
  • 7A ist eine schematische Schnittdarstellung durch eine Driftschicht einer Superjunction-Halbleitervorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel, das sich auf p-dotierte Pfeiler, die in ein n-Typ-Gitter eingebettet sind, bezieht.
  • 7B ist eine schematische Schnittdarstellung des Superjunction-Halbleiters von 7A längs einer Linie B-B.
  • 8 ist eine vereinfachte Schnittdarstellung einer Superjunction-Halbleitervorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel, das sich auf eine Superjunction-Diode bezieht.
  • 9 ist ein vereinfachtes Flussdiagramm eines Verfahrens zum Herstellen einer Superjunction-Halbleitervorrichtung.
  • DETAILBESCHREIBUNG
  • In der folgenden Detailbeschreibung wird Bezug genommen auf die begleitenden Zeichnungen, die einen Teil der Offenbarung bilden und in denen für Veranschaulichungszwecke spezifische Ausführungsbeispiele gezeigt sind, in welchen die Erfindung ausgeführt werden kann. Es ist zu verstehen, dass andere Ausführungsbeispiele herangezogen und strukturelle oder logische Änderungen gemacht werden können, ohne von dem Bereich der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Beispielsweise können Merkmale, die für ein Ausführungsbeispiel dargestellt oder beschrieben sind, bei oder im Zusammenhang mit anderen Ausführungsbeispielen verwendet werden, um zu noch einem weiteren Ausführungsbeispiel zu gelangen. Es ist beabsichtigt, dass die vorliegende Erfindung auch derartige Abwandlungen und Veränderungen umfasst. Die Beispiele sind mittels einer spezifischen Sprache beschrieben, die nicht als den Bereich der beigefügten Patentansprüche begrenzend verstanden werden soll. Die Zeichnungen sind nicht maßstabsgetreu und dienen lediglich für Veranschaulichungszwecke. Zur Klarheit sind die gleichen Elemente mit den gleichen Bezugszeichen in den verschiedenen Zeichnungen versehen, falls nicht etwas anderes festgestellt wird.
  • Die Ausdrücke "haben", "enthalten", "einschließen", "umfassen" und ähnliche Ausdrücke sind offene Ausdrücke, und die Ausdrücke geben das Vorhandensein der angegebenen Elemente oder Merkmale an, schließen jedoch nicht zusätzliche Elemente oder Merkmale aus. Die unbestimmten und bestimmten Artikel sollen sowohl die Mehrzahl als auch die Einzahl einschließen, falls nicht der Zusammenhang klar etwas anderes angibt.
  • Die Figuren stellen relative Dotierungskonzentrationen durch Angabe von "–" oder "+" nächst zu dem Dotierungstyp "n" oder "p" dar. Beispielsweise bedeutet "n–" eine Dotierungskonzentration, die niedriger ist als die Dotierungskonzentration eines "n"-Dotierungsbereiches, während ein "n+"-Dotierungsbereich eine höhere Dotierungskonzentration als ein "n"-Dotierungsbereich hat. Dotierungsbereiche der gleichen relativen Dotierungskonzentration haben nicht notwendigerweise die gleiche absolute Dotierungskonzentration. Beispielsweise können zwei verschiedene "n"-Dotierungsbereiche die gleiche oder verschiedene absolute Dotierungskonzentrationen haben.
  • Der Ausdruck "elektrisch verbunden" beschreibt eine niederohmige Verbindung zwischen den elektrisch miteinander verbundenen Elementen, beispielsweise einen direkten Kontakt zwischen den betreffenden Elementen oder eine Verbindung über ein Metall und/oder einen hochdotierten Halbleiter. Der Ausdruck "elektrisch gekoppelt" schließt ein, dass ein oder mehrere dazwischen liegende(s) Element(e) zwischen den elektrisch gekoppelten Elementen vorgesehen sein kann (können), beispielsweise Elemente, die steuerbar sind, um zeitweise eine niederohmige Verbindung und zu einer anderen Zeit eine nicht-niederohmige Verbindung zu liefern.
  • Die 1A und 1B zeigen eine Superjunction-Halbleitervorrichtung 500, wobei 1A eine Schnittdarstellung in einer Ebene parallel zu einer ersten Oberfläche 101 eines Halbleiterkörpers 100 ist, wie dies durch eine Linie A-A in 1B angezeigt ist, und 1B eine Schnittdarstellung senkrecht zu der Schnittebene von 1A längs einer Linie B-B in 1A ist.
  • Ein Halbleiterkörper 100 umfasst ein einkristallines Halbleitermaterial, beispielsweise Silicium Si, Siliciumkarbid SiC, Germanium Ge, ein Silcium-Germanium SiGe oder Galliumarsenid GaAs. Der Halbleiterkörper 100 hat eine erste Oberfläche 101 und eine zweite Oberfläche 102, die parallel zu der ersten Oberfläche 101 ist. Ein Abstand zwischen der ersten Oberfläche 101 und der zweiten Oberfläche 102 ist in dem Bereich von einigen zehn Mikrometern oder mehr und ist eng auf die Rückwärts-Durchbruchspannung bezogen, welche die minimale angelegte Spannung ist, die die Halbleitervorrichtung 500 durchbrechen lässt.
  • Der Halbleiterkörper 100 kann eine rechteckförmige Gestalt mit einer Randlänge in dem Bereich von einigen Millimetern haben. Der Halbleiterkörper 100 umfasst eine dotierte Schicht 130 eines ersten Leitfähigkeitstyps. Eine Nettodotierungskonzentration in der dotierten Schicht 130 ist vergleichsweise hoch und kann beispielsweise wenigstens 1017 cm–3 betragen. Die dotierte Schicht 130 kann sich längs einer vollständigen Querschnittsebene des Halbleiterkörpers 100 parallel zu der zweiten Oberfläche 102 erstrecken. Gemäß einem Ausführungsbeispiel grenzt die dotierte Schicht 130 direkt an die zweite Oberfläche 102 an. Gemäß anderen Ausführungsbeispielen kann eine weitere Schicht zwischen der dotierten Schicht 130 und der zweiten Oberfläche 102 vorgesehen sein. Beispielsweise kann eine weitere dotierte Schicht eines zweiten Leitfähigkeitstyps, der entgegengesetzt zu dem ersten Leitfähigkeitstyp ist, zwischen der dotierten Schicht 130 und der zweiten Oberfläche 102 vorgesehen sein. Die dotierte Schicht 130 bildet eine Kontaktschicht zu einer Elektrode und kann durch eine Implantation von der zweiten Oberfläche 102 dotiert sein.
  • Eine Driftschicht 100 ist zwischen der ersten Oberfläche 102 und der dotierten Schicht 130 gebildet. Beispielsweise kann die dotierte Schicht 130 ein Basissubstrat für ein epitaktisches Wachstum der Driftschicht 120 sein. Die Driftschicht 120 umfasst erste Teile 121 des ersten Leitfähigkeitstyps und zweite Teile 122 des zweiten Leitfähigkeitstyps. Die zweiten Teile 122 können in direktem Kontakt mit der dotierten Schicht 130 gebildet sein. Gemäß anderen Ausführungsbeispielen sind die zweiten Teile 122 versetzt zu der dotierten Schicht 130 gebildet derart, dass die Driftschicht 120 einen angrenzenden Teil 123 des ersten Leitfähigkeitstyps einschließt, der sich zwischen den ersten und zweiten Teilen 121, 122 einerseits und der dotierten Schicht 130 andererseits erstreckt. Die Driftschicht 120 kann direkt an die dotierte Schicht 130 angrenzen. Gemäß anderen Ausführungsbeispielen kann eine weitere Schicht des ersten Leitfähigkeitstyps zwischen der Driftschicht 120 und der dotierten Schicht 130 vorgesehen sein.
  • Der Halbleiterkörper 100 umfasst ein Zellgebiet 210 und ein Randgebiet 290, dass das Zellgebiet 210 umgibt, wobei das Randgebiet 290 sich längs des Randes des Halbleiterkörpers 100 erstreckt. Durch diejenigen ersten Teile 121, die in dem Zellgebiet 210 gelegen sind, fließt in dem Ein-Zustand der Halbleitervorrichtung 500 ein Durchlass- oder Vorwärtsstrom durch die Driftschicht 120 zu der dotierten Schicht 130. Dagegen tragen erste Teile 121, die in dem Randgebiet 290 gelegen sind, nicht merklich oder überhaupt nicht zu dem Durchlass- oder Vorwärtsstrom bei.
  • Wenigstens eine Struktur oder eine Komponente, die es einem Durchlass- oder Vorwärtsstrom erlaubt, in die ersten Teile 121 des Zellgebietes 210 zu fließen, beispielsweise eine Gateelektrode, eine Sourcezone, ein Sourcekontakt, eine Basiszone oder ein Gatekontakt ist nicht in dem Randgebiet 290 vorgesehen, ohne Verbindung oder aus anderen Gründen nicht betriebsfähig.
  • Der Halbleiterkörper 100 umfasst weiterhin wenigstens eine dotierte Zone 110, die in dem Zellgebiet 210 gebildet ist. Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist eine Vielzahl von dotierten Zonen 110 des ersten Leitfähigkeitstyps vorgesehen, wobei jede der dotierten Zonen 110 direkt an eine Basiszone 115 des zweiten Leitfähigkeitstyps angrenzt und jede Basiszone 115 direkt an wenigstens einen Teil der ersten und einen der zweiten Teile 121, 122 in dem Zellgebiet 210 angrenzt, um eine Superjunction-IGFET-(Feldeffekttransistor mit isoliertem Gate) oder eine Superjunction-IGBT-(Bipolartransistor mit isoliertem Gate)Vorrichtung zu bilden. Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel ist die wenigstens eine dotierte Zone 110 von der zweiten Leitfähigkeit und grenzt direkt an die ersten und zweiten Teile 121, 122 in dem Zellgebiet 210 an, um eine Superjunction-Diode zu bilden. In dem Randgebiet 290 sind die dotierten Zonen 110 abwesend, ohne Verbindung zu einer Elektrode oder aus anderen Gründen nicht betreibbar bzw. betriebsfähig.
  • Die Gateelektrodenstrukturen 315 können vorgesehen sein, um eine Ladungsträgerverteilung in der Basiszone 115 in einem Kanalbereich zwischen den dotierten Zonen 110 und den ersten Teilen 121 der Driftschicht 120 längs eines Gatedielektrikums 316 zu steuern. Das Gatedielektrikum 316 ist zwischen den Gateelektrodenstrukturen 315 und den Basiszonen 115 angeordnet. Eine erste Elektrode 310 kann elektrisch mit den Basiszonen 115 und den dotierten Zonen 110 gekoppelt sein. Eine dielektrische Schicht 330 zwischen der ersten Elektrode 310 und dem Halbleiterkörper 100 isoliert elektrisch die ersten Teile 121 von der ersten Elektrode 310. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel können die Gateelektrodenstrukturen 315 über der ersten Oberfläche 101 angeordnet sein. Gemäß anderen Ausführungsbeispielen, die sich auf IGFETs und IGBTs beziehen, können die Gateelektrodenstrukturen in Trenches bzw. Gräben gebildet sein, die in die Driftschicht 120 von der ersten Oberfläche 102 geätzt sind.
  • Die erste Elektrode 310 kontaktiert elektrisch die dotierten Zonen 110 und die Basiszonen 115 durch Öffnungen in der dielektrischen Schicht 330. Gemäß einem Ausführungsbeispiel kontaktiert die erste Elektrode 310 nicht die zweiten Teile 122 in dem Randgebiet 290. Gemäß anderen Ausführungsbeispielen kann die erste Elektrode 310 einen Teil oder mehrere Teile der ersten Teile 122 in dem Randgebiet 290 über weitere Öffnungen in der dielektrischen Schicht 330 kontaktieren.
  • Eine zweite Elektrode 320 kann direkt an die dotierte Schicht 130 angrenzen. Gemäß Ausführungsbeispielen, die sich auf IGBTs beziehen, kann eine weitere dotierte Schicht des zweiten Leitfähigkeitstyps zwischen der dotierten Schicht 130 und der zweiten Elektrode 320 gebildet sein. Gemäß dem veranschaulichten Ausführungsbeispiel ist der erste Leitfähigkeitstyp der n-Typ, der zweite Leitfähigkeitstyp ist der p-Typ, die erste Elektrode 310 ist eine Sourceelektrode, die dotierten Zonen sind Sourcezonen, und die zweite Elektrode 320 ist eine Drainelektrode. Gemäß anderen Ausführungsbeispielen ist der erste Leitfähigkeitstyp der p-Typ.
  • Wenigstens ein Teil aus den ersten und zweiten Teilen 121, 122 außer den ersten Teilen 121 in dem Zellgebiet 210 umfasst eine Hilfsstruktur, enthält Hilfsfremdstoffe oder umfasst eine Hilfsstruktur und enthält Hilfsfremdstoffe. Hilfsstrukturen und Hilfsfremdstoffe sind im Wesentlichen in dem Zellgebiet abwesend bzw. fehlen dort.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel, das auf die Hilfsfremdstoffe bezogen ist, reduzieren die Hilfsfremdstoffe lokal eine mittlere freie Weglänge der Ladungsträger, welche die mittlere Distanz ist, die ein Ladungsträger zwischen aufeinander folgenden Zusammenstößen zurücklegt. Bei einer reduzierten mittleren freien Weglänge können die Ladungsträger weniger Energie zwischen Zusammenstößen absorbieren derart, dass eine höhere elektrische Feldstärke erforderlich ist, um Elektronen-Loch-Paare zu generieren und einen Avalanche-Durchbruch auszulösen.
  • Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel, das auf Hilfsfremdstoffe bezogen ist, sind die Hilfsfremdstoffe betreibbar, um lokal eine elektrische Feldstärke zu reduzieren. Ein lokales Reduzieren der elektrischen Feldstärke und/oder der mittleren freien Weglänge der Ladungsträger reduziert die Avalanche-Rate in ausgewählten Bereichen derart, dass die Rückwärts-Durchbruchspannung lokal erhöht werden kann. Gemäß Ausführungsbeispielen, die auf eine Hilfsstruktur bezogen sind, ist die Hilfsstruktur betreibbar, um lokal eine elektrische Feldstärke zu reduzieren.
  • Die 1A und 1B beziehen sich auf ein Ausführungsbeispiel, bei dem die zweiten Teile 122 des Zellgebietes 210 und des Randgebietes 290 beide Hilfsfremdstoffe 400 enthalten. Die ersten Teile 121 in dem Zellgebiet 210 enthalten keine Hilfsfremdstoffe oder enthalten diese bei einer Konzentration, die merklich niedriger ist als außerhalb der ersten Teile 121 in dem Zellgebiet 210, beispielsweise bei einer Konzentration, die niedriger als 10 % von derjenigen in den anderen Teilen ist. Die Hilfsfremdstoffe 400 reduzieren wenigstens die Ladungsträgerbeweglichkeit. Als eine Folge ist die mittlere freie Weglänge für Ladungsträger reduziert, und eine Rückwärts-Durchbruchspannung kann lokal erhöht werden, ohne den Durchlasswiderstand zu erhöhen, der durch die ersten Teile 212 in dem Zellgebiet 210 definiert ist.
  • Typischerweise ist in Superjunction-Halbleitervorrichtungen die maximale elektrische Feldstärke nahe der Mitte der ersten und zweiten Teile 121, 122. Abhängig von dem Herstellungsprozess kann die maximale elektrische Feldstärke in der Mitte der zweiten Teile 122 auftreten. Durch Reduzieren der mittleren freien Weglänge der Ladungsträger wenigstens in den mittleren Teilen der zweiten Teile 122 kann eine kritische elektrische Feldstärke, bei welcher ein lokaler Avalanche-Durchbruch in den zweiten Teilen 122 auftritt, erhöht werden derart, dass die Rückwärts-Durchbruchspannung der Halbleitervorrichtung 500 lediglich durch die minimale Rückwärts-Durchbruchspannung der ersten Teile 121 definiert bzw. festgelegt ist.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel sind die Hilfsfremdstoffe 400 vorherrschend in und nahe zu einem zentralen Teil der zweiten Teile 122 vorgesehen. Gemäß anderen Ausführungsbeispielen sind die Hilfsfremdstoffe 400 über ungefähr das gesamte Volumen der zweiten Teile 122 verteilt. Entsprechend einem Ausführungsbeispiel, das einen Epitaxieprozess zum Bilden der Driftschicht 120 in einem iterativen Prozess vorsieht, wobei jeder Iterationsschritt ein Wachstum einer Unterschicht und ein Implantieren von Donatoren und/oder Akzeptoren in die gewachsene Unterschicht vorsieht, um die ersten und zweiten Teile 121, 122 zu bilden, können die Hilfsfremdstoffe 400 in wenigstens einem der Iterationsschritte, in einigen der Iterationsschritte oder in jedem der Iterationsschritte implantiert werden. Die Hilfsfremdstoff-Implantationen können hinsichtlich der Implantationsenergie verschieden sein, und mehr als eine Hilfsfremdstoffimplantation kann bei verschiedenen Implantationsenergien in wenigstens einem der Iterationsschritte vorgenommen werden.
  • Die Hilfsfremdstoffe 400 können Atome von Elementen sein, die dazu in der Lage sind, ein Streuen von Ladungsträgern in der Driftschicht 120 zu steigern. Gemäß einem Ausführungsbeispiel sind die Hilfsfremdstoffe 400 Atome, die ein Streuen von Ladungsträgern durch eine Perturbation eines Kristallpotentials aufgrund eines Substituierens bzw. Ersetzens von Atomen des Halbleitermaterials der Driftschicht 120 in dem Kristallgitter erhöhen, um dadurch ein Legierungsstreuen zu verursachen. Beispielsweise ist die Driftschicht 120 aus Silicium vorgesehen, und die Hilfsfremdstoffatome sind Germanium- bzw. Ge- oder Kohlenstoffbzw. C-Atome, die einige der Siliciumatome in dem Siliciumkristallgitter der Driftschicht 120 ersetzen.
  • Gemäß anderen Ausführungsbeispielen sind die Hilfsfremdstoffatome Dotierstoffe des ersten Leitfähigkeitstyps. Wenn beispielsweise der Leitfähigkeitstyp der zweiten Teile 122 der p-Typ ist, sind die Fremdstoffatome von dem n-Typ, beispielsweise Phosphor- bzw. P-Atome oder Arsenbzw. As-Atome. Die Gegendotierung kann auch die Minoritätsladungsträger-Lebensdauer reduzieren, indem die Rekombinationsrate erhöht wird. Die Avalanche-Rate ist vermindert. Eine Gegendotierung durch Hilfsfremdstoffe 400, die als Donatoren oder Akzeptoren wirksam sind, kann durch Erhöhen der Konzentration der Dotierstoffe des anderen Leitfähigkeitstyps kompensiert werden, um eine vorbestimmte Nettodotierstoffkonzentration zum Erzielen des gewünschten Kompensationseffektes zwischen den ersten und den zweiten Teilen 121, 122 beizubehalten. Beispielweise umfasst eine Hilfsimplantation Moleküle, die die gleiche Anzahl von Donatoren- und Akzeptorenatomen oder -ionen enthalten.
  • Eine Konzentration der Hilfsfremdstoffe 400 ist wenigstens in dem Bereich von derjenigen der Dotierstoffe. Die Hilfsfremdstoffkonzentration kann höher sein als diejenige der Dotierstoffkonzentration, beispielsweise um einen Faktor 10. Zum Beispiel können die zweiten Teile 122 eine Nettodotierstoffkonzentration von etwa 1015 cm–3 bis 1016 cm–3 und eine Hilfsfremdstoffkonzentration, z.B. eine absolute n-Typ-Dotierstoffkonzentration von 1017 cm–3 haben.
  • Während das in den 1A und 1B veranschaulichte Ausführungsbeispiel die Hilfsfremdstoffe 400 in den zweiten Teilen 122 des Zellgebietes 210 und des Randgebietes 290 vorsieht, können andere Ausführungsbeispiele die Hilfsfremdstoffe 400 lediglich in zweiten Teilen 122 vorsehen, die nahe zu einem Rand des Zellgebietes 210 und in dem Randgebiet 290 gelegen sind, oder lediglich in allen oder einigen der zweiten Teile 122 vorsehen, die in dem Randgebiet 290 vorhanden sind.
  • Unter der Voraussetzung einer ähnlichen Konstruktion und Anordnung der ersten und zweiten Teile 121, 122 in dem Zellgebiet 210 und dem Randgebiet 290 ist nahe zu dem Randgebiet 290 die elektrische Feldstärke höher als in dem Zellgebiet 210, da in dem Randgebiet 290 und nahe zu dem Randgebiet 290 Äquipotentiallinien von einer horizontalen Richtung parallel zu den ersten und zweiten Oberflächen 101, 102 in eine Richtung senkrecht zu den ersten und zweiten Oberflächen 101, 102 gebogen sind, um so lokal die elektrische Feldstärke zu erhöhen. In den Ecken eines rechteckförmigen Halbleiterkörpers 100 ist das Biegen weiter gesteigert. Daher trägt ein Vorsehen von Fremdstoffen in den zweiten Teilen 122 in dem Randgebiet 290 oder in dem Randgebiet 290 und einem Abschnitt des Zellgebietes 210, der an das Randgebiet 290 angrenzt, in einem höheren Ausmaß zu der Zuverlässigkeit der Halbleitervorrichtung 500 bei als ein Vorsehen von Hilfsfremdstoffen in den zweiten Teilen 122 eines zentralen Abschnittes des Zellgebietes 210.
  • Das in den 2A und 2B dargestellte Ausführungsbeispiel bezieht sich auf einen Bereich, der Hilfsfremdstoffe bzw. -verunreinigungen 410 in dem Randgebiet 290 hat, wobei der die Hilfsfremdstoffe 410 enthaltende Bereich mit beiden ersten und zweiten Teilen 121, 122 in dem Randgebiet 290 überlappt. Die Hilfsfremdstoffe 410 reduzieren die mittlere freie Weglänge in beiden ersten und zweiten Teilen 121, 122 des Randgebietes 210. Die Reduktion der mittleren freien Weglänge in beiden Teilen 121, 122 erhöht lokal die kritische elektrische Feldstärke in dem gesamten Randgebiet 290 und trägt zu einer gesteigerten Zuverlässigkeit der Halbleitervorrichtung 500 bei.
  • Gemäß dem dargestellten Ausführungsbeispiel kontaktiert die erste Elektrode 310 die zweiten Teile 122 in dem Randgebiet 290. Gemäß anderen Ausführungsbeispielen können die zweiten Teile 122 und die ersten Teile 121 in dem Randgebiet 290 potentialfrei sein bzw. "floaten". Da keine Gateelektroden und/oder dotierte Zonen 110 in dem Randgebiet 290 vorgesehen sind, tragen die ersten Teile 121 in den Randgebieten 290 nicht merklich zu einem Durchlass- oder Vorwärtsstrom bei. Damit steigert die Reduktion der mittleren freien Weglänge in den ersten Teilen 121 in dem Randgebiet 290 nicht den Durchlasswiderstand der Halbleitervorrichtung 500.
  • Das in den 3A und 3B gezeigte Ausführungsbeispiel weicht von dem Ausführungsbeispiel der 2A und 2B dadurch ab, dass anstelle von Hilfsfremdstoffen bzw. -verunreinigungen eine Hilfsstruktur 420 vorgesehen ist. Die Hilfsstruktur 420 kann in einem zentralen Teil von einem oder jedem der zweiten Teile 122 vorgesehen sein, wie dies dargestellt ist. Gemäß anderen Ausführungsbeispielen kann die Hilfsstruktur 420 auch in einem zentralen Teil der ersten Teile 121 in dem Randgebiet 290 oder in den zentralen Bereichen der in dem Randgebiet 290 gelegenen ersten Teile 121 und in weiteren Teilen 121, die in dem Zellgebiet 210 in einem Bereich nahe zu dem Randgebiet 290 gelegen sind, vorgesehen sein. Die Hilfsstruktur 420 kann aus Oxyden, beispielsweise Oxyden, die eine positive Ladung enthalten, vorgesehen sein. Gemäß einem Ausführungsbeispiel bildet ein Silciumoxid mit Cäsium Cs das geladene Oxid. Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel ist die Hilfsstruktur 420 aus einem dielektrischen Material vorgesehen, das eine Dielektrizitätskonstante hat, die gleich zu oder nahe bei derjenigen des Halbleitermaterials der Driftschicht 120 ist. Beispielsweise ist das Material der Driftschicht 120 Silicium, und das dielektrische Material ist Aluminiumoxyd Al2O3.
  • Gemäß dem in den 4A und 4B gezeigten Ausführungsbeispiel umfasst die dielektrische Struktur 420 wenigstens zwei Unterschichten aus verschiedenen Materialien, wobei eine mittlere Dielektrizitätskonstante von derjenigen des Halbleitermaterials der Driftschicht 120 um nicht mehr als 20 % abweicht. Beispielsweise kann eine der ersten Unterschichten 421, 422 ein Siliciumoxid sein, und die andere Unterschicht 422, 421 kann ein Aluminiumnitrid AlN oder ein Hafniumoxid HfO2 sein. Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel ist eine der Unterschichten 421, 422 aus Zirkonoxid ZrO2 und die andere Unterschicht 422, 421 besteht aus Titanoxyd TiO2.
  • Die 5A und 5B zeigen beispielsweise Gestaltungen bzw. Layouts für die ersten und zweiten Teile 121, 122, für welche Hilfsfremdstoffe und/oder Hilfsstrukturen vorgesehen sein können, wie diese oben beschrieben sind.
  • 5A zeigt eine regelmäßige Anordnung von ersten und zweiten Teilen 121, 122, wobei die ersten und zweiten Teile 121, 122 streifenförmig sind und in abwechselnder Reihenfolge und parallel zu einem der Ränder eines Halbleiterkörpers 100 einer Superjunction-Halbleitervorrichtung 500 angeordnet sind. Ein Untersatz der ersten und zweiten Teile 121, 122 erstreckt sich von dem Zellgebiet 210 in erste Randgebiete 291, die längs zwei entgegengesetzten Rändern des Halbleiterkörpers 100 ausgedehnt sind. Wenigstens ein zweiter Teil 122 ist vollständig in einem der beiden zweiten Randgebiete 292 zwischen dem Zellgebiet 210 und weiteren Rändern des Halbleiterkörpers 100 ausgebildet. Das Zellgebiet 210 weicht von den Randgebieten 291, 292 dadurch ab, dass in dem Zellgebiet 210 alle Komponenten und Strukturen, die einen Durchlass- oder Vorwärtsstrom durch die ersten Teile 121 bewirken, voll funktionsfähig sind, wohingegen in den Randgebieten 291, 292 wenigstens eine dieser Komponenten oder Strukturen fehlt, nicht angeschlossen oder nicht funktionsfähig ist. Während die ersten Teile 121 in dem Zellgebiet 210 zu einem Durchlass- oder Vorwärtsstrom beitragen, tun dies die in den Randgebieten 291, 292 gelegenen ersten Teile nicht.
  • Das in 5B veranschaulichte Ausführungsbeispiel weicht von dem Ausführungsbeispiel von 5A in weiteren Randgebieten 291, 292 und dadurch ab, dass in jedem der zweiten Randgebieten 292 wenigstens zwei vollständige zweite Teile 122 gebildet sind.
  • 5C bezieht sich auf ein Ausführungsbeispiel, bei dem erste und zweite Teile 121, 122 in dem Zellgebiet 210 gebildet sind. In dem Randgebiet 290 umgeben rahmenähnliche erste und zweite Teile 121b, 122b das Zellgebiet 210 in abwechselnder Reihenfolge. Die ersten und zweiten rahmenähnlichen Teile 121b, 122b können angrenzend bzw. berührend, wie dargestellt, sein, oder sie können diskontinuierlich gebildet sein. Beispielsweise können die zweiten rahmenähnlichen Teile 122b vier getrennte Abschnitte, die nicht verbunden sind, an den Ecken oder nahe zu den Ecken des Rahmens umfassen.
  • Die 6A und 6B beziehen sich auf ein Ausführungsbeispiel, das die ersten und zweiten Teile 121, 122 durch Ausdiffusion von Seitenwänden von Trenches bzw. Gräben vorsieht, die in eine intrinsische oder homogen dotierte Schicht geätzt sind. Die Trenches können streifenförmige Rillen bzw. Gräben sein. Gemäß dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Trenches näherungsweise quadratisch. Gemäß anderen Ausführungsbeispielen haben die Trenches eine hexagonale oder runde Querschnittsgestalt.
  • Ein Halbleiterkörper 100 hat eine erste Oberfläche 101 und eine zweite Oberfläche 102 parallel zu der ersten Oberfläche 101. Wenigstens eine dotierte Zone 110 ist direkt angrenzend an die erste Oberfläche 101 gebildet. Weiterhin ist eine dotierte Schicht 130, die von einem ersten Leitfähigkeitstyp ist, in dem Halbleiterkörper 100 gebildet. Gemäß Ausführungsbeispielen, die auf Superjunction-Dioden und Superjunction-IGFETs bezogen sind, grenzt die dotierte Schicht 130 direkt an die zweite Oberfläche 102 an. Gemäß anderen Ausführungsbeispielen, z.B. Ausführungsbeispielen, die sich auf IGBTs beziehen, kann wenigstens eine weitere Schicht eines zweiten Leitfähigkeitstyps, der entgegengesetzt zu dem ersten Leitfähigkeitstyp ist, zwischen der dotierten Schicht 130 und der zweiten Oberfläche 102 angeordnet sein. Die wenigstens eine dotierte Zone 110 kann eine einzige dotierte Zone des zweiten Leitfähigkeitstyps sein, die in dem Zellgebiet 210 gebildet ist, beispielsweise wenn die Halbleitervorrichtung eine Superjunction-Diode ist. Gemäß Ausführungsbeispielen, die sich auf IG-FETs und IGBTs beziehen, ist eine Vielzahl von dotierten Zonen des ersten Leitfähigkeitstyps in dem Zellgebiet 210 des Halbleiterkörpers 100 vorgesehen, wobei jede dotierte Zone 110 als eine Wanne in einer Basiszone 115 des zweiten Leitfähigkeitstyps gebildet ist.
  • In dem Zellgebiet 210 und in einem Randgebiet 290, das sich längs eines Randes des Halbleiterkörpers 100 erstreckt und das Zellgebiet 210 umgibt, ist eine Driftschicht 120 zwischen der wenigstens einen dotierten Zone 110 und der dotierten Schicht 130 angeordnet. Die Driftschicht 120 umfasst erste Teile 121 des ersten Leitfähigkeitstyps und zweite Teile 122 des zweiten Leitfähigkeitstyps. Die Driftschicht 120 umfasst weiterhin dielektrische Strukturen 340, die aus einem Füllen der Trenches resultieren, die für eine Seitenwandimplantation geätzt sind. Die ersten Teile 121 umringen die dielektrischen Strukturen 340, die einen rechteckförmigen Hohlzylinder einer gleichmäßigen Dicke bilden. Die zweiten Teile 122 bilden ein Gitter, das die zylindrischen ersten Teile 121 einbettet.
  • In dem Zellgebiet 210 sind Gateelektrodenstrukturen 315 vorgesehen, um eine Minoritätsladungsträgerverteilung in einem Abschnitt der Basiszonen 115 zwischen den dotierten Zonen 110 und den ersten Teilen 121 zu steuern. Eine erste Elektrode 310 kann elektrisch mit den dotierten Zonen 110 und der Basiszone 115 verbunden sein. Jede Basiszone 115 kann ein Abschnitt der zweiten Teile 122 sein oder direkt an diese angrenzen. Eine dielektrische Schicht 330 kann die erste Elektrode 310 von den ersten Teilen 121 trennen. Die erste Elektrode 310 kann oder kann nicht elektrisch mit den zweiten Teilen 122 in dem Randgebiet 290 verbunden sein.
  • Ein Durchlass- oder Vorwärtsstrom fließt durch die ersten Teile 121 in dem Zellgebiet 210. Wenigstens ein Teil aus den ersten und zweiten Teilen 121, 122 außer den ersten Teilen 121 in dem Zellgebiet 210 umfasst eine Hilfsstruktur oder enthält Hilfsfremdstoffe bzw. -verunreinigungen 410, die lokal die mittlere freie Weglänge oder dielektrische Feldstärke wenigstens in einem zentralen Teil der betreffenden ersten und zweiten Teile 121, 122 reduzieren.
  • Beispielsweise sind wenigstens in den zweiten Teilen 122 in dem Randgebiet 290 Hilfsfremdstoffe 410 implantiert, die die mittlere freie Weglänge der Ladungsträger in den zweiten Teilen 122 in dem Randgebiet 290 reduzieren, beispielsweise Hilfsfremdstoffatome, die Atome des Halbleitermaterials in dem einkristallinen Gitter ersetzen oder Hilfsfremdstoffatome, die als Donatoren oder Akzeptoren wirksam sind. Gemäß einem Ausführungsbeispiel enthalten die zweiten Teile 122 erste Hilfsfremdstoffe des ersten Leitfähigkeitstyps und zweite Hilfsfremdstoffe des zweiten Leitfähigkeitstyps, die die ersten Hilfsfremdstoffe des ersten Leitfähigkeitstyps kompensieren. Da die mittlere freie Weglänge in Abschnitten der Driftschicht 120 reduziert ist, wo die elektrische Feldstärke aufgrund von Randeffekten erhöht ist, ist die Sperrspannungsfähigkeit des Randgebietes 290 lokal gesteigert und bis zu derjenigen in dem Zellgebiet 210 betreibbar, ohne den Einschalt- bzw. Durchlass-Widerstand erhöhen. Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel umfassen wenigstens zentrale Teile der zweiten Teile 122 eine Hilfsstruktur oder sind gegendotiert, um lokal die elektrische Feldstärke zu reduzieren.
  • Das Ausführungsbeispiel der 7A und 7B bezieht sich auf pfeilerähnliche zweite Teile 122, die in ein Gitter eingebettet sind, das durch die ersten Teile 121 gebildet ist. Der Querschnitt des zweiten Teiles 122 kann rund, elliptisch, quadratisch, rechteckig oder polygonal sein.
  • 8 zeigt eine Superjunction-Diode 501. Ein Halbleiterkörper 100 umfasst eine dotierte Zone 110 und eine dotierte Schicht 130. Die dotierte Schicht 130 kann von einem n-Typ sein. Die dotierte Zone 110 kann von dem p-Typ sein. Die dotierte Zone 110 grenzt direkt an eine erste Oberfläche 101 des Halbleiterkörpers 100 an. Die dotierte Schicht 130 grenzt direkt an eine zweite Oberfläche 102 des Halbleiterkörpers 100 an, welche parallel zu der ersten Oberfläche 101 ist. Eine Anodenelektrode 301 ist in direktem elektrischem Kontakt mit der dotierten Zone 110. Eine Kathodenelektrode 302 ist in direktem elektrischem Kontakt mit der dotierten Schicht 130. Zwischen der dotierten Zone 110 und der dotierten Schicht 130 ist eine Driftschicht 120 in einem Zellgebiet 210 und in einem das Zellgebiet 210 umgebenden Randgebiet 290 gebildet. Die Driftschicht 120 umfasst erste Teile 121 des n-Typs und zweite Teile 122 des p-Typs.
  • Wenn die Superjunction-Diode 501 vorwärts bzw. in Durchlassrichtung vorgespannt ist, fließt ein Vorwärtsstrom durch die ersten Teile 121 in dem Zellgebiet 210. Wenigstens ein Teil aus den ersten und zweiten Teilen 121, 122 außer den ersten Teilen 121 in dem Zellgebiet 210 umfasst Hilfsfremdstoffe 400 und/oder eine Hilfsstruktur, wo die mittlere freie Weglänge im Vergleich mit Bereichen außerhalb der Hilfsstruktur und ohne Hilfsfremdstoffe 400 reduziert ist. Gemäß einem Ausführungsbeispiel enthält wenigstens ein Teil der zweiten Teile 122 in dem Randgebiet 290, beispielsweise die zweiten Teile 122, die am engsten zu einem Rand des Halbleiterkörpers 100 sind, die Hilfsfremdstoffe 400 oder umfasst die Hilfsstrukturen. Gemäß anderen Ausführungsbeispielen ist jeder der zweiten Teile 122 in dem Randgebiet 290 mit einer Hilfsstruktur versehen und/oder enthält Hilfsfremdstoffe 400. Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel können wenigstens einige der zweiten Teile 122 in dem Zellgebiet 210 oder alle von diesen Hilfsstrukturen umfassen oder Hilfsfremdstoffe enthalten. Gemäß weiteren Ausführungsbeispielen können ein, einige oder alle ersten Teile 121 in dem Randgebiet 290 eine Hilfsstruktur umfassen oder Hilfsfremdstoffe 400 enthalten. Die Hilfsfremdstoffe 400 können in einem Untergebiet des Randgebietes 290 nahe zu dem Rand des Haltleiterkörpers 100 oder in dem gesamten Randgebiet 290 vorgesehen sein.
  • Die Hilfsfremdstoffe 400 reduzieren die mittlere freie Weglänge der Ladungsträger in den Bereichen der Driftschicht 120, in welchen die elektrische Feldstärke ein Maximum hat. Die Ladungsträger absorbieren weniger Energie, und damit ist eine kritische elektrische Feldstärke, bei welcher Elektroden-Loch-Paare erzeugt werden und ein Avalanche-Durchbruch ausgelöst wird, erhöht. Die Hilfsfremdstoffe 400 erhöhen die Spannungssperrfähigkeit in dem Randgebiet 290 der Superjunction-Diode 501 und können wenigstens die Spannungssperrfähigkeit in dem Randgebiet 290 an diejenige in dem Zellgebiet 290 annähern.
  • 9 bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen einer Superjunction-Halbleitervorrichtung. Eine dotierte Schicht eines ersten Leitfähigkeitstyps wird gebildet (902). Auf der dotierten Schicht wird eine Driftschicht gebildet, wobei die Driftschicht ein Zellgebiet und ein das Zellgebiet umgebendes Randgebiet umfasst und wobei erste Teile des ersten Leitfähigkeitstyps und zweite Teile eines zweiten Leitfähigkeitstyps, der entgegengesetzt zu dem ersten Leitfähigkeitstyp ist, in den Zell- und Randgebieten gebildet werden (904). Über der Driftschicht wird wenigstens eine dotierte Zone in dem Zellgebiet gebildet, wobei ein Durchlass- oder Vorwärtsstrom zwischen der wenigstens einen dotierten Zone und der dotierten Schicht durch die ersten Teile in dem Zellgebiet fließt (906). Wenigstens ein Teil aus den ersten und zweiten Teilen außer den ersten Teilen in dem Zellgebiet ist mit einer Hilfsstruktur oder mit Hilfsfremdstoffen versehen, was die Avalanche-Rate reduziert (908).
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird die Driftschicht durch epitaktisches Wachstum gebildet. Beispielsweise kann die Driftschicht durch einen Wachstumsschritt gebildet werden. Danach können Trenches bzw. Gräben in die aufgewachsene epitaktische Schicht geätzt werden, und die ersten und zweiten Teile können durch Ausdiffusion von Seitenwand-Implantationen und/oder weiteres epitaktisches Wachstum in den geätzten Trenches gebildet werden.
  • Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel wird die Driftschicht durch erneutes Wiederholen einer Prozesssequenz gebildet, die ein epitaktisches Wachstum einer Unterschicht und wenigstens eine Implantation bzw. Einpflanzung umfasst. Beispielsweise kann die gewachsene Unterschicht von dem ersten Leitfähigkeitstyp sein, und die gewachsene Unterschicht kann in Gebieten, die den zweiten Teilen zugewiesen sind, gegendotiert werden, indem eine Implantationsmaske verwendet wird, die Gebiete abschirmt, welche für die ersten Teile reserviert sind. Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel wird eine intrinsische Unterschicht aufgewachsen, die ersten Teile werden durch eine Implantation gebildet, indem eine erste Implantationsmaske verwendet wird, die wenigstens die zweiten Teile abschirmt, und die zweiten Teile werden durch eine Implantation gebildet, indem eine zweite Implantationsmaske verwendet wird, die wenigstens die ersten Teile abschirmt.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel umfasst wenigstens eine der wiederholten Sequenzen ein Vorsehen von Hilfsfremdstoffen in ausgewählten Gebieten, die für die Hilfsfremdstoffe vorgesehen sind. Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann der Implantationsprozess eine maskierte Hilfsimplantation umfassen, die eine Implantationsmaske verwendet, die das Zellgebiet oder einen zentralen Abschnitt des Zellgebietes abschirmt und das Randgebiet nicht abschirmt.
  • Die Hilfsfremdstoffe können in verschiedenen Tiefen implantiert werden, indem verschiedene Implantationsenergien verwendet werden. Eine Nettodotierstoffkonzentration kann von Unterschicht zu Unterschicht variieren, und für jede Unterschicht kann die Nettodotierstoffkonzentration eine Funktion eines Abstandes zu dem Zellgebiet sein.
  • Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel ist die aufgewachsene Unterschicht dotiert durch eine erste Maskenimplantation, die eine erste Implantationsmaske verwendet, die Gebiete abschirmt, die den zweiten Teilen in dem Zellgebiet zugewiesen sind, und durch eine zweite Maskenimplantation, die eine zweite Implantationsmaske verwendet, die Gebiete abschirmt, die den ersten Teilen in dem Zellgebiet zugewiesen sind. Die eine der ersten und zweiten Maskenimplantationen mit der niedrigeren Implantationsdosis verwendet eine Maske, die nicht das Randgebiet abschirmt, und die eine der ersten und zweiten Maskenimplantationen mit der höheren Implantationsdosis verwendet eine Maske mit weiteren Öffnungen in dem Randgebiet als in dem Zellgebiet. Die gleiche Nettodotierstoffkonzentration wie mit zwei gewöhnlich gemusterten Implantationen, jedoch bei einer höheren absoluten Dotierstoffkonzentration, kann erzielt werden, was in einem gesteigerten Streuen und in einer niedrigeren Avalanche-Rate resultiert.
  • Obwohl hier spezifische Ausführungsbeispiele veranschaulicht und beschrieben sind, ist es für den Fachmann selbstverständlich, dass eine Vielzahl von anderen und/oder äquivalenten Ausführungen für die gezeigten und beschriebenen spezifischen Ausführungsbeispielen herangezogen werden kann, ohne von dem Bereich der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Beispielsweise können Ausführungsbeispiele, die sich auf IGFETs und IGBTs beziehen, Gateelektrodenstrukturen umfassen, die in Trenches gebildet sind, die in die Driftschicht von der ersten Oberfläche geätzt sind. Diese Anmeldung soll jegliche Anpassungen oder Veränderungen der hier diskutierten spezifischen Ausführungsbeispielen abdecken. Daher soll diese Erfindung lediglich durch die Patentansprüche und deren Äquivalente begrenzt sein.

Claims (26)

  1. Superjunction-Halbleitervorrichtung, umfassend: wenigstens eine dotierte Zone (110) in einem Zellgebiet (210), eine Driftschicht (120), die in dem Zellgebiet (210) und in einem das Zellgebiet (210) umgebenden Randgebiet (290) gebildet ist und erste Teile (121) des ersten Leitfähigkeitstyps und zweite Teile (122) eines zweiten Leitfähigkeitstyps, der entgegengesetzt zu dem ersten Leitfähigkeitstyp ist, aufweist, wobei die ersten Teile (121) in dem Zellgebiet (210) in einem Strompfad eines Durchlassoder Vorwärtsstromes von/zu der wenigstens einen dotierten Zone (110) angeordnet sind, und wobei wenigstens ein Teil aus den ersten und zweiten Teilen (121, 122) außer den ersten Teilen (121) in dem Zellgebiet (210) Hilfsfremdstoffe (400) enthält oder eine Hilfsstruktur (420) umfasst, um lokal eine Avalanche-Rate zu reduzieren.
  2. Superjunction-Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Hilfsfremdstoffe (400) wirksam sind, um lokal eine mittlere freie Weglänge der Ladungsträger zu reduzieren.
  3. Superjunction-Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1 der 2, bei der die Hilfsfremdstoffe (400) wirksam sind, um lokal eine elektrische Feldstärke zu reduzieren.
  4. Superjunction-Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Hilfsstruktur (420) wirksam ist, um lokal eine elektrische Feldstärke zu reduzieren.
  5. Superjunction-Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der die Hilfsfremdstoffe (400) wirksam sind, um ein Streuen von Ladungsträgern in der Driftschicht (120) zu erhöhen.
  6. Superjunction-Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei der die Hilfsfremdstoffe (400) Atome eines Halbleitermaterials, das Driftschicht (120) bildet, in einem Kristallgitter der Halbleitermaterials ersetzen und geeignet sind, Ladungsträger durch die Störung eines Kristallpotentials des Kristallgitters zu streuen.
  7. Superjunction-Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei der die Hilfsfremdstoffe (400) als Donatoren oder Akzeptoren wirksam sind und wenigstens teilweise eine Dotierung der zweiten Teile (122) durch Fremdstoffe des zweiten Leitfähigkeitstyps kompensieren.
  8. Superjunction-Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei der die Hilfsfremdstoffe (400) als Donatoren und Akzeptoren wirksam sind und einander kompensieren.
  9. Superjunction-Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei der wenigstens einer der zweiten Teile (122) in dem Randgebiet (290) die Hilfsfremdstoffe (400) enthält oder die Hilfsstruktur (420) umfasst.
  10. Superjunction-Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei der alle zweiten Teile (122) in den Zell- und Randgebieten (210, 290) die Hilfsfremdstoffe (400) enthalten oder die Hilfsstrukturen (420) umfassen.
  11. Superjunction-Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, bei der wenigstens einer der ersten Teile (121) in dem Randgebiet (290) die Hilfsfremdstoffe (400) enthält.
  12. Superjunction-Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, bei der alle ersten und zweiten Teile (121, 122) in dem Randgebiet (290) die Hilfsfremdstoffe (400) enthalten.
  13. Superjunction-Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, bei der die ersten und zweiten Teile (121, 122) streifenförmig sind und in abwechselnder Reihenfolge längs einer Richtung senkrecht zu der Flussrichtung des Durchlass- oder Vorwärtsstromes angeordnet sind.
  14. Superjunction-Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Hilfsstrukturen (420) aus einem geladenen dielektrischen Material vorgesehen sind.
  15. Superjunction-Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1 oder 14, bei der jede Hilfsstruktur (420) eine mittlere Dielektrizitätskonstante hat, die von derjenigen eines Halbleitermaterials der Driftschicht (120) um nicht mehr als 20 % abweicht.
  16. Superjunction-Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1, 14 und 15, bei der jede Hilfsstruktur (420) wenigstens zwei Unterschichten (421, 422) aus verschiedenen Materialien aufweist.
  17. Superjunction-Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 und 14 bis 16, bei der jede Hilfsstruktur (420) in einem zentralen Teil von einem der zweiten Teile (122) angeordnet ist.
  18. Superjunction-Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, bei der die Hilfsfremdstoffe (400) und die Hilfsstruktur (420) in den ersten Teilen (121) in dem Zellgebiet (210) fehlen.
  19. Superjunction-Diode mit der Superjunction-Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 18, bei der die wenigstens eine dotierte Zone (110) von dem zweiten Leitfähigkeitstyp ist und direkt an die ersten und zweiten Teile (121, 122) in dem Zellgebiet (210) angrenzt.
  20. Superjunction-Feldeffekttransistor mit isoliertem Gate mit der Superjunction-Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 18, bei der jede der dotierten Zonen (110) vom ersten Leitfähigkeitstyp ist und direkt an eine Basiszone (115) des zweiten Leitfähigkeitstyps angrenzt, wobei jede Basiszone (115) direkt an wenigstens einen Teil der ersten und einen Teil der zweiten Teile (121, 122) angrenzt.
  21. Verfahren zum Herstellen einer Superjunction-Halbleitervorrichtung, umfassend: Bilden einer Driftschicht (120), die in einem Zellgebiet (210) und in einem das Zellgebiet (210) umgebenden Randgebiet (290) erste Teile (121) des ersten Leitfähigkeitstyps und zweite Teile (122) eines zweiten Leitfähigkeitstyps, der entgegengesetzt zu dem ersten Leitfähigkeitstyp ist, aufweist, Bilden von wenigstens einer dotierten Zone (110) über der Driftschicht (120) in dem Zellgebiet (210), wobei die ersten Teile (121) in dem Zellgebiet (210) in einem Strompfad eines Durchlass- oder Vorwärtsstromes von/zu der wenigstens einen dotierten Zone (110) angeordnet sind, und Vorsehen in wenigstens einem Teil aus den ersten und zweiten Teilen (121, 122) außer den ersten Teilen (121) in dem Zellgebiet (210) von Hilfsfremdstoffen (400) oder einer Hilfsstruktur (420), um lokal eine Avalanche-Rate zu reduzieren.
  22. Verfahren nach Anspruch 21, bei der die Driftschicht (120) durch Wiederholen einer Prozesssequenz mit Aufwachsen einer Unterschicht durch Epitaxie und Implantieren von Dotierstoffen in die Unterschicht gebildet wird.
  23. Verfahren nach Anspruch 22, bei dem wenigstens eine der wiederholten Prozesssequenzen ein Vorsehen von Hilfsfremdstoffen (400) durch einen Hilfsimplantationsprozess umfasst.
  24. Verfahren nach Anspruch 23, bei dem der Hilfsimplantationsprozess eine maskierte Implantation mittels einer Implantationsmaske umfasst, die das Zellgebiet (210) abschirmt und wenigstens einen Teil des Randgebietes (290) nicht abschirmt.
  25. Verfahren nach Anspruch 23, bei dem die aufgewachsene Unterschicht intrinsisch ist, Abschnitte der ersten Teile (121) mittels einer ersten Implantationsmaske, die die zweiten Teile (122) abschirmt, implantiert werden und Abschnitte der zweiten Teile (122) mittels einer zweiten Implantationsmaske, die die ersten Teile (121) abschirmt, implantiert werden.
  26. Verfahren nach Anspruch 25, bei dem die eine der ersten und zweiten maskierten Implantationen mit der niedrigeren Implantationsdosis eine Maske verwendet, die das Randgebiet (290) nicht abschirmt, und bei dem die eine der ersten und zweiten maskierten Implantationen mit der höheren Implantationsdosis eine Maske mit weiteren Öffnungen in dem Randgebiet (290) als in dem Zellgebiet (210) verwendet.
DE102013106902.9A 2012-07-02 2013-07-01 Superjunction-Halbleitervorrichtung mit einem Zellgebiet und einem Randgebiet Pending DE102013106902A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US13/539,973 US8866221B2 (en) 2012-07-02 2012-07-02 Super junction semiconductor device comprising a cell area and an edge area
US13/539,973 2012-07-02

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102013106902A1 true DE102013106902A1 (de) 2014-01-02

Family

ID=49754284

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102013106902.9A Pending DE102013106902A1 (de) 2012-07-02 2013-07-01 Superjunction-Halbleitervorrichtung mit einem Zellgebiet und einem Randgebiet

Country Status (3)

Country Link
US (1) US8866221B2 (de)
CN (1) CN103531611B (de)
DE (1) DE102013106902A1 (de)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102013106795B4 (de) * 2012-07-02 2016-11-10 Infineon Technologies Austria Ag Halbleitervorrichtung mit einem Randgebiet und Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung
DE102016101647A1 (de) * 2016-01-29 2017-08-17 Infineon Technologies Austria Ag Halbleitervorrichtung mit superjunction-struktur und transistorzellen in einem übergangsbereich entlang einem transistorzellenbereich

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015018951A (ja) * 2013-07-11 2015-01-29 株式会社東芝 半導体装置
JP6139356B2 (ja) * 2013-09-24 2017-05-31 トヨタ自動車株式会社 半導体装置
JP6228850B2 (ja) * 2014-01-10 2017-11-08 ルネサスエレクトロニクス株式会社 半導体装置
CN104183652A (zh) * 2014-09-17 2014-12-03 中航（重庆）微电子有限公司 超结pin器件及制备方法
CN105529262A (zh) * 2014-09-29 2016-04-27 无锡华润华晶微电子有限公司 一种垂直双扩散金属氧化物半导体场效应管及其制作方法
US9312381B1 (en) 2015-06-23 2016-04-12 Alpha And Omega Semiconductor Incorporated Lateral super-junction MOSFET device and termination structure
US9450045B1 (en) 2015-06-23 2016-09-20 Alpha And Omega Semiconductor Incorporated Method for forming lateral super-junction structure
US10002920B1 (en) 2016-12-14 2018-06-19 General Electric Company System and method for edge termination of super-junction (SJ) devices
US10644102B2 (en) 2017-12-28 2020-05-05 Alpha And Omega Semiconductor (Cayman) Ltd. SGT superjunction MOSFET structure
KR102554248B1 (ko) * 2019-02-28 2023-07-11 주식회사 디비하이텍 수퍼 정션 반도체 장치 및 이의 제조 방법
CN111799334B (zh) * 2020-07-31 2021-06-11 四川大学 一种含有反向导电槽栅结构的超结mosfet

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4765012B2 (ja) 2000-02-09 2011-09-07 富士電機株式会社 半導体装置及びその製造方法
JP4088033B2 (ja) 2000-11-27 2008-05-21 株式会社東芝 半導体装置
EP1267415A3 (de) * 2001-06-11 2009-04-15 Kabushiki Kaisha Toshiba Leistungshalbleiterbauelement mit RESURF-Schicht
US7948033B2 (en) * 2007-02-06 2011-05-24 Semiconductor Components Industries, Llc Semiconductor device having trench edge termination structure
DE102007046557A1 (de) 2007-09-28 2009-04-02 Infineon Technologies Austria Ag Halbleiterstruktur mit verfüllter Ausnehmung
JP2010040973A (ja) * 2008-08-08 2010-02-18 Sony Corp 半導体装置およびその製造方法
JP4844605B2 (ja) * 2008-09-10 2011-12-28 ソニー株式会社 半導体装置
JP5235960B2 (ja) * 2010-09-10 2013-07-10 株式会社東芝 電力用半導体装置及びその製造方法
CN102738214B (zh) * 2012-06-08 2014-06-18 电子科技大学 一种能够有效防止电荷失衡的超结vdmos器件

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102013106795B4 (de) * 2012-07-02 2016-11-10 Infineon Technologies Austria Ag Halbleitervorrichtung mit einem Randgebiet und Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung
DE102016101647A1 (de) * 2016-01-29 2017-08-17 Infineon Technologies Austria Ag Halbleitervorrichtung mit superjunction-struktur und transistorzellen in einem übergangsbereich entlang einem transistorzellenbereich
US9954056B2 (en) 2016-01-29 2018-04-24 Infineon Technologies Austria Ag Semiconductor device with superjunction structure and transistor cells in a transition region along a transistor cell region

Also Published As

Publication number Publication date
US8866221B2 (en) 2014-10-21
CN103531611B (zh) 2016-04-20
CN103531611A (zh) 2014-01-22
US20140001552A1 (en) 2014-01-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102013106902A1 (de) Superjunction-Halbleitervorrichtung mit einem Zellgebiet und einem Randgebiet
DE102018104581B4 (de) Siliziumcarbid-Halbleitervorrichtung und Herstellungsverfahren
DE102017108738B4 (de) SiC-HALBLEITERVORRICHTUNG MIT EINEM VERSATZ IN EINEM GRABENBODEN UND HERSTELLUNGSVERFAHREN HIERFÜR
DE102009038731B4 (de) Halbleiterbauelement mit Ladungsträgerkompensationsstruktur und Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauelements
DE102013212787B4 (de) Verfahren zum herstellen einer dotierten halbleiterschicht
DE112017000079T5 (de) Halbleitervorrichtung
DE102005004355B4 (de) Halbleitereinrichtung und Verfahren zu deren Herstellung
DE102010016371B4 (de) Halbleitervorrichtung
AT505499A2 (de) Ladungsgleichgewichts-isolierschicht- bipolartransistor
DE102012223663B4 (de) Halbleiterbauelement mit einer platzsparenden Randstruktur
DE102019121859B3 (de) Siliziumcarbid-vorrichtung mit graben-gate
DE102014101164A1 (de) Halbleitervorrichtung mit einem randbereich und verfahren zur herstellung einer halbleitervorrichtung
DE102019129537A1 (de) Sic-leistungs-halbleitervorrichtung mit integriertem schottky-übergang
DE102013106795B4 (de) Halbleitervorrichtung mit einem Randgebiet und Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung
DE102014100883A1 (de) Halbleitervorrichtung mit einer Superübergangsstruktur, die eine vertikale Fremdstoffverteilung hat
DE112012001565T5 (de) Halbleitervorrichtung und Verfahren zur Herstellung derselben
DE102014117767A1 (de) Halbleitervorrichtung mit rekombinationsbereich
DE102019108062B4 (de) Siliziumcarbid-vorrichtung mit graben-gatestruktur und herstellungsverfahren
DE102014107833A1 (de) Halbleiterbauelement mit selbstladenden Feldelektroden
EP0760528A2 (de) Halbleiterbauelement auf Siliciumbasis mit hochsperrendem Randabschluss
DE102014101859B4 (de) Superjunction-Halbleitervorrichtung mit Überkompensationszonen und Verfahren zu deren Herstellung
DE102015105718A1 (de) Halbleiterdiode
DE102021122335A1 (de) Halbleitervorrichtung und Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung
DE112021002169T5 (de) Halbleitervorrichtung
DE102011079768A1 (de) Halbleiterbauelement mit Driftgebieten und Kompensationsgebieten

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R016 Response to examination communication