DE102013113939A1

DE102013113939A1 - Halbleiterbauelement mit stufenförmigem Randabschluss und Verfahren zum Fertigen eines Halbleiterbauelements

Info

Publication number: DE102013113939A1
Application number: DE102013113939.6A
Authority: DE
Inventors: Gerhard Schmidt
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 2012-12-13
Filing date: 2013-12-12
Publication date: 2014-06-18
Anticipated expiration: 2033-12-13
Also published as: CN103872099B; DE102013113939B4; US9082843B2; CN103872099A; US9287383B2; US20140167143A1; US20150279968A1

Abstract

Ein Halbleiterkörper (110) weist eine erste Seite (111), eine zweite Seite (112), einen lateralen Rand (113), ein aktives Gebiet (101), einen Randabschluss (103) zwischen dem aktiven Gebiet (101) und dem lateralen Rand (113) und ein Driftgebiet (122) von einem ersten Leitungstyp auf. Der Randabschluss (103) beinhaltet eine Stufe (130), die im Halbleiterkörper (110) zwischen der ersten Seite (111) und dem lateralen Rand (113) gebildet wird. Die Stufe (130) beinhaltet eine laterale Oberfläche (135), die sich bis zur ersten Seite (111) erstreckt, und eine Bodenoberfläche (136), die sich bis zum lateralen Rand (113) erstreckt. Eine erste Dotierungszone (131) von einem zweiten Leitungstyp wird im Halbleiterkörper (110) entlang der lateralen Oberfläche (135) der Stufe (130) gebildet und bildet einen pn-Übergang mit dem Driftgebiet (122). Eine zweite Dotierungszone (132) vom ersten Leitungstyp wird im Halbleiterkörper (110) mindestens entlang einem Teil der Bodenoberfläche (136) der Stufe (130) gebildet und erstreckt sich bis zum lateralen Rand (113), wobei die zweite Dotierungszone (132) in Kontakt mit dem Driftgebiet (122) steht.

Description

GEBIET DER TECHNIK
Die hierin beschriebenen Ausführungsformen betreffen Halbleiterbauelemente mit einem Randabschluss mit einem Kanalstopper am Boden eines Grabens und Verfahren zum Fertigen solcher Halbleiterbauelemente.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Hochspannungsbauelemente benötigen einen zuverlässigen Randabschluss am Rand des Chips, um sicherzustellen, dass die Bauelemente die Hochspannung zuverlässig sperren können. Der Randabschluss soll die elektrische Feldstärke zwischen dem aktiven Gebiet und dem Schnittspalt oder der Sägekante verringern und soll eventuelle übermäßige Felderhöhungen am Schnittspalt verhindern. Typischerweise sind die Randabschlüsse angepasst, um das elektrische Feld so zu formen, dass die Potenziallinien zur Oberfläche des Bauelements ohne jegliche starke Biegung oder Zusammendrängung der Potenziallinien umgelenkt werden, um eine Avalanche-Generation im Halbleitersubstrat oder einen dielektrischen Durchbruch in den Passivierungsschichten zu verhindern. Kritische topologische Gebiete in der Randabschlussstruktur sind Stufen und Ränder, wo eine Spitzenfeldstärke von bis zu einigen MV/cm generiert werden könnte.
Planare Randabschlüsse, die eine häufige Technik zum Reduzieren der elektrischen Feldstärke sind, verwenden Feldplatten, die auf der oberen Oberfläche der Bauelemente angeordnet sind, oder eine variierende laterale Dotierung, um die elektrische Feldstärke an der Oberfläche des Halbleiterbauelements anzupassen. Für planare Randabschlüsse ist viel Raum erforderlich, um eventuelle lokale Erhöhungen der elektrischen Feldstärke über den kritischen Wert für einen Avalanche-Durchbruch zu verhindern. Um die Krümmung der elektrischen Potenziallinien hinreichend gering zu halten, wird für eine Randabschlusszone eines zum Sperren von 600 V fähigen Bauelements eine laterale Breite von etwa 200–250 µm benötigt. Für eine Sperrspannung von 6,5 kV erhöht sich die erforderliche laterale Breite auf etwa 2000 µm.
Eine andere Methode nutzt den sogenannten Mesa-Randabschluss, bei dem die Verringerung der elektrischen Feldstärke mindestens teilweise innerhalb der vertikalen Tiefe des Bauelements erfolgt, um den erforderlichen lateralen Raum zu reduzieren. Mesa-Randabschlusszonen beinhalten möglicherweise Gräben oder abgeschrägte pn-Übergänge. Rohtechniken wie Laserbearbeitung, Läppen, Schleifen oder Sandstrahlen werden benötigt, um die gewünschte Form der Randabschlusszone zu produzieren, wobei diese Techniken für die Wafermassenproduktion oft ungeeignet sind.
In Anbetracht des oben Gesagten besteht ein Bedarf an Verbesserung.
KURZE DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Nach einer Ausführungsform beinhaltet ein Halbleiterbauelement einen Halbleiterkörper, der eine erste Seite, eine zweite Seite, einen den Halbleiterkörper in einer lateralen Richtung begrenzenden lateralen oder seitlichen Rand, ein aktives Gebiet und einen zwischen dem aktiven Gebiet und dem lateralen Rand angeordneten Randabschluss aufweist. Ein Driftgebiet von einem ersten Leitungstyp wird im Halbleiterkörper gebildet. Der Randabschluss beinhaltet eine Stufe, die im Halbleiterkörper zwischen der ersten Seite des Halbleiterkörpers und dem lateralen Rand gebildet wird. Die Stufe beinhaltet eine laterale oder seitliche Oberfläche, die sich bis zur ersten Seite des Halbleiterkörpers erstreckt, und eine Bodenoberfläche, die sich bis zum lateralen Rand des Halbleiterkörpers erstreckt. Eine erste Dotierungszone von einem zweiten Leitungstyp wird im Halbleiterkörper entlang der lateralen Oberfläche der Stufe gebildet und bildet einen pn-Übergang mit dem Driftgebiet. Eine zweite Dotierungszone vom ersten Leitungstyp wird im Halbleiterkörper mindestens entlang einem Teil der Bodenoberfläche der Stufe gebildet und erstreckt sich bis zum lateralen Rand des Halbleiterkörpers, wobei die zweite Dotierungszone in Kontakt mit dem Driftgebiet steht.
Nach einer Ausführungsform beinhaltet ein Halbleiterbauelement einen Halbleiterkörper, der eine erste Seite, eine zweite Seite, einen den Halbleiterkörper in einer lateralen Richtung begrenzenden lateralen Rand, ein aktives Gebiet und einen zwischen dem aktiven Gebiet und dem lateralen Rand angeordneten Randabschluss aufweist. Ein Driftgebiet von einem ersten Leitungstyp wird im Halbleiterkörper gebildet. Der Randabschluss beinhaltet eine Stufe, die im Halbleiterkörper zwischen der ersten Seite des Halbleiterkörpers und dem lateralen Rand gebildet wird. Die Stufe beinhaltet eine laterale Oberfläche, die sich bis zur ersten Seite des Halbleiterkörpers erstreckt, und eine Bodenoberfläche, die sich bis zum lateralen Rand des Halbleiterkörpers erstreckt. Eine erste Dotierungszone von einem zweiten Leitungstyp wird im Halbleiterkörper an der lateralen Oberfläche der Stufe gebildet und bildet einen pn-Übergang mit dem Driftgebiet. Eine zweite Dotierungszone vom ersten Leitungstyp wird im Halbleiterkörper entlang einem Teil der Bodenoberfläche der Stufe gebildet und erstreckt sich bis zum lateralen Rand des Halbleiterkörpers, wobei die zweite Dotierungszone in Kontakt mit dem Driftgebiet steht. Eine dritte Dotierungszone von der zweiten Leitfähigkeit wird im Halbleiterkörper an der Bodenoberfläche der Stufe gebildet und erstreckt sich bis zur lateralen Oberfläche der Stufe, wobei die dritte Dotierungszone einen pn-Übergang mit dem Driftgebiet bildet und an die erste Dotierungszone angrenzt. Die dritte Dotierungszone weist eine Dotierungskonzentration auf, die höher als eine Dotierungskonzentration der ersten Dotierungszone ist. Ein Isolationsmaterial füllt die Stufe, bedeckt die erste, die zweite und die dritte Dotierungszone und erstreckt sich bis zum lateralen Abschluss des Halbleiterkörpers.
Nach einer Ausführungsform beinhaltet ein Verfahren zum Fertigen eines Halbleiterbauelements Bereitstellen eines Halbleitersubstrats, das eine erste Seite, eine zweite Seite, mehrere lateral beabstandete Halbleiterbauelemente, die in das Halbleitersubstrat integriert sind, und ein Driftgebiet von einem ersten Leitungstyp aufweist; Bilden von Gräben im Halbleitersubstrat zwischen lateral benachbarten Halbleiterbauelementen an der ersten Seite des Halbleitersubstrats, wobei jeder der Gräben zwei Seitenwände und einen Boden beinhaltet; Bilden erster Dotierungszonen von einem zweiten Leitungstyp im Halbleitersubstrat mindestens entlang den Seitenwänden der Gräben, wobei die ersten Dotierungszonen pn-Übergänge zum Driftgebiet bilden; Bilden zweiter Dotierungszonen vom ersten Leitungstyp im Halbleitersubstrat mindestens entlang einem Teil des Bodens der Gräben, wobei die zweiten Dotierungszonen an das Driftgebiet angrenzen; und Schneiden des Halbleitersubstrats entlang den zweiten Dotierungszonen in den Gräben, um die Halbleiterbauelemente zu trennen.
Der Fachmann wird beim Lesen der folgenden ausführlichen Beschreibung und beim Betrachten der beiliegenden Zeichnungen zusätzliche Merkmale und Vorteile erkennen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die Komponenten in den Figuren sind nicht zwingend maßstabsgetreu, vielmehr wird der Schwerpunkt auf die Veranschaulichung der Prinzipien der Erfindung gelegt. Ferner bezeichnen gleiche Bezugszeichen in den Figuren entsprechende Teile. In den Zeichnungen:
veranschaulicht 1 die Verteilung der elektrischen Potenziallinien eines Halbleiterbauelements mit einem Randabschluss mit einem Kanalstopper an einem Boden eines Grabens nach einer Ausführungsform;
2 veranschaulicht die Verteilung der elektrischen Potenziallinien eines Halbleiterbauelements mit einem Randabschluss mit einem Kanalstopper mit einer lateral variierenden Dotierungskonzentration an einem Boden eines Grabens nach einer Ausführungsform;
3 veranschaulicht die Verteilung der elektrischen Potenziallinien eines Halbleiterbauelements mit einem Randabschluss mit einem Kanalstopper mit einer lateral variierenden Dotierungskonzentration an einem Boden eines Grabens nach einer Ausführungsform;
4 veranschaulicht die Verteilung der elektrischen Potenziallinien eines Halbleiterbauelements mit einem Randabschluss mit einem Kanalstopper an einem Boden eines Grabens nach einer Ausführungsform;
die 5 bis 11 veranschaulichen Abläufe eines Prozesses zum Fertigen eines Halbleiterbauelements mit einem Randabschluss mit einem Kanalstopper an einem Boden eines Grabens nach einer Ausführungsform;
12 veranschaulicht ein Leistungsbauelement mit zwei Anschlüssen mit einem Randabschluss mit einem Kanalstopper an einem Boden eines Grabens nach einer Ausführungsform;
13 veranschaulicht ein Leistungsbauelement mit drei Anschlüssen mit einem Randabschluss mit einem Kanalstopper an einem Boden eines Grabens nach einer Ausführungsform; und
14 veranschaulicht die Verteilung der elektrischen Potenziallinien eines Halbleiterbauelements mit einem allgemein bekannten Randabschluss.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
In der folgenden ausführlichen Beschreibung wird Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen genommen, die einen Teil hiervon bilden und in denen zur Veranschaulichung konkrete Ausführungsformen gezeigt werden, gemäß denen die Erfindung praktisch umgesetzt werden kann. In diesem Zusammenhang werden mit Bezug auf die Orientierung der beschriebenen Figur(en) Richtungsbegriffe wie „oben“, „unten“, „vorne“, „hinten“, „am Anfang“, „am Ende“ etc. genutzt. Da Komponenten von Ausführungsformen in etlichen unterschiedlichen Orientierungen positioniert sein können, werden die Richtungsbegriffe zum Zweck der Veranschaulichung genutzt und sind in keiner Hinsicht begrenzend. Es sollte sich verstehen, dass noch andere Ausführungsformen gebraucht und strukturelle oder logische Änderungen vorgenommen werden können, ohne vom Schutzbereich der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Die folgende ausführliche Beschreibung ist deshalb nicht als begrenzend aufzufassen, und der Schutzbereich der vorliegenden Erfindung wird von den beigefügten Ansprüchen definiert. Die beschriebenen Ausführungsformen nutzen konkrete Termini, die nicht als den Schutzbereich der beigefügten Ansprüche begrenzend auszulegen sind.
Der Begriff „lateral“, wie in dieser Patentschrift genutzt, soll eine zur Hauptoberfläche eines Halbleitersubstrats parallele Orientierung beschreiben.
Der Begriff „vertikal“, wie in dieser Patentschrift genutzt, soll eine Orientierung beschreiben, die zur Hauptoberfläche des Halbleitersubstrats senkrecht angeordnet ist.
In dieser Beschreibung wird davon ausgegangen, dass eine zweite Oberfläche eines Halbleitersubstrats oder -körpers von der unteren oder der rückseitigen Oberfläche gebildet wird, während davon ausgegangen wird, dass eine erste Oberfläche von der oberen, der vorderen oder der Hauptoberfläche des Halbleitersubstrats oder -körpers gebildet wird. Die Begriffe „oben“ und „unten“, wie in dieser Patentschrift genutzt, beschreiben deshalb eine relative Stelle eines Strukturmerkmals zu einem anderen Strukturmerkmal unter Beachtung dieser Orientierung.
Wenn auf Halbleiterbauelemente Bezug genommen wird, sind Bauelemente mit mindestens zwei Anschlüssen gemeint, ein Beispiel ist eine Diode. Halbleiterbauelemente können auch Bauelemente mit drei Anschlüssen sein, etwa Feldeffekttransistoren (FETs), Leistungsbipolartransistoren mit isolierter Gateelektrode (IGBTs), Sperrschicht-Feldeffekttransistoren (JFETs) und Thyristoren, um nur einige zu nennen. Die Halbleiterbauelemente können auch mehr als drei Anschlüsse beinhalten. Nach einer Ausführungsform sind Halbleiterbauelemente Leistungsbauelemente. Integrierte Schaltungen beinhalten mehrere integrierte Bauelemente.
Mit Bezug auf 1 wird eine erste Ausführungsform eines Halbleiterbauelements 100a beschrieben. Das Halbleiterbauelement 100a beinhaltet einen Halbleiterkörper 110 aus einem Halbleitermaterial wie Si, SiC, GaN oder GaAs. Das Halbleiterbauelement 110a ist typischerweise ein vertikales Halbleiterbauelement. Des Weiteren ist der Halbleiterkörper 110 des Halbleiterbauelements 100a typischerweise ein dünnes Material.
Der Halbleiterkörper 110 beinhaltet eine erste Seite 111, eine zweite Seite 112 gegenüber der ersten Seite 111, einen den Halbleiterkörper 110 in einer lateralen Richtung begrenzenden lateralen oder seitlichen Rand 113, ein aktives Gebiet 101 und einen zwischen dem aktiven Gebiet 101 und dem lateralen Rand 113 angeordneten Randabschluss 103. Nach einer Ausführungsform, die unten weiter beschrieben wird, umgibt der Randabschluss 103 das aktive Gebiet 101 lateral vollständig und ist in der Randbezirkfläche des Bauelements 100a angeordnet.
Ein erstes Dotierungsgebiet 121 von einem zweiten Leitungstyp wird an der ersten Seite 111 des Halbleiterkörpers 110 gebildet. Ein zweites Dotierungsgebiet 122 von einem ersten Leitungstyp wird im Halbleiterkörper 110 gebildet. Der erste Leitungstyp ist hier vom n-Typ und der zweite Leitungstyp vom p-Typ. Für den Fachmann versteht es sich, dass der erste Leitungstyp auch vom p-Typ sein kann, während der zweite Leitungstyp vom n-Typ sein kann.
Nach einer Ausführungsform bildet das erste Dotierungsgebiet 121 ein Anodengebiet einer Leistungsdiode, während das zweite Dotierungsgebiet 122 ein Driftgebiet der Leistungsdiode bildet. Nach einer anderen Ausführungsform bildet das erste Dotierungsgebiet 121 ein Bodygebiet eines Leistungs-FETs oder -IGBTs, während das zweite Dotierungsgebiet 122 ein Driftgebiet des Leistungs-FETs oder -IGBTs bildet. Im Folgenden wird auf eine Leistungsdiode Bezug genommen. Entsprechendes gilt jedoch für Leistungs-FETs wie SIPMOS-Transistoren, DMOS-Transistoren und Transistoren mit einem Kompensationsbereich (sogenannten COOLMOS) und IGBTs. In diesen Bauelementen bilden das erste und das zweite Dotierungsgebiet 121, 122 den Haupt-pn-Übergang des jeweiligen Bauelements. Der Haupt-pn-Übergang ist hauptsächlich parallel zur ersten Seite 111, d. h. er verläuft parallel zur ersten Seite 111, und ist in dem aktiven Gebiet 101 angeordnet. Der Randabschluss 103 ist zum aktiven Gebiet 101 lateral benachbart angeordnet. Das zweite Dotierungsgebiet 122 wird nachstehend als Driftgebiet bezeichnet.
Das erste Dotierungsgebiet 121 bildet hier ein stark p-dotiertes Anodengebiet der Leistungsdiode. Ein drittes Dotierungsgebiet 123 vom ersten Leitungstyp wird an der zweiten Seite 112 des Halbleiterkörpers 110 gebildet. Das dritte Dotierungsgebiet 123 ist vom selben Dotierungstyp wie das Driftgebiet 122, weist typischerweise eine höhere Dotierungskonzentration auf als das Driftgebiet 122 und bildet ein Kathodengebiet der Leistungsdiode.
Der Randabschluss 103 beinhaltet eine Stufe 130, die im Halbleiterkörper 110 zwischen der ersten Seite 111 des Halbleiterkörpers 110 und dem lateralen Rand 113 gebildet wird. Genauer gesagt, die Stufe 130 wird in dieser Ausführungsform entlang dem Gebiet gebildet, wo der laterale Rand 113 auf die erste Seite 111 des Halbleiterkörpers 110 trifft.
Die Stufe 130 beinhaltet eine laterale oder seitliche Oberfläche 135, die sich bis zur ersten Seite 111 des Halbleiterkörpers 110 erstreckt, und eine Bodenoberfläche 136, die sich bis zum lateralen Rand 113 des Halbleiterkörpers erstreckt. Eine erste Dotierungszone 131 vom zweiten Leitungstyp wird im Halbleiterkörper 110 entlang der lateralen Oberfläche 135 der Stufe 130 gebildet und bildet einen pn-Übergang mit dem Driftgebiet 122. Eine zweite Dotierungszone 132 vom ersten Leitungstyp wird im Halbleiterkörper 110 mindestens entlang einem Teil der Bodenoberfläche 136 der Stufe 130 gebildet und erstreckt sich bis zum lateralen Rand 113 des Halbleiterkörpers 110. Die zweite Dotierungszone 132 steht in Kontakt mit dem Driftgebiet 122.
Eine dritte Dotierungszone 133 von der zweiten Leitfähigkeit wird im Halbleiterkörper 110 entlang einem Teil der Bodenoberfläche 136 der Stufe 130 gebildet und erstreckt sich bis zur lateralen Oberfläche 135 der Stufe 130. Die dritte Dotierungszone 133 bildet einen pn-Übergang mit dem Driftgebiet 121 und grenzt an die erste Dotierungszone 131 an.
Das erste Dotierungsgebiet 121 erstreckt sich in dieser Ausführungsform bis zur ersten Dotierungszone 131 und grenzt an die erste Dotierungszone an, sodass das Driftgebiet 122 an der ersten Seite 111 des Halbleiterkörpers 110 nicht exponiert wird. Ein weiterer pn-Übergang wird zwischen der ersten Dotierungszone 131 und dem Driftgebiet 122 gebildet und erstreckt sich im Wesentlichen vertikal und parallel zur lateralen Oberfläche 135 der Stufe 130. Der weitere pn-Übergang, der sich tiefer in den Halbleiterkörper 110 erstreckt als der Haupt-pn-Übergang zwischen dem Driftgebiet 122 und dem ersten Dotierungsgebiet 121, ist Teil des Randabschlusses 103. Am Boden der Stufe 130 läuft der weitere pn-Übergang in einen horizontalen pn-Übergang zwischen der dritten Dotierungszone 133 und dem Driftgebiet 122. Infolgedessen wird die Ecke zwischen der lateralen Oberfläche 135 und der Bodenoberfläche 136 der Stufe 130 vom weiteren pn-Übergang umgeben.
Die dritte Dotierungszone 133 weist möglicherweise eine Dotierungskonzentration auf, die höher als eine Dotierungskonzentration der ersten Dotierungszone 131 ist.
Ein Isolationsmaterial 137 füllt die Stufe 130 und erstreckt sich lateral bis zum lateralen Rand 113 des Halbleiterkörpers 110. Des Weiteren erstreckt sich das Isolationsmaterial 137 vertikal bis zur ersten Seite 111 des Halbleiterkörpers 110.
Der Randabschluss 103, wie in 1 veranschaulicht, ist ein teilweise vertikaler Randabschluss mit einem teilweise vertikalen pn-Übergang. Die Bodenoberfläche 136 der Stufe 130 ist von der zweiten Seite 112 her platziert und erreicht nicht das dritte Dotierungsgebiet 123. Das Driftgebiet 121 weist eine gegebene vertikale Erstreckung zwischen dem ersten Dotierungsgebiet 121 und dem dritten Dotierungsgebiet 123 auf. Die Stufe 130 erstreckt sich vertikal von der ersten Seite 111 des Halbleiterkörpers 110 bis in eine Tiefe von etwa der Hälfte der vertikalen Erstreckung des Driftgebiets 121.
Nach einer Ausführungsform steht das erste Dotierungsgebiet 121 in ohmschem Kontakt mit einer ersten Metallisierung 141, die auf der ersten Seite 111 des Halbleiterkörpers 110 angeordnet ist. Die erste Metallisierung 141 bildet in der vorliegenden Ausführungsform die Anodenelektrode der Leistungsdiode. Das dritte Dotierungsgebiet 123 steht in ohmschem Kontakt mit einer zweiten Metallisierung 142, die auf der zweiten Seite 112 des Halbleiterkörpers 110 angeordnet ist. Die zweite Metallisierung 142 bildet in der vorliegenden Ausführungsform die Kathodenelektrode der Leistungsdiode.
Wie in 1 veranschaulicht, wird das elektrische Potenzial vom Randabschluss 103 teilweise in einer vertikalen Richtung umgelenkt, ohne das elektrische Feld vollständig umzulenken. Der Verlauf der elektrischen Potenziallinien wird unter Zugrundelegung der unten genannten Parameter simuliert. Die Erfindung ist jedoch nicht auf diese Parameter begrenzt.
Die Leistungsdiode, wie in 1 veranschaulicht, wurde für eine Bemessungssperrspannung von 1200 V konzipiert. Das Halbleitermaterial des Halbleiterkörpers 110 ist n-dotiertes Si mit einem spezifischen Widerstand von etwa 53 Ω·cm und einer vertikalen Dicke von etwa 125 µm. Das erste Dotierungsgebiet 121 bildet ein stark p-dotiertes Anodengebiet der Leistungsdiode und weist an der ersten Seite 111 (einer oberen Oberfläche des Halbleiterkörpers 110) eine Dotierungskonzentration von etwa 1·10¹⁷ cm^–3 auf. Das erste Dotierungsgebiet 121 erstreckt sich vertikal um etwa 6 µm in den Halbleiterkörper 110, sodass der Haupt-pn-Übergang zwischen dem Anodengebiet 121 und dem Driftgebiet 122 um etwa 6 µm von der ersten Seite 111 beabstandet ist.
Das dritte Dotierungsgebiet 123 bildet ein stark n-dotiertes Emittergebiet der Leistungsdiode und weist an der zweiten Seite 112 des Halbleiterkörpers 110 (der unteren Oberfläche des Halbleiterkörpers 110) eine Dotierungskonzentration von etwa 3,5·10¹⁵ cm^–3 auf und erstreckt sich von der zweiten Seite 112 des Halbleiterkörpers 110 um etwa 2 µm in den Halbleiterkörper 110. Ein optionales n-dotiertes Feldstoppgebiet 125 ist zwischen dem Emittergebiet 123 und dem Driftgebiet 122 angeordnet. Das Feldstoppgebiet 125 weist eine vertikale Erstreckung von der zweiten Seite 112 des Halbleiterkörpers 110 bis zu einer Tiefe von etwa 15 µm und eine Spitzendotierungskonzentration von etwa 1,3·10¹⁴ cm^–3 auf.
Die erste Dotierungszone 131 an der Seitenwandoberfläche 135 der Stufe 130 wurde unter Nutzung einer Dotierungsdosis von etwa 2,5·10¹¹ cm^–2 gebildet, während für die Bildung der dritten Dotierungszone 133 an der Bodenoberfläche 136 der Stufe 130 eine Dotierungsdosis von etwa 5·10¹¹ cm^–2 genutzt wurde. Infolgedessen weist die dritte Dotierungszone 133 eine Dotierungskonzentration auf, die etwa 2 Mal höher als die Dotierungskonzentration der ersten Dotierungszone 131 ist. Die zweite Dotierungszone 132 an der Bodenoberfläche 136 der Stufe 130 wurde unter Nutzung einer Dotierungsdosis von etwa 1·10¹⁵ cm^–2 gebildet, d. h. die Dotierungskonzentration der zweiten Dotierungszone 132 ist erheblich höher als die Dotierungskonzentration der ersten Dotierungszone 131 bzw. der dritten Dotierungszone 133. Die zweite Dotierungszone 132 bildet hier einen sogenannten Kanalstopper und weist eine laterale Erstreckung von etwa 30 µm vom lateralen Rand 113 entlang der Bodenoberfläche 136 auf. Dadurch wird sichergestellt, dass die elektrischen Potenziallinien, wie durch die Linien in 1 angezeigt, am Anodengebiet 133 zuverlässig in den Halbleiterkörper 110 zurückgebogen werden.
Die Dotierungsdosis für die zweite Dotierungszone 132 sollte höher sein als die Durchbruchladung des Halbleitermaterials des Halbleiterkörpers 110. Im Fall von Si beträgt die Durchbruchladung etwa 1,6·10¹² cm^–2, infolgedessen ist die zuvor beschriebene Dotierungsladung für die zweite Dotierungszone 132 hinreichend höher als die Si-Durchbruchladung.
Die zweite Dotierungszone 132 kann sich abhängig vom Wärmebudget des Halbleiterbauelements 100a in einer vertikalen Richtung von der Bodenoberfläche 136 bis zu einer Tiefe von zwischen etwa 0,1 µm bis etwa 5 µm in den Halbleiterkörper 110 erstrecken. Vor allem wenn Prozesse schneller Ausheilung wie LTA (Laser Thermal Annealing) oder RTA (Rapid Thermal Annealing) genutzt werden, kann die zweite Dotierungszone 132 als eine flache Dotierungszone gebildet werden.
Das Isolationsmaterial 137 weist eine relative Dielektrizitätskonstante ε von etwa 2 bis etwa 8 auf. In der Ausführungsform von 1 weist das Isolationsmaterial 137 eine relative Dielektrizitätskonstante ε von etwa 3,9 auf, was ein typischer Wert ist.
Wie 1 entnommen werden kann, werden die elektrischen Potenziallinien aufwärts umgelenkt und durch das Isolationsmaterial 137 entweder vertikal oder lateral geleitet. In jedem Fall „verlassen“ die elektrischen Potenziallinien den Halbleiterkörper 110 durch die Stufe 130, sodass das Halbleitermaterial unter der Stufe 130 am äußeren Rand im Wesentlichen feldfrei bleibt.
Eine Leistungsdiode mit einer Struktur wie in 1 veranschaulicht und mit den zuvor beschriebenen Parametern weist eine Istsperrspannung von etwa 1614 V auf, die annähernd 90% der Volumendurchbruchspannung des genutzten Halbleitermaterials entspricht. Dies ist für viele Anwendungen hinreichend.
Der Randabschluss 103, wie hierin beschrieben, unterscheidet sich von herkömmlichen Randabschlüssen, die einen vom lateralen Rand her platzierten Graben nutzen, insofern als die Stufe 130 am lateralen Rand 113 gebildet wird und sich bis zum lateralen Rand erstreckt. Der vom Randabschluss 103 eingenommene Raum, wie hierin beschrieben, ist erheblich kleiner als für herkömmliche Bauelemente mit einem vom lateralen Rand her platzierten Graben. In der vorliegenden Ausführungsform wird nur ein Raum von etwa 90 µm bis etwa 95 µm benötigt. Dieser Raum wird hauptsächlich von der Stufe 130 eingenommen, die eine laterale Erstreckung von etwa 90 µm bis 95 µm vom lateralen Rand 113 in den Halbleiterkörper 110 aufweist.
Ein herkömmlicher Randabschluss mit einem Graben würde zum Vergleich einen Raum von etwa 130 µm mit 60 µm für die laterale Breite des Grabens und etwa 70 µm für den Raum zwischen dem Graben und dem lateralen Rand benötigen.
Des Weiteren ist die zweite Dotierungszone 132, die als Kanalstopper fungiert, in die Bodenoberfläche 136 der Stufe 130 integriert, anders als herkömmliche Randabschlüsse, die einen Kanalstopper an der oberen Seite des Bauelements zwischen dem Graben und dem lateralen Rand aufweisen.
Zum Vergleich wird in 14, die auf 5 von US 2012/0104537 A1 basiert, ein Halbleiterbauelement mit einem herkömmlichen Randabschluss 4 veranschaulicht. Das Halbleiterbauelement 100a beinhaltet ein Halbleitermaterial 10 mit Dotierungsgebieten 11 und 12, die vom entgegengesetzten Leitungstyp sind, sodass ein pn-Übergang 31 gebildet wird. Der herkömmliche Randabschluss 4, der außerhalb eines inneren Gebiets 3 des Halbleiterbauelements 100a angeordnet ist, beinhaltet einen Graben 22, der im Halbleitermaterial 10 gebildet wird und lateral von einem Rand beabstandet ist, der hier an der rechten Seite angeordnet ist. Der Graben 22 ist mit einem Dielektrikum gefüllt. An den Seitenwänden und dem Boden des Grabens 22 werden Dotierungszonen 24, 25 und 26 gebildet und sind von einem Leitungstyp, der den Leitungstyp des Dotierungsgebiets 11 ergänzt. Ein Kanalstopper 27 wird an der oberen Oberfläche des Halbleitermaterials 10 gebildet.
Wie 14 entnommen werden kann, werden die elektrischen Potenziallinien aufwärts gebogen. Des Weiteren werden die elektrischen Potenziallinien, die in der Nähe der unteren Seite des Halbleitermaterials 10 sind, stark zurückgebogen. Um sicherzustellen, dass diese elektrischen Potenziallinien vom rechten Rand des Halbleitermaterials 10 hinreichend beabstandet sind und dass eine während eines Vertauschmodus gebildete Verarmungszone nicht bis zum rechten Rand reicht, muss die Beabstandung zwischen dem Graben 22 und dem rechten Rand hinreichend groß sein. Dadurch wird die laterale Breite des herkömmlichen Randabschlusses 4 vergrößert.
Im Gegensatz hierzu kann die laterale Breite des Randabschlusses 103 durch Bilden der Stufe 130 am lateralen Rand 113 reduziert werden, sodass die elektrischen Potenziallinien das Halbleiterbauelement 100a an dessen lateraler Seite über der Bodenoberfläche 136 der Stufe 130 teilweise verlassen. Dadurch verringert werden auch die Biegungseinschränkungen für die elektrischen Potenziallinien, wie durch einen Vergleich der 1 und 14 ersichtlich wird. In 1 sind die elektrischen Potenziallinien im Gebiet unter der Stufe 130 weniger gebogen als in einem Gebiet unter dem Graben 22 in 14.
Die zweite Dotierungszone 132 an der Bodenoberfläche 136 der Stufe 130 stellt sicher, dass die elektrischen Potenziallinien zuverlässig aufwärts gebogen werden und die zweite Dotierung 132 an einer Seite gegenüber dem lateralen Rand 113 passieren, ohne sie zu stark zu biegen. Weil die zweite Dotierungszone 132 (Kanalstopper) an der Bodenoberfläche 136 der Stufe 130 gebildet wird, verlassen einige der elektrischen Potenziallinien das Halbleiterbauelement 100a lateral über der zweiten Dotierungszone 132. Infolgedessen bleibt ein elektrisches Feld an einem lateralen Gebiet des Halbleiterbauelements 100a. Dies ist unkritisch, da das elektrische Feld aufgrund der Wirkung der zweiten Dotierungszone 132 auf das Isolationsmaterial 137 beschränkt ist. Das Halbleitermaterial unter der zweiten Dotierungszone 132 am lateralen Rand 113 bleibt jedoch im Wesentlichen feldfrei. Während eines Vertauschmodus ist die zweite Dotierungszone 132, wenngleich sie floatet, aufgrund der Wirkung der zweiten Dotierungszone 132 annähernd an dem elektrischen Potenzial des dritten Dotierungsgebiets 123.
Die erste und die dritte Dotierungszone 131, 133 verbessern die Sperrfähigkeiten des Halbleiterbauelements 100a. Zusätzlich dazu ermöglicht eine höhere Dotierungskonzentration der dritten Dotierungszone 133 im Vergleich zur Dotierungskonzentration der ersten Dotierungszone 131 eine Reduzierung der vertikalen Erstreckung der Stufe 130, wie in 1 ersichtlich wird. Mithin wird die Stufe 130 nur bis zu einer gegebenen Tiefe gebildet, sodass zur mechanischen Stabilität unter der Stufe 130 hinreichend viel Halbleitermaterial des Halbleiterkörpers 110 bleibt. Dies ist während des Bearbeitens des Halbleiterbauelements 100a vorteilhaft und macht ein stark dotiertes Substrat unnötig. Der hierin beschriebene Randabschluss 103 ist deshalb mit Dünnwafertechnologien vereinbar.
Ferner verschafft die höhere Dotierungskonzentration der dritten Dotierungszone 133 im Vergleich zur Dotierungskonzentration der ersten Dotierungszone 131 mehr Freiheit beim Abstimmen der geometrischen Verhältnisse der Stufe 130, vor allem der lateralen Breite und der Tiefe der Stufe 130. Die Nutzung einer höheren Dotierungskonzentration für die dritte Dotierungszone 133 ermöglicht zum Beispiel Reduzieren der lateralen Breite der Stufe 130.
Das Halbleiterbauelement 100a beinhaltet möglicherweise auch eine Passivierungsschicht 129 auf der ersten Seite 111 des Halbleiterkörpers 110. Die Passivierungsschicht 129 bedeckt die Stufe 130 und erstreckt sich teilweise über die erste Metallisierung 141.
Des Weiteren kann entlang der lateralen Oberfläche 135 und der Bodenoberfläche 136 der Stufe 130 zwischen dem Halbleiterkörper 110 und dem Isolationsmaterial 137 ein Passivierungsgebiet 170 gebildet werden. Das Passivierungsgebiet 170 kann aus Siliciumoxid, Siliciumnitrid, kohlenstoffbasierten Passivierungsmaterialien wie Schichten aus diamantartigem Kohlenstoff oder Kombinationen davon bestehen.
Mit Bezug auf 2 wird eine Abwandlung des in 1 gezeigten Halbleiterbauelements 100a beschrieben. Das Halbleiterbauelement 100b von 2 weist im Wesentlichen die gleiche Struktur auf wie das Halbleiterbauelement 100a von 1, sodass hier auf die Beschreibung der gemeinsamen Merkmale verzichtet wird. Im Gegensatz zu 1 weist das Halbleiterbauelement 100b von 2 nach einer Ausführungsform eine zweite Dotierungszone 132 mit einer lateral variierenden Dotierungskonzentration auf. Genauer gesagt, die zweite Dotierungszone 132 beinhaltet drei Unterzonen 132a, 132b und 132c, die je unterschiedliche Dotierungskonzentrationen aufweisen. Die relative Dotierungskonzentration dieser drei Unterzonen wird angezeigt durch „n^–“, „n“ und „n⁺“, sodass die am lateralen Rand 113 angeordnete Unterzone 132a eine höhere Dotierungskonzentration aufweist als die zur dritten Dotierungszone 133 benachbart angeordnete Unterzone 132c. Die Dotierungskonzentration der zweiten Dotierungszone 132 erhöht sich deshalb zum lateralen Rand 113 hin.
Durch Bereitstellen der zweiten Dotierungszone 132 mit einer sich kontinuierlich oder schrittweise erhöhenden Dotierungskonzentration zum lateralen Rand 113 hin ist es möglich, den Randabschluss 103 mit Sperrfähigkeiten zu versehen, die den Sperrfähigkeiten von massivem Halbleitermaterial ähneln, bei dem keine Biegung der elektrischen Potenziallinien auftritt. Dadurch wird auch eine weitere Reduzierung der lateralen Breite des Randabschlusses 103 ermöglicht.
Ein konkretes Beispiel zur Simulation des Verlaufs des elektrischen Potenzials ist in 2 veranschaulicht, in der jede der drei Unterzonen 132a, 132b, 132c der zweiten Dotierungszone 132 eine laterale Breite von etwa 20 µm aufweist. Die Dotierungsdosis zum Bilden der Unterzone 132c betrug 3·10¹¹ cm^–2, für die Unterzone 132b betrug sie 1·10¹² cm^–2, und für die Unterzone 132a betrug sie 1·10¹⁵ cm^–2. Die Dotierungsdosis für die erste Dotierungszone 131 betrug 5·10¹¹ cm^–2 und für die dritte Dotierungszone 133 betrug sie 1·10¹² cm^–2. Durch Nutzung dieser Parameter war es möglich, den für den Randabschluss 103 und die Stufe 130 benötigten lateralen Raum auf etwa 80 µm zu reduzieren. Die Simulation ergab auch einen Durchbruch in der Masse des Halbleiterkörpers 110 bei einer Sperrspannung von etwa 1795 V. Infolgedessen sind die Sperrfähigkeiten sehr gut.
Der Randabschluss 103, wie hierin beschrieben, ist widerstandsfähig gegen metallische Rückstände, die während der Bearbeitung des Bauelements 100c, zum Beispiel nach dem Löten, möglicherweise am lateralen Rand 113 zurückbleiben. Dies wurde simuliert, indem entlang dem lateralen Rand 113 und dem Isolationsmaterial 137 eine Metallschicht 143 bereitgestellt wurde, wie in 3 veranschaulicht. Die übrige Struktur des Halbleiterbauelements 100c in 3 entspricht der Struktur des Halbleiterbauelements 100b von 2. Werden die gleichen Parameter wie für das Halbleiterbauelement 100b von 2 angenommen, so beträgt die resultierende Sperrspannung, bei der ein Durchbruch auftritt, etwa 1751 V, d. h. nur 2,5% weniger als die Sperrspannung eines Halbleiterbauelements ohne eine solche Metallschicht 143, die Metallrückstände oder Kristallfehler darstellt. Infolgedessen kann die Robustheit des Bauelements 100c aufrechterhalten werden.
Das Halbleitermaterial entlang dem lateralen Rand 113 ist aufgrund des Vorhandenseins der zweiten Dotierungszone oder des Kanalstoppers 132 am Boden der Stufe 130 im Wesentlichen feldfrei. Die Metallschicht 143 beeinträchtigt die Robustheit des Halbleiterbauelements 100c nicht erheblich, selbst wenn die elektrischen Potenziallinien den Halbleiterkörper 110 an der lateralen Seite nicht nicht verlassen können, sondern von der Metallschicht 143 aufwärts gebogen werden. Die Metallschicht 143 kann deshalb als vertikale Feldplatte genutzt werden, die sich am elektrischen Potenzial der zweiten Metallisierung 142 befinden wird.
Wenn hingegen keine Metallschicht 143 gebildet wird und Metallrückstände zuverlässig entfernt werden oder wenn ihre Bildung zuverlässig verhindert werden kann, zumindest über dem Boden 136 der Stufe 130, ist es möglich, die erste Metallisierung 141 bis zum lateralen Rand 113 zu verlängern, sodass eine laterale Feldplatte gebildet wird, die auf der ersten Seite 111 des Halbleiterkörpers 110 angeordnet ist und die die Stufe 130 mindestens teilweise bedeckt. Die erste Metallisierung 141 kann eine Anodenmetallisierung bilden, die in ohmschem Kontakt mit dem ersten Dotierungsgebiet 121 steht, welches das Anodengebiet der Leistungsdiode bildet. Die erste Metallisierung 141 fungiert dann auch als laterale Feldplatte über dem Randabschluss 103. Eine solche laterale Feldplatte bewirkt, dass die elektrischen Potenziallinien das Halbleiterbauelement 100d an dessen lateralem Rand 113 verlassen, wie in 4 veranschaulicht, welches ansonsten dem Halbleiterbauelement 100b von 2 entspricht. Wie 4 entnommen werden kann, bleiben die elektrischen Potenziallinien im Wesentlichen eben, wenn sie aus dem Halbleiterkörper 110 durch die erste Dotierungszone 131 in das Isolationsmaterial 137 laufen. Es erfolgt keine starke Biegung in der Nähe des lateralen Endes des Haupt-pn-Übergangs zwischen dem ersten Dotierungsgebiet 121 und dem Driftgebiet 122. Dies ist vorteilhaft. Mithin können die Dotierungskonzentrationen der ersten Dotierungszone 131 und der dritten Dotierungszone 133 reduziert werden. Hingegen lässt sich die Dotierungskonzentration der zweiten Dotierungszone 132 ein wenig erhöhen. Die laterale Feldplatte wird sich am elektrischen Potenzial der ersten Metallisierung 141 befinden.
Für eine Simulation basierend auf der in 4 veranschaulichten Struktur wurden folgende Parameter angenommen: Die Dotierungsdosis zum Bilden der Unterzone 132c betrug 6·10¹¹ cm^–2, für die Unterzone 132b betrug sie 1,8·10¹² cm^–2, und für die Unterzone 132a betrug sie 1·10¹⁵ cm^–2. Die Dotierungsdosis zum Bilden der ersten Dotierungszone 131 betrug 4·10¹¹ cm^–2 und für die dritte Dotierungszone 133 betrug sie 8·10¹¹ cm^–2. Die resultierende Sperrspannung, bei der ein Durchbruch auftritt, beträgt etwa 1767 V, was etwa 98% der Sperrspannung des massiven Halbleitermaterials entspricht.
Die laterale Erstreckung der ersten Metallisierung 141 bis zum lateralen Rand 113 verbessert auch die Wärmeabfuhr, da sowohl die erste als auch die zweite Metallisierung 141, 142 für die Wärmeabfuhr genutzt werden können. Infolgedessen ist eine doppelseitige Kühlstruktur möglich, die sowohl die erste Seite 111 als auch die zweite Seite 112 des Halbleiterkörpers 110 bedeckt.
Nach einer Ausführungsform beträgt die Dotierungsdosis der ersten Dotierungszone 131 zwischen etwa 1·10¹¹ cm^–2 und etwa 1·10¹² cm^–2. Nach einer Ausführungsform beträgt die Dotierungsdosis der zweiten Dotierungszone 132 zwischen etwa 1·10¹³ cm^–2 und etwa 1·10¹⁶ cm^–2. Nach einer Ausführungsform beträgt die Dotierungsdosis der dritten Dotierungszone 133 zwischen etwa 2·10¹¹ cm^–2 und etwa 2·10¹² cm^–2. Nach einer Ausführungsform ist die Dotierungskonzentration der dritten Dotierungszone 133 um einen Faktor von zwischen etwa 1,5 und etwa 3, vor allem etwa 2, höher als die Dotierungskonzentration der ersten Dotierungszone 131.
Nach einer Ausführungsform besteht das Isolationsmaterial 137 aus organischen oder anorganischen Polymeren mit einem hohen Widerstand gegen elektrischen Durchbruch und einem hohen Feuchtigkeitswiderstand. Beispiele sind ausgehärtete Epoxidharze wie SU8, Silikone, Spin-On-Glass-Arten, Polyimide, Parylen, Polynorbonen oder Benzocyclobuten. Weitere Beispiele werden in US 2012/0104537 A1 beschrieben, deren Inhalt durch Bezugnahme hiermit aufgenommen wird.
Ein Prozess zum Fertigen eines Halbleiterbauelements mit einem Randabschluss wird als Nächstes mit Bezug auf die 5 bis 11 beschrieben.
Ein Halbleitersubstrat 119 mit einer ersten Seite 111, einer zweiten Seite 112, mehreren lateral beabstandeten Halbleiterbauelementen 100, die in das Halbleitersubstrat 119 integriert sind, einem ersten Dotierungsgebiet 121 vom zweiten Leitungstyp, einem Driftgebiet 122 vom ersten Leitungstyp und einem dritten Dotierungsgebiet 123 vom ersten Leitungstyp wird bereitgestellt. 5 veranschaulicht eine Draufsicht auf die erste Seite 111 des Halbleitersubstrats 119.
Das Halbleitersubstrat 119 kann aus einer Grundschicht, die später das dritte Dotierungsgebiet 123 bildet, und einer auf der Grundschicht gebildeten Epitaxialschicht bestehen. Die Epitaxialschicht würde dann das Driftgebiet 122 und das erste Dotierungsgebiet 121 beinhalten. Der Randabschluss 103 wird dann auch in der Epitaxialschicht gebildet.
Das Halbleitersubstrat 119 ist möglicherweise auch ein homogen dotierter Halbleiterwafer aus Si, GaN, GaAs, SiC.
Bei einem weiteren Prozess werden erste und zweite Gräben 138a, 138b im Halbleitersubstrat 119 an der ersten Seite 111 gebildet. Die ersten und die zweiten Gräben 138a, 138b sind zwischen benachbarten Halbleiterbauelementen 100 angeordnet. Sowohl die ersten als auch die zweiten Gräben 138a, 138b beinhalten zwei Seitenwände 135 und einen Boden 136, wie in den 6A und 6B veranschaulicht.
Die ersten Gräben 138a verlaufen senkrecht zu zweiten Gräben 138a, sodass ein Gitter von Gräben gebildet wird. Die Tiefe der ersten und der zweiten Gräben 138a, 138b entspricht etwa der Hälfte der vertikalen Erstreckung des Driftgebiets 122, wie zuvor hierin beschrieben. Die ersten und die zweiten Gräben 138a, 138b werden abhängig von den Umständen möglicherweise auch tiefer oder flacher gebildet. Wenn unter den Böden 136 der ersten und der zweiten Gräben 138a, 138b hinreichend viel Halbleitermaterial gelassen wird, bleibt das Halbleitersubstrat 119 hinreichend stabil, sodass kein zusätzlicher Trägerwafer benötigt wird. Jedoch kann auch ein Trägerwafer genutzt werden, auf dem das Halbleitersubstrat 119 vorübergehend angebracht wird.
Nachfolgende Implantationsprozesse werden in den 6A, 6B, 7A und 7B veranschaulicht, wobei die 6A und 7A einen vertikalen Querschnitt durch das Halbleitersubstrat 119 entlang der Linie AA' in 5 veranschaulichen und die 6B und 7B einen vertikalen Querschnitt durch das Halbleitersubstrat 119 entlang der Linie BB' in 5 veranschaulichen.
Wie in 6A veranschaulicht, werden erste Dotierungszonen 131 von einem zweiten Leitungstyp im Halbleitersubstrat 119 mindestens entlang den Seitenwänden 135 der ersten Gräben 138a gebildet, indem ein Prozess einer achsenversetzten Implantation genutzt wird, wie durch die Pfeile in 6A veranschaulicht. Weil die ersten Gräben 138a senkrecht zur Papierebene der 6A und 6B verlaufen, ist die Ebene des Einfalls der Dotierstoffe senkrecht zur Längserstreckung der ersten Gräben 138a. Die Dotierstoffe werden deshalb nur in die Seitenwände 135 der ersten Gräben 138a implantiert, wenn der Neigungswinkel zweckmäßig ausgewählt ist. Weil die zweiten Gräben 138b hingegen parallel zur Papierebene der 6A und 6B verlaufen, können die Dotierstoffe den Boden 136 der zweiten Gräben 138b, jedoch nicht die Seitenwände 135 der zweiten Gräben 138b erreichen. Infolgedessen werden die dritten Dotierungsgebiete 133 entlang dem Boden 136 der zweiten Gräben 138b gebildet.
Bei einem weiteren Prozess, wie in den 7A und 7B veranschaulicht, werden Dotierstoffe von der anderen Seite, jedoch in derselben Einfallsebene wie in den 6A und 6B implantiert. Folglich werden die Dotierstoffe in die andere Seitenwand 135 der ersten Gräben 138a und in den Boden 136 der zweiten Gräben 138b implantiert, während in die Böden 136 der ersten Gräben 138a und die Seitenwände 135 der zweiten Gräben 138b keine Dotierstoffe implantiert werden. Während in den Boden 136 der zweiten Gräben 138b eine Doppelimplantation vorgenommen wird, wird für jede Seitenwand 135 der ersten Gräben 138a nur eine Einzelimplantation ausgeführt. Mithin ist die Dotierungskonzentration am Boden 136 der zweiten Gräben 138b um einen Faktor von etwa 2 höher als an den Seitenwänden 135 der ersten Gräben 138a. Das tatsächliche Dotierungsverhältnis hängt auch vom Neigungswinkel ab.
Der Prozess geht weiter entweder durch Drehen des Halbleitersubstrats 119 um etwa 90° um seine vertikale Achse oder durch Drehung der Einfallsebene um etwa 90° und dann Wiederholen der zuvor hierin beschriebenen Implantationsprozesse. Mithin werden die Seitenwände 135 der zweiten Gräben 138b und der Boden 136 der ersten Gräben 138a dotiert, um das zuvor beschriebene Dotierungsverhältnis zu erhalten.
Die ersten und die dritten Dotierungszonen 131, 133 grenzen aneinander an und bilden pn-Übergänge zum Driftgebiet 122. Zum Bilden der ersten und der dritten Dotierungszonen 131, 133 werden Dotierstoffe von einem zweiten Dotierungstyp genutzt.
Die zuvor beschriebenen Implantationsprozesse werden gegebenenfalls als Quart-Mode-Implantation bezeichnet. Eine solche Implantation beinhaltet vier Prozesse mit fixem Neigungswinkel, während das Halbleitersubstrat 119 zwischen den Implantationsprozessen um 90° um seine vertikale Achse gedreht wird.
Bei einem weiteren Prozess, wie in 8 veranschaulicht, werden an den Seitenwänden 135 der ersten und der zweiten Gräben 138a, 138b Abstandsstücke 150a gebildet. Da die folgenden Prozesse für die ersten und die zweiten Gräben 138a, 138b identisch sind, werden sie im Folgenden als Gräben 138 bezeichnet. Die Abstandsstücke 150a lassen einen Abschnitt des Bodens 136 unbedeckt.
Im Halbleitersubstrat 119 werden an den unbedeckten oder exponierten Abschnitten des Bodens 136 der Gräben 138 unter Nutzung der Abstandsstücke 150a als Implantationsmaske zweite Dotierungszonen 132 vom ersten Leitungstyp gebildet. Genauer gesagt, an den exponierten Abschnitten der Böden 136 werden erste Unterzonen 132a der zweiten Dotierungszonen 132 gebildet. Möglicherweise werden an der ersten Seite 111 des Halbleitersubstrats 119 auch Dotierstoffe implantiert. Das erste Dotierungsgebiet 121 ist jedoch stark dotiert, sodass an der ersten Seite 111 keine Kompensation des Leitungstyps erfolgt.
Bei einem weiteren Prozess werden die Abstandsstücke 150a teilweise zurückgeätzt, um die exponierten Abschnitte am Boden 136 der Gräben 138 zu vergrößern. Die somit gebildeten Abstandsstücke 150b sind in 9 veranschaulicht. Weitere Unterzonen 132b der zweiten Dotierungszonen 132 werden unter Nutzung eines weiteren Implantationsprozesses gebildet, wie in 9 veranschaulicht. Weil auch in die Unterzone 132a Dotierstoffe implantiert werden, ist ihre Dotierungskonzentration höher als die Dotierungskonzentration der Unterzonen 132b.
Der zuvor beschriebene Abstandsstückätzungs- und Implantationsprozess kann unter Nutzung einer weiteren Teilätzung der Abstandsstücke 150b wiederholt werden, um die exponierten Abschnitte am Boden 136 der Gräben 138 weiter zu vergrößern und weitere Unterzonen der zweiten Dotierungszonen 132 zu bilden.
Zum Bilden der zweiten Dotierungszonen 132, einschließlich ihrer Unterzonen 132a und 132b, werden Dotierstoffe von einem ersten Dotierungstyp genutzt. Die zweiten Dotierungszonen 132 grenzen an das Driftgebiet 122 an, wie zuvor hierin beschrieben, und fungieren als Kanalstopper.
Nach dem Entfernen der Abstandsstücke 150b werden die Gräben 138 mit einem Isolationsmaterial 137 gefüllt, wie in 10 veranschaulicht. Ein optionales Passivierungsgebiet 170 kann auf dem Boden 136 und den Seitenwänden 135 der Gräben 138 gebildet werden, wie zum Beispiel in 12 gezeigt, bevor die Gräben 138 mit dem Isolationsmaterial 137 gefüllt werden.
Bei einem weiteren Prozess, wie in 11 veranschaulicht, wird das Halbleitersubstrat 119 entlang den zweiten Dotierungszonen 132 in den Gräben 138 bei 139 geschnitten, um die Halbleiterbauelemente 100 zu trennen. Folglich wird an jedem lateralen Rand 113 der Halbleiterbauelemente 100, wie zuvor hierin beschrieben, ein Randabschluss 103 mit einer Stufe 130 gebildet. Es ist vorteilhaft, die Gräben 138 entlang den sogenannten Trennungslinien oder Sägelinien zu bilden, entlang denen die Halbleiterbauelemente 100 schließlich getrennt werden, sodass die Struktur der Stufe 130 beim Schneiden des Halbleitersubstrats 119 automatisch gebildet wird.
Weil die Trennung entlang den Gräben 138 erfolgt, ist der resultierende Randabschluss 103 am Randbezirk des somit gebildeten Halbleiterbauelements 100 angeordnet und umgibt lateral das aktive Gebiet des Halbleiterbauelements 100.
Die erste und die zweite Metallisierung 141, 142 können vor dem Schneiden des Halbleitersubstrats 119 gebildet werden. Die erste Metallisierung 141, oder Teile davon, kann auch als Feldplatte fungieren, wie zuvor hierin beschrieben, und bedeckt den Randabschluss 103. Des Weiteren kann vor dem Schneiden des Halbleitersubstrats 119 auf der ersten Seite 111 des Halbleitersubstrats 119 über dem Isolationsmaterial 137 und teilweise auf der ersten und der zweiten Metallisierung 141, 142 eine optionale Passivierungsschicht 129 gebildet werden.
Die resultierende Struktur ist in 12 veranschaulicht, die eine Leistungshalbleiterdiode zeigt. Die erste Metallisierung 141 erstreckt sich bis zum lateralen Rand 113 und fungiert in diesem Gebiet auch als Feldplatte. Die erste Metallisierung 141 bildet auch einen Anodenanschluss, der durch „A“ angegeben wird. Die zweite Metallisierung 142 bedeckt auch vollständig die zweite Seite 112 und bildet einen Kathodenanschluss, der durch „C“ angegeben wird. Das Halbleiterbauelement 100e von 12 ist ein Beispiel für ein Bauelement mit zwei Anschlüssen.
Der zuvor beschriebene Randabschluss 103 ist nicht auf Bauelemente mit zwei Anschlüssen beschränkt und kann auch in IGBTs und Leistungs-FETs integriert sein. 13 veranschaulicht ein als IGBT ausgeführtes Halbleiterbauelement 200. Hierbei handelt es sich um ein Beispiel für ein Bauelement mit drei Anschlüssen. Der IGBT 200 beinhaltet einen Halbleiterkörper 210, der eine erste Seite 211, eine zweite Seite 212 gegenüber der ersten Seite 211, ein aktives Gebiet 201, einen Randabschluss 203 und einen lateralen Rand 213 aufweist. In den Halbleiterkörper 210 integriert sind ein erstes Dotierungsgebiet 221 vom zweiten Leitungstyp, das ein Bodygebiet des IGBTs bildet, ein zweites Dotierungsgebiet 222 vom ersten Leitungstyp, das ein Driftgebiet des IGBTs bildet, ein drittes Dotierungsgebiet 223 vom zweiten Leitungstyp, das ein Emittergebiet des IGBTs bildet, und ein viertes Dotierungsgebiet 224, das ein Sourcegebiet des IGBTs bildet. Ein optionales Feldstoppgebiet 225 vom ersten Leitungstyp ist möglicherweise ebenfalls neben dem Emittergebiet 223 integriert. Das Feldstoppgebiet 225 weist eine höhere Dotierungskonzentration als das Driftgebiet 222 auf.
Eine Gateelektrode 243 ist an der ersten Seite 211 des Halbleiterkörpers 210 angeordnet und wird von einem Gatedielektrikum 244 vom Halbleiterkörper 210 isoliert. Die Gateelektrode 243 ist mit einem Gateanschluss G verbunden.
Eine erste Metallisierung 241 bildet eine Sourcemetallisierung und ist an der ersten Seite 211 des Halbleiterkörpers 210 in ohmschem Kontakt mit den Source- und Bodygebieten 221 und 224 angeordnet. Die erste Metallisierung 241 bildet einen Sourceanschluss, der durch „S“ angegeben wird.
Eine zweite Metallisierung 242, die eine Emittermetallisierung bildet, ist an der zweiten Seite 212 des Halbleiterkörpers 210 in ohmschem Kontakt mit dem Emittergebiet 242 angeordnet. Die zweite Metallisierung 242 bildet einen Emitteranschluss, der durch „E“ angegeben wird.
Der Randabschluss 203 beinhaltet eine Stufe 230 mit einer lateralen Seitenwand 235, entlang der eine erste Dotierungszone 231 vom zweiten Leitungstyp gebildet wird. Die Stufe 230 weist möglicherweise eine Struktur auf wie zuvor hierin beschrieben. Die erste Dotierungszone 231 grenzt an das an der ersten Seite 211 des Halbleiterkörpers 210 angeordnete Bodygebiet 221 an. Ein drittes Dotierungsgebiet 233 vom zweiten Leitungstyp wird am Boden 236 der Stufe 230 gebildet und grenzt an die erste Dotierungszone 231 an. Eine zweite Dotierungszone 232 vom ersten Leitungstyp wird am Boden 236 der Stufe 230 gebildet und erstreckt sich bis zum lateralen Rand 213. Die Stufe 230 ist mit einem Isolationsmaterial 237 gefüllt.
Die erste Metallisierung 241 kann sich bis zum lateralen Rand 213 erstrecken und bedeckt mindestens teilweise die Stufe 230, sodass eine verlängerte erste Metallisierung 241 gebildet wird, um die Wärmeabfuhr zu verbessern. Die zweite Metallisierung 242 erstreckt sich ebenfalls bis zum lateralen Rand 213.
Das dritte Dotierungsgebiet 223 ist möglicherweise auch vom ersten Leitungstyp, d. h. kann von demselben Leitungstyp sein wie das Driftgebiet 222 und das optionale Feldstoppgebiet 225. In diesem Fall ist das Halbleiterbauelement 200 ein Leistungs-FET und das dritte Dotierungsgebiet 223 bildet ein Draingebiet des Leistungs-FETs. Die zweite Metallisierung 242 bildet dann einen Drainanschluss, wie durch „D“ angegeben.
Die erste, die zweite und die dritte Dotierungszone 231, 232 und 233 können so gebildet werden und können solche Dotierungsverhältnisse aufweisen wie zuvor hierin beschrieben.
Räumlich relative Begriffe wie „unter“, „unterhalb“, „tiefer“, „über“, „oberhalb“ und dergleichen werden der einfacheren Beschreibung halber genutzt, um die Positionierung eines Elements relativ zu einem zweiten Element zu erläutern. Diese Begriffe sollen unterschiedliche Orientierungen des Bauelements zusätzlich zu anderen als in den Figuren abgebildeten Orientierungen einschließen. Weiter werden auch Begriffe wie „erster/erste/erstes“, „zweiter/zweite/zweites“ und dergleichen genutzt, um verschiedene Elemente, Gebiete, Teilabschnitte etc. zu beschreiben, und sollen ebenfalls nicht begrenzend sein. Gleiche Begriffe beziehen sich in der Beschreibung jeweils auf gleiche Elemente.
Wie hierin genutzt, sind die Begriffe „aufweisen“, „enthalten“, „beinhalten“, „umfassen“ und dergleichen offene Begriffe, die das Vorhandensein angeführter Elemente oder Merkmale anzeigen, zusätzliche Elemente oder Merkmale jedoch nicht ausschließen. Die Artikel „ein/eine“ und „der/die/das“ sollen den Plural sowie den Singular beinhalten, sofern der Kontext nicht eindeutig etwas Anderes anzeigt.
Angesichts der diversen Variationen und Anwendungen oben versteht es sich, dass die vorliegende Erfindung von der vorstehenden Beschreibung nicht begrenzt wird, und sie wird auch von den beiliegenden Zeichnungen nicht begrenzt. Vielmehr wird die vorliegende Erfindung nur von den folgenden Ansprüchen und ihren rechtlichen Äquivalenten begrenzt.
Bezugszeichenliste

3: inneres Gebiet / aktives Gebiet
4: Randabschluss
10: Halbleitermaterial
11, 12: Dotierungsgebiete
22: Graben
24, 25, 26: Dotierungszonen
27: Kanalstopper 27
31: pn-Übergang
100, 100a, 100b, 100c: Halbleiterbauelement
100d, 100e, 200: Halbleiterbauelement
101, 201: aktives Gebiet
103, 203: Randabschluss
110, 210: Halbleiterkörper
119: Halbleitersubstrat
111, 211: erste Seite
112, 212: zweite Seite
113, 213: lateraler Rand
121, 221: erstes Dotierungsgebiet / Bodygebiet
122, 222: zweites Dotierungsgebiet / Driftgebiet
123, 223: drittes Dotierungsgebiet / Kathodengebiet / Emittergebiet / Draingebiet
125, 225: Feldstoppgebiet
129: Passivierungsschicht
130, 230: Stufe
131, 231: erste Dotierungszone
132, 232: zweite Dotierungszone / Kanalstopper
132a, 132b, 132c: Abschnitt von zweiter Dotierungszone
133, 233: dritte Dotierungszone
135, 235: laterale Oberfläche von Stufe
136, 236: Bodenoberfläche von Stufe
137, 237: Isolationsmaterial
138, 138a, 138b: Graben
139: Schnitt
141: erste Metallisierung
142: zweite Metallisierung
143: Metallschicht
150a, 150b: Abstandsstück
170: Passivierungsgebiet
224: viertes Dotierungsgebiet / Sourcegebiet
243: Gateelektrode
244: Gatedielektrikum
A: Anodenanschluss
C: Kathodenanschluss
D/E: Drain-/Emitteranschluss
G: Gateanschluss
S: Sourceanschluss

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 2012/0104537 A1 [0049, 0066]

Claims

Halbleiterbauelement (100), aufweisend: einen Halbleiterkörper (110), der eine erste Seite (111), eine zweite Seite (112), einen den Halbleiterkörper (110) in einer lateralen Richtung begrenzenden lateralen oder seitlichen Rand (113), ein aktives Gebiet (101) und einen zwischen dem aktiven Gebiet (101) und dem lateralen Rand (113) angeordneten Randabschluss (103) aufweist; ein im Halbleiterkörper (110) gebildetes Driftgebiet (122) von einem ersten Leitungstyp; wobei der Randabschluss (103) aufweist: eine Stufe (130), die im Halbleiterkörper (110) zwischen der ersten Seite (111) des Halbleiterkörpers (110) und dem lateralen Rand (113) gebildet ist, wobei die Stufe (130) eine laterale oder seitliche Oberfläche (135), die sich bis zur ersten Seite (111) des Halbleiterkörpers (110) erstreckt, und eine Bodenoberfläche (136), die sich bis zum lateralen Rand (113) des Halbleiterkörpers (110) erstreckt, aufweist; eine erste Dotierungszone (131) von einem zweiten Leitungstyp, die im Halbleiterkörper (110) entlang der lateralen Oberfläche (135) der Stufe (130) gebildet wird und einen pn-Übergang mit dem Driftgebiet (122) bildet; und eine zweite Dotierungszone (132) vom ersten Leitungstyp, die im Halbleiterkörper (110) mindestens entlang einem Teil der Bodenoberfläche (136) der Stufe (130) gebildet wird und sich bis zum lateralen Rand (113) des Halbleiterkörpers (110) erstreckt, wobei die zweite Dotierungszone (132) in Kontakt mit dem Driftgebiet (122) steht.
Halbleiterbauelement nach Anspruch 1, das weiter ein erstes Dotierungsgebiet (121) vom zweiten Leitungstyp aufweist, das im Halbleiterkörper (110) gebildet ist und einen pn-Übergang mit dem Driftgebiet (122) bildet, wobei das erste Dotierungsgebiet (121) an die erste Dotierungszone (131) angrenzt.
Halbleiterbauelement nach Anspruch 1 oder 2, das weiter ein Isolationsmaterial (137) aufweist, das die Stufe (130) füllt, wobei sich das Isolationsmaterial (137) lateral bis zum lateralen Rand (113) des Halbleiterkörpers (110) erstreckt.
Halbleiterbauelement nach Anspruch 3, das weiter eine das Isolationsmaterial (137) bedeckende Passivierungsschicht (129) an der ersten Seite (111) des Halbleiterkörpers (110) aufweist.
Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Driftgebiet (121) eine vertikale Erstreckung aufweist und wobei sich die Stufe vertikal von der ersten Seite (111) des Halbleiterkörpers (110) bis in eine Tiefe von etwa der Hälfte der vertikalen Erstreckung des Driftgebiets (121) erstreckt.
Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, das weiter eine dritte Dotierungszone (133) von der zweiten Leitfähigkeit aufweist, die im Halbleiterkörper (110) entlang einem Teil der Bodenoberfläche (136) der Stufe (130) gebildet ist und sich bis zur lateralen Oberfläche (135) der Stufe (130) erstreckt, die dritte Dotierungszone (133), wobei ein pn-Übergang mit dem Driftgebiet (121) und an die erste Dotierungszone (121) angrenzend.
Halbleiterbauelement nach Anspruch 6, wobei die dritte Dotierungszone (133) eine Dotierungskonzentration aufweist, die höher als eine Dotierungskonzentration der ersten Dotierungszone (131) ist.
Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die zweite Dotierungszone (132) eine lateral variierende Dotierungskonzentration aufweist.
Halbleiterbauelement nach Anspruch 8, wobei sich die Dotierungskonzentration der zweiten Dotierungszone (132) zum lateralen Rand (113) hin erhöht.
Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 9, weiter aufweisend eine Feldplatte, die auf der ersten Seite (111) des Halbleiterkörpers (110) angeordnet ist und die Stufe (130) mindestens teilweise bedeckt.
Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 10, weiter aufweisend eine Feldplatte, die auf der ersten Seite des Halbleiterkörpers angeordnet ist und in elektrischem Kontakt mit dem ersten Dotierungsgebiet steht, wobei die Feldplatte die Stufe mindestens teilweise bedeckt.
Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 11, weiter aufweisend ein Passivierungsgebiet (170) auf der lateralen Oberfläche (135) und der Bodenoberfläche (136) der Stufe (130) zwischen dem Halbleiterkörper (110) und dem Isolationsmaterial (137).
Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 12, weiter aufweisend eine vertikale Feldplatte (143) entlang dem lateralen Rand (113) des Halbleiterkörpers (110).
Halbleiterbauelement, aufweisend: einen Halbleiterkörper (110), der eine erste Seite (111), eine zweite Seite (112), einen den Halbleiterkörper (110) in einer lateralen Richtung begrenzenden lateralen oder seitlichen Rand (113), ein aktives Gebiet (101) und einen zwischen dem aktiven Gebiet (101) und dem lateralen Rand (113) angeordneten Randabschluss (103) aufweist; ein im Halbleiterkörper (110) gebildetes Driftgebiet (122) von einem ersten Leitungstyp; wobei der Randabschluss (103) aufweist: eine Stufe (130), die im Halbleiterkörper (110) zwischen der ersten Seite (111) des Halbleiterkörpers (110) und dem lateralen Rand (113) gebildet ist, wobei die Stufe (130) eine laterale Oberfläche (135), die sich bis zur ersten Seite (111) des Halbleiterkörpers (110) erstreckt, und eine Bodenoberfläche (136), die sich bis zum lateralen Rand (113) des Halbleiterkörpers (110) erstreckt, aufweist; eine erste Dotierungszone (131) von einem zweiten Leitungstyp, die im Halbleiterkörper (110) an der lateralen Oberfläche (135) der Stufe (130) gebildet wird und einen pn-Übergang mit dem Driftgebiet (122) bildet; eine zweite Dotierungszone (132) vom ersten Leitungstyp, die im Halbleiterkörper (110) entlang einem Teil der Bodenoberfläche (136) der Stufe (130) gebildet wird und sich bis zum lateralen Rand (113) des Halbleiterkörpers (110) erstreckt, wobei die zweite Dotierungszone (132) in Kontakt mit dem Driftgebiet (122) steht; eine dritte Dotierungszone (133) von der zweiten Leitfähigkeit, die im Halbleiterkörper (110) an der Bodenoberfläche (136) der Stufe (130) gebildet wird und sich bis zur lateralen Oberfläche (135) der Stufe (130) erstreckt, wobei die dritte Dotierungszone (133) einen pn-Übergang mit dem Driftgebiet (122) bildet und an die erste Dotierungszone (131) angrenzt, wobei die dritte Dotierungszone (133) eine Dotierungskonzentration aufweist, die höher als eine Dotierungskonzentration der ersten Dotierungszone (131) ist; ein Isolationsmaterial (137), das die Stufe (130) füllt, das die erste, die zweite und die dritte Dotierungszone (131, 132, 133) bedeckt und sich bis zum lateralen Rand (113) des Halbleiterkörpers (110) erstreckt.
Halbleiterbauelement nach Anspruch 14, wobei die zweite Dotierungszone (132) eine lateral variierende Dotierungskonzentration aufweist.
Halbleiterbauelement nach Anspruch 14 oder 15, weiter aufweisend eine laterale Feldplatte, die auf der ersten Seite (111) des Halbleiterkörpers (110) angeordnet ist und die Stufe (130) mindestens teilweise bedeckt.
Verfahren zum Fertigen eines Halbleiterbauelements, aufweisend: Bereitstellen eines Halbleitersubstrats (119), das eine erste Seite (111), eine zweite Seite (122), mehrere lateral beabstandete Halbleiterbauelemente (100), die in das Halbleitersubstrat (110a) integriert sind, und ein Driftgebiet (122) von einem ersten Leitungstyp aufweist; Bilden von Gräben (138a, 139b) im Halbleitersubstrat an der ersten Seite (111) des Halbleitersubstrats (119) zwischen lateral benachbarten Halbleiterbauelementen (100), wobei jeder der Gräben (138a, 138b) zwei Seitenwände (135) und einen Boden (136) aufweist; Bilden erster Dotierungszonen (131) von einem zweiten Leitungstyp im Halbleitersubstrat (119) mindestens entlang den Seitenwänden (135) der Gräben (138a, 138b), wobei die ersten Dotierungszonen (131) pn-Übergänge mit dem Driftgebiet (122) bilden; Bilden zweiter Dotierungszonen (132) vom ersten Leitungstyp im Halbleitersubstrat (119) mindestens entlang einem Teil des Bodens (136) der Gräben (138a, 138b), wobei die zweiten Dotierungszonen (132) an das Driftgebiet (122) angrenzen; und Schneiden des Halbleitersubstrats (119) entlang den zweiten Dotierungszonen (132) in den Gräben (138a, 138b), um die Halbleiterbauelemente (100) zu trennen.
Verfahren nach Anspruch 17, weiter aufweisend Füllen der Gräben (138a, 138b) mit einem Isolationsmaterial (137).
Verfahren nach Anspruch 17 oder 18, wobei das Driftgebiet (122) eine vertikale Erstreckung aufweist und wobei Bilden der Gräben (138a, 138b) das Bilden der Gräben (138a, 138b) von der ersten Seite (111) bis in eine Tiefe von etwa der Hälfte der vertikalen Erstreckung des Driftgebiets (122) umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 19, weiter aufweisend Bilden dritter Dotierungszonen (133) von der zweiten Leitfähigkeit im Halbleitersubstrat (119) am Boden (136) der Gräben (138a, 138b) aufweist, wobei die dritten Dotierungszonen (133) pn-Übergänge mit dem Driftgebiet (122) bilden und an benachbarte erste Dotierungszonen (131) angrenzen.
Verfahren nach Anspruch 20, wobei die erste Dotierungszone (131) und die dritte Dotierungszone (133) durch schräge Implantation von Dotierstoffen von einem zweiten Typ gebildet werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 21, wobei Bilden der zweiten Dotierungszonen (132) umfasst: Bilden von Abstandsstücken (150a) an den Seitenwänden (135) der Gräben (138a, 138b), wobei das Abstandsstück (150a) einen Abschnitt des Bodens (136) der Gräben (138a, 138b) exponiert lässt; und Implantieren von Dotierstoffen von einem ersten Typ in den exponierten Bodenabschnitt der Gräben (138a, 138b), um die zweiten Dotierungszonen (132, 132a) unter Nutzung des Abstandsstücks (150a) als Implantationsmaske zu bilden.
Verfahren nach Anspruch 22, wobei Bilden der zweiten Dotierungszonen (132) weiter umfasst: Ätzen der Abstandsstücke (150a), um den exponierten Abschnitt des Bodens (136) der Gräben (138a, 138b) zu vergrößern; und Implantieren weiterer Dotierstoffe vom ersten Typ in den vergrößerten exponierten Abschnitt des Bodens (136) der Gräben (138a, 138b).
Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 23, weiter aufweisend das Bilden von Feldplatten auf der ersten Seite des Halbleitersubstrats, um die Gräben mindestens teilweise zu bedecken.