DE102014104201A1 - Eine Siliziumkarbidvorrichtung und ein Verfahren zum Ausbilden einer Siliziumkarbidvorrichtung - Google Patents

Eine Siliziumkarbidvorrichtung und ein Verfahren zum Ausbilden einer Siliziumkarbidvorrichtung Download PDF

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Wolfgang Bergner
Rudolf Elpelt
Christian Hecht
Jens Konrath
Roland Rupp
Hans-Joachim Schulze
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Abstract

Eine Siliziumkarbidvorrichtung weist ein Siliziumkarbidsubstrat, eine anorganische Passivierungsschichtstruktur und eine Formmasseschicht auf. Die anorganische Passivierungsschichtstruktur bedeckt eine Hauptoberfläche des Siliziumkarbidsubstrats zumindest teilweise lateral, und die Formmasseschicht ist angrenzend an die anorganische Passivierungsschichtstruktur angeordnet.

Description

  • ERFINDUNGSGEBIET
  • Ausführungsformen betreffen Siliziumkarbidtechnologien und insbesondere eine Siliziumkarbidvorrichtung und ein Verfahren zum Ausbilden einer Siliziumkarbidvorrichtung.
  • HINTERGRUND
  • Siliziumkarbidvorrichtungen umfassen eine hohe Durchschlagfeldstärke, die ähnlich hoch ist wie die maximal tolerierbare Feldstärke in thermisch aufgewachsenem Siliziumdioxid aufgrund des großen Bandabstands. An der Halbleiteroberfläche von Siliziumkarbidvorrichtungen (z.B. am Randabschluss) können sehr starke elektrische Felder auftreten, was zumindest für die Passivierungsschichten eine hohe Belastung darstellt. Beispielsweise können elektrische Felder im Bereich von mehr als 1,5 MV/cm am Randgebiet von Siliziumkarbidvorrichtungsimplementierungen auftreten, so dass eine Passivierung mit einem Material, das eine gute Durchschlagfestigkeit umfasst, wie Polyimid (> 3 MV/cm) möglicherweise erforderlich ist. Eine Polyimidpassivierung kann jedoch Feuchtigkeit sammeln, was eine Korrosion des Siliziumkarbids verursachen kann.
  • Deshalb ist eine Passivierung, die starke elektrische Felder und Feuchtigkeit berücksichtigt, für das Durchschlagverhalten und die langfristige Zuverlässigkeit von Siliziumkarbidvorrichtungen wichtig.
  • KURZE DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
  • Es besteht eine Nachfrage nach der Bereitstellung eines Konzepts für eine Siliziumkarbidvorrichtung, und ein Verfahren zum Ausbilden einer Siliziumkarbidvorrichtung.
  • Eine derartige Nachfrage kann durch den Gegenstand der Ansprüche erfüllt werden.
  • Eine Siliziumkarbidvorrichtung gemäß einer Ausführungsform umfasst ein Siliziumkarbidsubstrat, eine anorganische Passivierungsschichtstruktur und eine Formmasseschicht. Die anorganische Passivierungsschichtstruktur bedeckt eine Hauptoberfläche des Siliziumkarbidsubstrats mindestens teilweise lateral, und die Formmasseschicht ist angrenzend an die anorganische Passivierungsschichtstruktur angeordnet.
  • Durch Verwenden einer anorganischen Passivierungsstruktur zum Schützen der Siliziumkarbidoberfläche kann das elektrische Feld für einen direkten Kontakt mit der Formmasseschicht ausreichend reduziert werden und ein Kontakt der Siliziumkarbidoberfläche mit einem feuchtigkeitssammelnden Material (z.B. Polyimid) kann vermieden werden. Auf diese Weise können das Durchschlagverhalten und die langfristige Zuverlässigkeit der Siliziumkarbidvorrichtung verbessert werden.
  • Einige Ausführungsformen betreffen eine Siliziumkarbidvorrichtung, die ein Siliziumkarbidsubstrat und eine anorganische Passivierungsschichtstruktur, die eine Hauptoberfläche des Siliziumkarbidsubstrats mindestens teilweise lateral bedeckt, umfasst. Das Siliziumkarbidsubstrat und die anorganische Passivierungsschicht sind so konfiguriert, dass ein elektrisches Feld an einer Oberfläche der anorganischen Passivierungsschichtstruktur, gegenüber dem Siliziumkarbidsubstrat angeordnet, unter 500 kV/cm liegt, während mindestens ein Gebiet des Siliziumkarbidsubstrats mindestens ein elektrisches Feld von 2,3 MV/cm umfasst.
  • Durch Verwenden einer anorganischen Passivierungsstruktur in Kombination mit Feldreduzierungsmaßnahmen innerhalb des Siliziumkarbidsubstrats kann das Feld an der äußeren Oberfläche der anorganischen Passivierungsstruktur unter 500 kV/cm reduziert werden, obwohl ein Feld von mindestens 2,3 MV/cm innerhalb des Siliziumkarbidsubstrats auftritt. Auf diese Weise kann eine große Vielzahl an organischen Materialien neben Polyimid mit besserer Feuchtigkeitsbeständigkeit als Polyimid für eine zusätzliche Passivierungsschicht auf der anorganischen Passivierungsstruktur verwendet werden. Alternativ kann eine Formmasse angrenzend an die anorganische Passivierungsstruktur implementiert werden. Das Durchschlagverhalten und die langfristige Zuverlässigkeit der Siliziumkarbidvorrichtung können verbessert werden.
  • Bei einigen Ausführungsformen umfasst das Siliziumkarbidsubstrat eine epitaxiale Siliziumkarbidschicht, die einen ersten Leitfähigkeitstyp umfasst, und ein innerhalb der epitaxialen Siliziumkarbidschicht befindliches vergrabenes laterales Siliziumkarbid-Randabschlussgebiet, das einen zweiten Leitfähigkeitstyp umfasst. Das vergrabene laterale Siliziumkarbid-Randabschlussgebiet ist von einer Siliziumkarbidoberflächenschicht, die den ersten Leitfähigkeitstyp umfasst, bedeckt.
  • Aufgrund des vergrabenen lateralen Siliziumkarbid-Randabschlussgebiets können während des Betriebs der Siliziumkarbidvorrichtung auftretende elektrische Felder zum Rand der Siliziumkarbidvorrichtung reduziert werden. Weiterhin kann das vergrabene laterale Siliziumkarbid-Randabschlussgebiet vor einer Verschlechterung (z.B. vor einer Oxidation) geschützt werden, indem das vergrabene laterale Siliziumkarbid-Randabschlussgebiet unter der Siliziumkarbidoberflächenschicht vergraben wird. Auf diese Weise können Hochtemperaturstabilität und/oder Feuchtigkeitsbeständigkeit erreicht werden, was zu einem verbesserten Durchschlagverhalten und/oder einer verbesserten langfristigen Zuverlässigkeit führt. Weiterhin kann das elektrische Feld an der Oberfläche der Siliziumkarbidvorrichtung aufgrund der Siliziumkarbidoberflächenschicht zum Rand hin reduziert werden.
  • Einige Ausführungsformen betreffen ein vergrabenes laterales Siliziumkarbid-Randabschlussgebiet das eine Dicke umfasst, so dass die Verarmungszone des p-n-Übergangs des vergrabenen lateralen Siliziumkarbid-Randabschlussgebiets und der Siliziumkarbidoberflächenschicht sich mindestens an einem Punkt hoch zur Oberfläche der Siliziumkarbidoberflächenschicht gegenüber dem vergrabenen lateralen Siliziumkarbid-Randabschlussgebiet mindestens in einem vordefinierten Zustand der Siliziumkarbidvorrichtung erstreckt. Auf diese Weise kann ein Leckstrom durch die Siliziumkarbidoberflächenschicht vermieden oder gering gehalten werden.
  • Einige Ausführungsformen betreffen ein Verfahren zum Ausbilden einer Siliziumkarbidvorrichtung umfassend Ausbilden einer anorganischen Passivierungsschichtstruktur, die eine Hauptoberfläche eines Siliziumkarbidsubstrats lateral mindestens teilweise bedeckt und Ausbilden einer Formmasseschicht angrenzend an die anorganische Passivierungsschichtstruktur.
  • Auf diese Weise kann eine Siliziumkarbidvorrichtung mit verbessertem Durchschlagverhalten und langfristiger Zuverlässigkeit mit geringem Aufwand bereitgestellt werden.
  • Bei einigen Ausführungsformen umfasst das Verfahren zum Ausbilden einer Siliziumkarbidvorrichtung weiterhin mindestens das Ausbilden einer epitaxialen Siliziumkarbidschicht mit einem ersten Leitfähigkeitstyp und Herstellen eines innerhalb der epitaxialen Siliziumkarbidschicht befindlichen vergrabenen lateralen Siliziumkarbid-Randabschlussgebiets mit einem zweiten Leitfähigkeitstyp. Das vergrabene laterale Siliziumkarbid-Randabschlussgebiet wird so ausgebildet, dass es von einer den ersten Leitfähigkeitstyp umfassenden Siliziumkarbidoberflächenschicht bedeckt ist.
  • Das vorgeschlagene Verfahren ermöglicht das Herstellen eines vergrabenen Randabschlusses. Aufgrund des vergrabenen lateralen Siliziumkarbid-Randabschlussgebiets können während des Betriebs der Siliziumkarbidvorrichtung auftretende elektrische Felder zum Rand der Siliziumkarbidvorrichtung reduziert werden. Weiterhin kann das vergrabene laterale Siliziumkarbid-Randabschlussgebiet vor einer Verschlechterung (z.B. vor einer Oxidation) geschützt werden, indem das vergrabene laterale Siliziumkarbid-Randabschlussgebiet unter der Siliziumkarbidoberflächenschicht vergraben wird. Auf diese Weise können Hochtemperaturstabilität und/oder Feuchtigkeitsbeständigkeit erreicht werden, was zu einem verbesserten Durchschlagverhalten und/oder einer verbesserten langfristigen Zuverlässigkeit führt. Weiterhin kann das elektrische Feld an der Oberfläche der Siliziumkarbidvorrichtung aufgrund der Siliziumkarbidoberflächenschicht reduziert werden.
  • Bei einigen Ausführungsformen umfasst das Herstellen des vergrabenen lateralen Siliziumkarbid-Randabschlussgebiets das Implantieren von Ionen vom zweiten Leitfähigkeitstyp in die epitaxiale Siliziumkarbidschicht durch ein Oberflächengebiet der die Siliziumkarbidoberflächenschicht darstellenden epitaxialen Siliziumkarbidschicht, so dass das vergrabene laterale Siliziumkarbid-Randabschlussgebiet durch die Siliziumkarbidoberflächenschicht der epitaxialen Siliziumkarbidschicht bedeckt ist. Auf diese Weise kann eine vergrabene Schicht mit geringem Aufwand implementiert werden.
  • Einige weitere Ausführungsformen betreffen eine Herstellung des vergrabenen lateralen Siliziumkarbid-Randabschlussgebiets umfassend das Implantieren von Ionen vom zweiten Leitfähigkeitstyp in ein Oberflächengebiet der epitaxialen Siliziumkarbidschicht, so dass das vergrabene laterale Siliziumkarbid-Randabschlussgebiet an der Oberfläche der epitaxialen Siliziumkarbidschicht exponiert ist. Weiterhin wird die Siliziumkarbidoberflächenschicht epitaxial auf der epitaxialen Siliziumkarbidschicht so abgeschieden, dass das vergrabene laterale Siliziumkarbid-Randabschlussgebiet von der Siliziumkarbidoberflächenschicht bedeckt ist. Auf diese Weise kann ein Verschmieren der implantierten Ionen am Rand des vergrabenen lateralen Siliziumkarbid-Randabschlussgebiets in die Siliziumkarbidoberflächenschicht vermieden werden. Weiterhin kann die Siliziumkarbidoberflächenschicht mit fast willkürlicher Dicke implementiert werden. Weiterhin kann die Dotierkonzentration der Siliziumkarbidoberflächenschicht in einem großen Bereich und unabhängig von der Dotierkonzentration der das vergrabene laterale Siliziumkarbid-Randabschlussgebiet umfassenden epitaxialen Siliziumkarbidschicht gewählt werden.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Einige Ausführungsformen von Einrichtungen und/oder Verfahren werden nachfolgend lediglich beispielhaft und unter Bezugnahme auf die beiliegenden Figuren beschrieben. Es zeigen:
  • 1A einen schematischen Querschnitt durch eine Siliziumkarbidvorrichtung;
  • 1B eine schematische Draufsicht auf die in 1A gezeigte Siliziumkarbidvorrichtung;
  • 1C–1F schematische Querschnitte, die ein Ausbilden einer Siliziumkarbidvorrichtung veranschaulichen;
  • 1G einen schematischen Querschnitt durch einen Teil einer Siliziumkarbidvorrichtung;
  • 2A, 2B schematische Querschnitte durch Siliziumkarbidvorrichtungen;
  • 3 einen schematische Querschnitt durch ein Randgebiet einer Siliziumkarbidvorrichtung;
  • 4A–4C schematische Querschnitte durch Siliziumkarbidvorrichtungen;
  • 5A einen schematischen Querschnitt durch eine Siliziumkarbidvorrichtung;
  • 5B eine schematische Draufsicht auf die in 5A gezeigte Siliziumkarbidvorrichtung und
  • 6 ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Herstellen einer Siliziumkarbidvorrichtung.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
  • Verschiedene Ausführungsbeispiele werden nun unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen, in denen einige Ausführungsbeispiele dargestellt sind, ausführlicher beschrieben. In den Figuren können der Klarheit halber die Dicken von Linien, Schichten und/oder Gebieten übertrieben sein.
  • Während Ausführungsbeispiele zu verschiedenen Modifikationen und alternativen Formen in der Lage sind, sind dementsprechend Ausführungsformen davon in den Figuren beispielhaft gezeigt und werden ausführlich beschrieben. Es versteht sich jedoch, dass keine Absicht besteht, Ausführungsbeispiele auf bestimmte offenbarte Formen zu beschränken, vielmehr sollen Ausführungsbeispiele alle Modifikationen, Äquivalente und Alternativen abdecken, die in den Schutzbereich der Erfindung fallen. Gleiche Zahlen beziehen sich in der Beschreibung der Figuren auf gleiche oder ähnliche Elemente.
  • Es versteht sich, dass, wenn ein Element als mit einem anderen Element "verbunden" oder "gekoppelt" bezeichnet ist, es mit dem anderen Element direkt verbunden oder gekoppelt sein kann oder dazwischenliegende Elemente vorliegen können. Wenn im Gegensatz ein Element als mit einem anderen Element "direkt verbunden" oder "direkt gekoppelt" bezeichnet wird, liegen keine dazwischenliegenden Elemente vor. Andere Wörter, die zum Beschreiben der Beziehung zwischen Elementen verwendet werden, sollten auf gleiche Weise ausgelegt werden (z.B. "zwischen" gegenüber "direkt zwischen", "bei" gegenüber "direkt bei" usw.).
  • Die hierin verwendete Terminologie dient lediglich dem Zweck, bestimmte Ausführungsformen zu beschreiben, und sie soll keine Ausführungsbeispiele beschränken. Wie hierin verwendet, sollen die Einzahlformen "ein/eine/einer" und "der/die/das" auch die Pluralformen aufweisen, sofern nicht der Kontext deutlich etwas anderes angibt. Es ist weiter zu verstehen, dass die Ausdrücke "umfasst", "umfassend", "aufweist" und/oder "aufweisend", wenn sie hierin verwendet werden, das Vorliegen von erwähnten Merkmalen, ganzen Zahlen, Schritten, Operationen, Elementen und/oder Komponenten spezifizieren, die Anwesenheit oder den Zusatz eines oder mehrerer anderer Merkmale, ganzer Zahlen, Schritte, Operationen, Elemente, Komponenten und/oder Gruppen davon nicht ausschließen.
  • Sofern nicht anderweitig definiert, besitzen alle Ausdrücke (einschließlich technischer und wissenschaftlicher Ausdrücke), die hierin verwendet werden, die gleiche Bedeutung, wie sie üblicherweise der Durchschnittsfachmann auf dem Gebiet, zu dem die Ausführungsbeispiele gehören, versteht. Es ist weiter zu verstehen, dass Ausdrücke, z.B. jene in üblicherweise verwendeten Wörterbüchern definierten, so ausgelegt werden sollten, dass sie eine Bedeutung besitzen, die mit ihrer Bedeutung im Kontext der relevanten Technik übereinstimmt, und nicht in einem idealisierten oder zu formalen Sinne ausgelegt wird, sofern hier nicht ausdrücklich so definiert.
  • Die 1A und 1B zeigen eine schematische Darstellung einer Siliziumkarbidvorrichtung 100 gemäß einer Ausführungsform. Die Siliziumkarbidvorrichtung 100 umfasst ein Siliziumkarbidsubstrat 110, eine anorganische Passivierungsschichtstruktur 120 und eine Formmasseschicht 130. Die anorganische Passivierungsschichtstruktur 120 bedeckt eine Hauptoberfläche 112 des Siliziumkarbidsubstrats 110 lateral zumindest teilweise, und die Formmasseschicht 130 ist angrenzend an die anorganische Passivierungsschichtstruktur 120 angeordnet.
  • Durch die Verwendung einer anorganischen Passivierungstruktur 120 zum Schützen der Siliziumkarbidoberfläche 112 kann das elektrische Feld für einen direkten Kontakt mit der Formmasseschicht 130 ausreichend reduziert werden, und ein Kontakt der Siliziumkarbidoberfläche 112 mit einem feuchtigkeitssammelnden Material (z.B. Polyimid) kann vermieden werden. Auf diese Weise können das Durchschlagverhalten und die langfristige Zuverlässigkeit der Siliziumkarbidvorrichtung 100 verbessert werden.
  • Das Siliziumkarbidsubstrat 100 kann ein Halbleitersubstrat auf der Basis von Siliziumkarbid sein, das zumindest hauptsächlich (z.B. mehr als 50%, mehr als 70% oder mehr als 90%) Siliziumkarbid umfasst. Das Siliziumkarbidsubstrat kann eine Konfiguration (z.B. hinsichtlich der epitaxialen Schichtanordnung und der Dotierung) umfassen, die von der Art der Siliziumkarbidvorrichtung 100 abhängt (z.B. eine Schottky-Diode, eine Merged Pin-Schottky-Diode, eine p-n-Diode, einen Bipolartransistor, einen Feldeffekttransistor, einen Metalloxidhalbleitertransistor oder einen Junction-Gate-Feldeffekttransistor).
  • Die Hauptoberfläche 112 der Siliziumkarbidvorrichtung 100 kann eine Oberfläche des Siliziumkarbidsubstrats 110 der Siliziumkarbidvorrichtung 100 zu Metallschichten, Isolationsschichten oder Passivierungsschichten (z.B. der anorganischen Passivierungsschichtstruktur) auf den Siliziumkarbidschichten sein. Im Vergleich zu einer im Grunde vertikalen Randoberfläche (die sich z.B. aus dem Trennen des Siliziumkarbidsubstrats der Siliziumkarbidvorrichtung von anderen resultiert), der Siliziumkarbidvorrichtung 100 kann die Hauptoberfläche 112 der Siliziumkarbidvorrichtung 100 eine im Grunde horizontale Oberfläche sein. Die Hauptoberfläche 112 der Siliziumkarbidvorrichtung 100 kann eine im Grunde glatte Ebene sein (z.B. unter Vernachlässigung einer Unebenheit der Siliziumkarbidschichten aufgrund des Herstellungsprozesses). Die Hauptoberfläche 112 kann die Grenzfläche zum Verbinden mindestens eines Teils der aktiven Bereiche (z.B. Halbleitergebiete der Siliziumkarbidstruktur, die für das Implementieren einer elektrischen Funktionalität der Siliziumkarbidvorrichtung verwendet wird) des Siliziumkarbidsubstrats zu einer Metallschicht sein (z.B. Implementieren eines Bondpads oder Verbinden des aktiven Bereichs mit einem Bondpad). Weiterhin kann das Siliziumkarbidsubstrat eine rückseitige Oberfläche (die z.B. für die Implementierung eines rückseitigen Kontakts verwendet wird) gegenüber der Hauptoberfläche umfassen.
  • Die laterale Ausdehnung oder Erstreckung einer Schicht kann die Ausdehnung parallel zur Hauptoberfläche 112 der Siliziumkarbidvorrichtung 110 sein.
  • Mit anderen Worten kann die Hauptoberfläche 112 der Siliziumkarbidvorrichtung 110 die Schnittstelle zwischen dem Siliziumkarbid und einer Isolationsschicht, Metallschicht oder Passivierungsschicht auf dem Siliziumkarbid sein. Im Vergleich ist der Rand der Siliziumkarbidvorrichtung 100 im Grunde eine Oberfläche orthogonal zur Hauptoberfläche 112 der Siliziumkarbidvorrichtung 100.
  • Angesichts dieser Definition kann sich eine Schicht der Siliziumkarbidvorrichtung 100 im Grunde oder hauptsächlich in zwei laterale Richtungen erstrecken und umfasst eine orthogonal zu den lateralen Richtungen gemessene Dicke.
  • Die anorganische Passivierungsschichtstruktur 120 kann hauptsächlich (z.B. mehr als 50%, mehr als 70% oder mehr als 90% oder ausschließlich anorganisches Material) anorganisches Material (z.B. Siliziumoxid oder Siliziumnitrid) umfassen. Die anorganische Passivierungsschichtstruktur 120 kann eine oder mehrere auf der Hauptoberfläche 112 der Siliziumkarbidvorrichtung 110 angeordnete anorganische Passivierungsschichten umfassen. Eine anorganische Passivierungsschicht kann eine Siliziumoxidschicht (z.B. hauptsächlich SiO2 umfassend), eine Siliziumnitridschicht (z.B. hauptsächlich Si3N4 umfassend) oder eine Siliziumoxynitridschicht (z.B. hauptsächlich SiOxNy umfassend) sein, als Beispiel. Beispielsweise umfasst die anorganische Passivierungsschichtstruktur 120 möglicherweise nur eine Siliziumoxynitridschicht oder einer Kombination aus einer ersten Schicht (z.B. Siliziumoxid) und eine zweite Schicht (z.B. Siliziumnitrid). Alternativ kann die anorganische Passivierungsschichtstruktur 120 weitere anorganische Schichten umfassen. Beispielsweise kann eine Siliziumnitridschicht bei der Formmasseschicht 130 angeordnet sein, und eine Siliziumoxidschicht kann bei dem Siliziumkarbidsubstrat 110 angeordnet sein, oder umgekehrt.
  • Die anorganische Passivierungsschichtstruktur 120 reduziert das elektrische Feld zu der Formmasseschicht 130 und schützt mindestens einen Teil der Hauptoberfläche 112 vor Feuchtigkeit.
  • Die Dicke der anorganischen Passivierungsschichtstruktur 120 kann beispielsweise je nach der Art von Siliziumkarbidvorrichtung 100 und/oder den durch die Siliziumkarbidvorrichtung 100 zu verarbeitenden Spannungen in einem großen Bereich gewählt werden.
  • Die anorganische Passivierungsschichtstruktur 120 kann eine Dicke und/oder eine Schichtstruktur derart umfassen, dass ein elektrisches Feld an einer Oberfläche der anorganischen Passivierungsschichtstruktur 120 in Kontakt mit der Formmasseschicht 130 in einem aktiven Zustand der Siliziumkarbidvorrichtung unter 500 kV/cm (oder unter 1 MV/cm, unter 700 kV/cm oder unter 400 kV/cm) liegt. Auf diese Weise wird das elektrische Feld ausreichend reduziert, um die Formmasseschicht 130 in Kontakt mit der anorganischen Passivierungsschichtstruktur 120 zu implementieren. Alternativ kann auch das Siliziumkarbidsubstrat 110 eine Struktur zum Reduzieren des elektrischen Felds zu der Hauptoberfläche 112 (z.B. Randabschlussstrukturen) umfassen. Mit anderen Worten kann das Siliziumkarbidsubstrat 110 in Kombination mit der anorganischen Passivierungsschichtstruktur 120 so konfiguriert sein, dass ein elektrisches Feld an einer Oberfläche der anorganischen Passivierungsschichtstruktur 120 in Kontakt mit der Formmasseschicht 130 in einem aktiven Zustand der Siliziumkarbidvorrichtung 100 unter 500 kV/cm (oder unter 1 MV/cm, unter 700 kV/cm oder unter 400 kV/cm) liegt. Das elektrische Feld kann über mindestens 50%, mindestens 80% oder der gegenüber dem Siliziumkarbidsubstrat 110 befindlichen ganzen Oberfläche der anorganischen Passivierungsschichtstruktur 120 unter 500 kV/cm liegen.
  • Beispielsweise kann die anorganische Passivierungsschichtstruktur 120 eine Dicke zwischen 2 μm und 10 μm (oder zwischen 2,5 μm und 5 μm oder zwischen 3 μm und 4 μm) umfassen. Beispielsweise kann die anorganische Passivierungsschichtstruktur 120 eine Siliziumoxidschicht mit einer Dicke zwischen 2 μm und 3,5 μm (z.B. 2,7 μm) und eine Siliziumnitridschicht mit einer Dicke zwischen 500 nm und 1 μm (z.B. 800 nm) umfassen.
  • Der aktive Zustand der Siliziumkarbidvorrichtung 100 kann ein Zustand sein, in dem die Siliziumkarbidvorrichtung 100 unter normalen oder beabsichtigten Betriebsbedingungen der Siliziumkarbidvorrichtung 100 einen maximalen Gesamtstrom liefert oder einen Nennstrom liefert (z.B. gemäß der Patentschrift der Vorrichtung). Ein Nennstrom kann ein Strom sein, den die Vorrichtung in einem aktiven Zustand über mehr als 50% (oder mehr als 70% oder mehr als 90%) einer beispielsweise durch die Vorrichtung zu erreichende Lebensdauer liefern kann. Alternativ kann der aktive Zustand der Siliziumkarbidvorrichtung 100 ein Zustand sein, in dem mindestens ein Teil des Siliziumkarbidsubstrats mindestens ein elektrisches Feld von 2,3 MV/cm (oder mehr als 3 MV/cm, mehr als 2 MV/cm oder mehr als 1,5 MV/cm) umfasst oder eine maximale Sperrspannung an die Siliziumkarbidvorrichtung 100 angelegt wird.
  • Die Formmasseschicht 130 kann eine Schicht aus Formmasse oder weichem Gussmaterial sein, das den Siliziumkarbiddie (z.B. Siliziumkarbidsubstrat, Metallschichten, Isolationsschichten und/oder Passivierungsschichten) der Siliziumkarbidvorrichtung 100 bedeckt. Die Formmasseschicht 130 kann beispielsweise mindestens hauptsächlich mindestens eines von Epoxidharz, Silika oder Silikagel umfassen.
  • Die Formmasseschicht 130 kann eine lateral unstrukturierte Schicht (z.B. ohne unterbrochene Bereiche, die die anorganische Passivierungsschichtstruktur, eine Metallschicht oder die Hauptoberfläche des Siliziumkarbidsubstrats nicht bedecken) entlang der Hauptoberfläche 112 des Siliziumkarbidsubstrats 110 sein. Mit anderen Worten kann sich die Formmasseschicht mindestens entlang der ganzen Hauptoberfläche 112 des Siliziumkarbidsubstrats 110 erstrecken (z.B. unter Vernachlässigung elektrischer Verbindungen wie Bonddrähten oder Systemträgern zum Verbinden der Siliziumkarbidvorrichtung mit einer externen Vorrichtung). Weiterhin kann sich die Formmasseschicht 130 optional auch entlang der vertikalen Ränder des Siliziumkarbidsubstrats 110 erstrecken, wie in 1A gezeigt.
  • Die Formmasseschicht 130 ist angrenzend an die anorganische Passivierungsschichtstruktur 120 angeordnet. Die anorganische Passivierungsschichtstruktur 120 kann die letzte anorganische Schicht des Siliziumkarbiddie der Siliziumkarbidvorrichtung 100 zu der Formmasseschicht 130 sein. Mit anderen Worten kann die Formmasseschicht 130 mit der anorganischen Passivierungsschichtstruktur 120 in direktem Kontakt stehen. Eine zusätzliche Schicht (z.B. Polyimid) zwischen der Formmasseschicht 130 und der anorganischen Passivierungsschichtstruktur 120 ist möglicherweise nicht erforderlich. Mit anderen Worten kann die Formmasseschicht 130 angrenzend an die anorganische Passivierungsschichtstruktur 120 ohne eine organische Materialschicht, insbesondere Polyimidmaterial, dazwischen angeordnet sein. Auf diese Weise kann die Beständigkeit der Siliziumkarbidvorrichtung 100 gegenüber Feuchtigkeit verbessert werden.
  • Die anorganische Passivierungsschichtstruktur 120 kann mindestens einen unterbrochenen Bereich umfassen, in dem das Siliziumkarbidsubstrat 110 oder eine Metallschicht auf dem Siliziumkarbidsubstrat 110 nicht von der anorganischen Passivierungsschichtstruktur 120 bedeckt ist, wie beispielsweise in 1A und 1B gezeigt. Auf diese Weise kann ein Kontaktbereich des Siliziumkarbidsubstrats 110 oder eine den Kontaktbereich des Siliziumkarbidsubstrats 110 verbindende Metallschicht mit einer externen Vorrichtung (z.B. durch Bonddrähte oder einen Systemträger) verbunden werden. Dennoch kann der mindestens eine unterbrochene Bereich durch die Formmasseschicht 130 bedeckt sein (z.B. unter Vernachlässigung elektrischer Verbindungen wie etwa Bonddrähten oder Systemträgern zum Verbinden der Siliziumkarbidvorrichtung mit einer externen Vorrichtung). Mit anderen Worten kann die anorganische Passivierungsschichtstruktur 120 mindestens einen unterbrochenen Bereich umfassen. Die Hauptoberfläche des Siliziumkarbidsubstrats 110 ist innerhalb des mindestens einen unterbrochenen Bereichs der anorganischen Passivierungsschichtstruktur 120 nicht durch die anorganische Passivierungsschichtstruktur 120 bedeckt. Weiterhin kann sich die Formmasseschicht 130 durch den unterbrochenen Bereich der anorganischen Passivierungsschichtstruktur 120 erstrecken. Auf diese Weise kann die Siliziumkarbidvorrichtung 100 mit einer externen Vorrichtung verbunden werden. Beispielsweise kann die ganz Hauptoberfläche 112 des Siliziumkarbidsubstrats 110 entweder mit der anorganischen Passivierungsschichtstruktur 120 (z.B. an einem Randgebiet) oder einer Metallschicht (z.B. an einem aktiven Gebiet) bedeckt sein.
  • Die anorganische Passivierungsschichtstruktur 120 kann eine willkürliche Anzahl an unterbrochenen Bereichen umfassen. Beispielsweise kann die anorganische Passivierungsschichtstruktur 120 einen unterbrochenen Bereich für jeden elektrischen Kontakt umfassen (z.B. Gateelektrode und Sourceelektrode eines Feldeffekttransistors oder Kollektor und Basis eines Bipolartransistors), die mit verschiedenen externen Kontakten oder Potentialen einer oder mehrerer externer Vorrichtungen verbunden werden sollen.
  • Je nach der Art von Siliziumkarbidvorrichtung können starke elektrische Felder in unterschiedlichen Gebieten der Hauptoberfläche 112 des Siliziumkarbidsubstrats 110 auftreten. Beispielsweise kann das Gebiet nahe dem Rand des Siliziumkarbidsubstrats 110 (z.B. an Vorrichtungen mit rückseitiger Elektrode oder rückseitigem Kontakt) oder ein Gebiet in der Nähe eines pn-Übergangs an der Oberfläche des Siliziumkarbidsubstrats in einem aktiven Zustand der Siliziumkarbidvorrichtung starke elektrische Felder umfassen. Solche Gebiete können durch die anorganische Passivierungsschichtstruktur 120 bedeckt sein, so dass das elektrische Feld zu der Formmasseschicht 130 reduziert ist.
  • Beispielsweise umfasst das Siliziumkarbidsubstrat 110 ein Randgebiet, das einen aktiven Bereich des Siliziumkarbidsubstrats 110 an einem Rand des Siliziumkarbidsubstrats 110 umgibt. Die anorganische Passivierungsschichtstruktur 120 kann in Kontakt mit dem Siliziumkarbidsubstrat 110 und der Formmasseschicht 130 mindestens innerhalb des Randgebiets angeordnet sein. Mit anderen Worten kann sich die anorganische Passivierungsschichtstruktur 120 direkt zwischen dem Siliziumkarbidsubstrat 110 und der Formmasseschicht 130 im Randgebiet des Siliziumkarbidsubstrats 110 befinden.
  • Der aktive Bereiche (oder Zellbereich) des Siliziumkarbidsubstrats 110 kann ein Gebiet sein, das sich lateral über das Siliziumkarbidsubstrat 110 erstreckt, wobei es in einem aktiven Zustand des Siliziumkarbidsubstrats 110 mehr als 50% (oder mehr als 70%, mehr als 80% oder mehr als 90%) des Stromflusses durch die Siliziumkarbidvorrichtung 110 umfasst, bewirkt oder bereitstellt, oder kann eine Hauptfunktionalität (z.B. Transistor, Diode oder Schaltungsanordnung) des Siliziumkarbidsubstrats 110 bereitstellen, als Beispiel.
  • Optional, zusätzlich oder alternativ zu einem oder mehreren oben erwähnten Aspekten kann das Siliziumkarbidsubstrat 110 Maßnahmen zum Reduzieren des elektrischen Felds innerhalb der gefährdeten Gebiete (z.B. des Randgebiets) umfassen. Beispielsweise kann das Siliziumkarbidsubstrat 110 ein Übergangsabschlusserweiterungsgebiet oder eine oder mehrere Ringstrukturen von entgegengesetztem Leitfähigkeitstyp innerhalb eines Randgebiets des Siliziumkarbidsubstrats 110 umfassen.
  • Beispielsweise kann das Siliziumkarbidsubstrat 110 ein Randgebiet umfassen, das einen aktiven Bereich des Siliziumkarbidsubstrats 110 an einem Rand des Siliziumkarbidsubstrats 110 umgibt. Weiterhin kann das Siliziumkarbidsubstrat 110 eine epitaxiale Siliziumkarbidschicht mit hauptsächlich (z.B. mehr als 50%, mehr als 70% oder mehr als 90% des eingenommenen Volumens) einem ersten Leitfähigkeitstyp und mindestens ein innerhalb des Randgebiets befindliches Randabschlussgebiet, das den aktiven Bereich des Siliziumkarbidsubstrats 110 umgibt, umfassen. Das Randabschlussgebiet kann einen zweiten Leitfähigkeitstyp aufweisen. Auf diese Weise kann das elektrische Feld innerhalb des Randgebiets zu der Hauptoberfläche des Siliziumkarbidsubstrats 110 so reduziert werden, dass eine anorganische Passivierungsschichtstruktur 120 mit geringerer Dichte möglicherweise ausreicht.
  • Ein erster Leitfähigkeitstyp kann eine p-Dotierung (z.B. durch Einbauen von Aluminiumionen oder Borionen während eines Epitaxieprozesses verursacht) oder eine n-Dotierung (z.B. durch Einbau von Stickstoffionen, Phosphorionen oder Arsenionen während eines Epitaxieprozesses verursacht) sein. Folglich gibt der zweite Leitfähigkeitstyp eine entgegengesetzte n-Dotierung oder p-Dotierung an. Mit anderen Worten kann der erste Leitfähigkeitstyps eine n-Dotierung angeben und der zweite Leitfähigkeitstyp eine p-Dotierung oder umgekehrt.
  • Die 1C–1F zeigen eine schematische Darstellung des Ausbildens einer anorganischen Passivierungsschichtstruktur auf einem Siliziumkarbidsubstrat 110 mit einem Übergangsabschlusserweiterungsgebiet gemäß einer Ausführungsform.
  • Das Siliziumkarbidsubstrat 110 (z.B. eine Driftschicht einer auszubildenden Siliziumkarbidvorrichtung) ist zu dem aktiven Bereich des Siliziumkarbidsubstrats 110 durch eine Metallschicht 140 bedeckt, die einen elektrischen Kontakt zu dem aktiven Bereich des Siliziumkarbidsubstrats 110 implementiert. Weiterhin umfasst das Siliziumkarbidsubstrat 110 ein Übergangsabschlusserweiterungsgebiet 114 an der Hauptoberfläche des Siliziumkarbidsubstrats 110, lateral am Rand der Metallschicht 140 angeordnet (z.B. Metallisierung). Auf dieser Struktur wird eine Siliziumoxidschicht 122 abgeschieden, wie durch 1C gezeigt. Darauf folgt eine Abscheidung einer Siliziumnitridschicht 124, wie durch 1D gezeigt. Die Siliziumoxidschicht 122 und die Siliziumnitridschicht 124 stellen die anorganische Passivierungsschichtstruktur dar.
  • Außerdem wird eine Polyimidschicht 126 so abgeschieden und strukturiert, dass die Siliziumnitridschicht 124 über der Metallschicht 140 unbedeckt ist, wie durch 1E gezeigt. Die strukturierte Polyimidschicht 126 wird als Maske zum Strukturieren der anorganischen Passivierungsschichtstruktur verwendet. Mit anderen Worten werden die Siliziumnitridschicht 124 und die Siliziumoxidschicht 122 in Bereichen entfernt, die nicht durch die Polyimidschicht 126 bedeckt sind, wie durch 1F gezeigt.
  • Danach wird die Polyimidschicht 126 entfernt und der Die wird durch eine Formmasseschicht so geformt, dass sich die Formmasseschicht angrenzend an die anorganische Passivierungsschichtstruktur befindet.
  • Die 1C–1F zeigen ein Beispiel für einen Prozess zum Abscheiden und Strukturieren einer harten Passivierung.
  • 1G zeigt einen schematischen Querschnitt durch einen Teil einer Siliziumkarbidvorrichtung 190 gemäß einer Ausführungsform. Die Implementierung der Siliziumkarbidvorrichtung 190 ist ähnlich zu der in 1A gezeigten Implementierung. Außerdem ist das Siliziumkarbidsubstrat 110 zu dem aktiven Bereich des Siliziumkarbidsubstrats 110 durch eine Metallschicht 140 (z.B. Aluminiumrand) bedeckt, die einen elektrischen Kontakt zu dem aktiven Bereich des Siliziumkarbidsubstrats 110 implementiert. Auf dieser Struktur werden eine Siliziumoxidschicht 122 (z.B. undotiertes Silikatglas) und eine Siliziumnitridschicht 124 abgeschieden, die die anorganische Passivierungsschichtstruktur darstellen.
  • Das in 1G gezeigte Beispiel kann einen harten Passivierungsstapel an einem Anodenrand einer Siliziumkarbiddiode darstellen (z.B. 2,7 μm undotiertes Silikatglas und 800 nm Siliziumnitrid).
  • 2A zeigt eine schematische Darstellung eines Querschnitts durch eine Siliziumkarbidvorrichtung 200 gemäß einer Ausführungsform. Die Implementierung der Siliziumkarbidvorrichtung 200 ist ähnlich der in 1A gezeigten Implementierung. Außerdem umfasst das Siliziumkarbidsubstrat eine epitaxiale Siliziumkarbidschicht 210, die einen ersten Leitfähigkeitstyp umfasst, und ein innerhalb der epitaxialen Siliziumkarbidschicht 210 befindliches vergrabenes laterales Siliziumkarbid-Randabschlussgebiet 220, das einen zweiten Leitfähigkeitstyp umfasst. Weiterhin ist das vergrabene laterale Siliziumkarbid-Randabschlussgebiet 220 durch eine Siliziumkarbidoberflächenschicht 230 bedeckt, die den ersten Leitfähigkeitstyp umfasst.
  • Weiterhin sind eine anorganische Passivierungsschichtstruktur und eine Formmasseschicht auf dem Siliziumkarbidsubstrat angeordnet (nicht gezeigt).
  • Aufgrund des vergrabenen lateralen Siliziumkarbid-Randabschlussgebiets 220 wird das elektrische Feld in einem Betriebszustand zu dem Rand der Siliziumkarbidvorrichtung reduziert, so dass das Durchschlagverhalten verbessert werden kann. Weiterhin kann eine Oxidation des vergrabenen lateralen Siliziumkarbid-Randabschlussgebiets 220 vermieden werden, indem das vergrabene laterale Siliziumkarbid-Randabschlussgebiet 220 mit einer Siliziumkarbidoberflächenschicht 230 bedeckt wird. Außerdem kann eine Oxidation der Siliziumkarbidoberflächenschicht 230 vermieden werden. Auf diese Weise können das Durchschlagverhalten und/oder die langfristige Zuverlässigkeit signifikant verbessert werden. Weiterhin kann das elektrische Feld an der Oberfläche der Siliziumkarbidvorrichtung aufgrund der Siliziumkarbidoberflächenschicht reduziert werden.
  • Die epitaxiale Siliziumkarbidschicht 210 kann auf einem Siliziumkarbidsubstratmaterial epitaxial aufgewachsen werden oder kann an ein Trägersubstrat gebondet oder daran angebracht werden oder kann ohne Substratmaterial bereitgestellt werden.
  • Die epitaxiale Siliziumkarbidschicht 210 umfasst einen ersten Leitfähigkeitstyp, der eine p-Dotierung (z.B. durch Einbau von Aluminiumionen oder Borionen während eines Epitaxieprozesses verursacht) oder eine n-Dotierung (z.B. durch Einbau von Stickstoffionen, Phosphorionen oder Arsenionen während eines Epitaxieprozesses verursacht) sein.
  • Das vergrabene laterale Siliziumkarbid-Randabschlussgebiet 220 wird innerhalb der epitaxialen Siliziumkarbidschicht 210 hergestellt. Dieses Gebiet erstreckt sich lateral zum Rand der Siliziumkarbidvorrichtung 200 und stellt mindestens einen Teil einer Randabschlussstruktur dar. Dieses Gebiet 220 ist unter der Siliziumkarbidoberflächenschicht 230 vergraben, was bedeutet, dass das vergrabene laterale Siliziumkarbid-Randabschlussgebiet 220 beispielsweise nicht an der Hauptoberfläche der Siliziumkarbidvorrichtung exponiert ist.
  • Das vergrabene laterale Siliziumkarbid-Randabschlussgebiet 220 kann Teil eines größeren Implantierungsbereichs sein, der den zweiten Leitfähigkeitstyp umfasst, innerhalb der epitaxialen Siliziumkarbidschicht 210. Mit anderen Worten kann das vergrabene laterale Siliziumkarbid-Randabschlussgebiet 220 Teil eines Implantierungsbereichs sein, der sich nahe am Rand der Siliziumkarbidvorrichtung befindet (z.B. näher als 200 μm, näher als 100 μm, näher als 50 μm oder näher als 20 μm, was von dem Typ von Siliziumkarbidvorrichtung oder dem Diebereich, den die Siliziumkarbidvorrichtung einnimmt, abhängt). Mit anderen Worten kann sich ein Implantierungsbereich, der den zweiten Leitfähigkeitstyp umfasst, innerhalb der epitaxialen Siliziumkarbidschicht 210 befinden, die ein laterales Ende umfasst, dass sich nahe an einem Rand der Siliziumkarbidvorrichtung befindet, von einer Siliziumkarbidoberflächenschicht 230 bedeckt. Dieses laterale Ende des Implantierungsbereichs kann das vergrabene laterale Siliziumkarbid-Randabschlussgebiet 220 darstellen oder bilden. Alternativ kann das vergrabene laterale Siliziumkarbid-Randabschlussgebiet 220 ein begrenzter Implantierungsbereich sein, der sich in der Nähe des Rands der Siliziumkarbidvorrichtung 200 befindet (z.B. näher als 200 μm, näher als 100 μm, näher als 50 μm oder näher als 20 μm, was von dem Typ von Siliziumkarbidvorrichtung, der Sperrspannung der Siliziumkarbidvorrichtung oder dem durch die Siliziumkarbidvorrichtung eingenommenen Diebereich abhängen kann), das von dem den ersten Leitfähigkeitstyp umfassenden Siliziumkarbid umgeben ist.
  • Das vergrabene laterale Siliziumkarbid-Randabschlussgebiet 220 ist so von der Siliziumkarbidoberflächenschicht 220 bedeckt, dass das vergrabene laterale Siliziumkarbid-Randabschlussgebiet 220 an der Hauptoberfläche der Siliziumkarbidvorrichtung 200 nicht exponiert ist. Mit anderen Worten befindet sich die Siliziumkarbidoberflächenschicht 230 so auf dem vergrabenen lateralen Siliziumkarbid-Randabschlussgebiet 220, dass eine Exposition des vergrabenen lateralen Siliziumkarbid-Randabschlussgebiets 220 an der Hauptoberfläche der Siliziumkarbidvorrichtung 200 verhindert werden kann.
  • Mit anderen Worten kann die Siliziumkarbidoberflächenschicht 230 einen Abschluss hin zu oberen Nicht-Halbleiterschichten der Siliziumkarbidvorrichtung 200 bilden.
  • Optional, zusätzlich oder alternativ zu einem oder mehreren oben erwähnten Aspekten kann sich die Siliziumkarbidoberflächenschicht lateral mindestens von einem lateralen Ende des vergrabenen lateralen Siliziumkarbid-Randabschlussgebiets 220 nahe dem Rand der Siliziumkarbidvorrichtung (z.B. dem lateralen Ende des vergrabenen lateralen Siliziumkarbid-Randabschlussgebiets näher am Rand als das andere Ende in einem Querschnitt der Siliziumkarbidvorrichtung) zu einem aktiven Bereich der Siliziumkarbidvorrichtung erstrecken, während der aktive Bereich durch die Siliziumkarbidoberflächenschicht 230 ausgelassen ist. Mit anderen Worten bedeckt die Siliziumkarbidoberflächenschicht 230 das vergrabene laterale Siliziumkarbid-Randabschlussgebiet 220 nahe am Rand der Siliziumkarbidvorrichtung 200, lässt aber den aktiven Bereich offen, so dass der aktive Bereich an einer Hauptoberfläche der Siliziumkarbidvorrichtung 200 oder des Siliziumkarbidmaterials exponiert ist. Auf diese Weise kann der aktive Bereich für eine obere Metallschicht, eine Isolationsschicht oder eine Passivierungsschicht (zum Implementieren eines Metallkontakts und/oder der Verdrahtung der Siliziumkarbidvorrichtung) zugänglich sein.
  • Ein aktiver Bereich der Siliziumkarbidvorrichtung 200 kann ein zentraler Bereich auf dem Die der Siliziumkarbidvorrichtung 200, von einem Randgebiet umgeben, sein. Der aktive Bereich der Siliziumkarbidvorrichtung 200 kann ein Bereich der Siliziumkarbidvorrichtung 200 zum Implementieren der elektrischen Funktionalität der Siliziumkarbidvorrichtung 200 sein. Die Breite des Randgebiets kann von der Blockierspannung, der Funktionalität und/oder der Die-Größe der Siliziumkarbidvorrichtung 200 abhängen.
  • Weiterhin kann optional, alternativ oder zusätzlich zu einem oder mehreren oben erwähnten Aspekten das vergrabene laterale Siliziumkarbid-Randabschlussgebiet 220 lateral mit einem vordefinierten Abstand zum Rand der Siliziumkarbidvorrichtung enden, so dass mindestens ein nahe dem Rand der Siliziumkarbidvorrichtung befindliches laterales Ende von Siliziumkarbid mit dem ersten Leitfähigkeitstyp umgeben ist. Mit anderen Worten kann eine Exposition des vergrabenen lateralen Siliziumkarbid-Randabschlussgebiet 220 am Rand der Siliziumkarbidvorrichtung 200 in der lateralen Richtung zum Rand der Siliziumkarbidvorrichtung vermieden werden, indem das vergrabene laterale Siliziumkarbid-Randabschlussgebiet 220 mit einem vordefinierten lateralen Abstand zum Rand der Siliziumkarbidvorrichtung implementiert wird. Auf diese Weise kann das vergrabene laterale Siliziumkarbid-Randabschlussgebiet 220 vollständig von der Siliziumkarbidoberflächenschicht 230 und der epitaxialen Siliziumkarbidschicht 210 umgeben sein, so dass das vergrabene laterale Siliziumkarbid-Randabschlussgebiet 220 und/oder die Siliziumkarbidoberflächenschicht 230 vor Umweltschäden geschützt werden können. Der vordefinierte Abstand zum Rand der Siliziumkarbidvorrichtung 200 kann in Abhängigkeit von der Größe und Funktionalität der Siliziumkarbidvorrichtung 200 variieren. Beispielsweise kann der vordefinierte Abstand zwischen 5 μm und 200 μm, 5 μm und 50 μm oder 10 μm und 30 μm betragen.
  • Das vergrabene laterale Siliziumkarbid-Randabschlussgebiet 220 kann auf unterschiedliche Weisen implementiert oder hergestellt werden. Beispielsweise kann das vergrabene laterale Siliziumkarbid-Randabschlussgebiet 220 durch eine Hochenergieimplantierung durch die Oberfläche der epitaxialen Siliziumkarbidschicht 210 hergestellt werden (z.B. durch einen Teil der Oberfläche der Siliziumkarbidvorrichtung, durch eine Implantierungsmaske bestimmt, die zum Maskieren der Implantierung verwendet wird), so dass ein Implantierungsbereich innerhalb der epitaxialen Siliziumkarbidschicht 210 in einer Tiefe und mit einer Dicke ausgebildet wird, der von einer Energieverteilung der für die Implantierung verwendeten Ionen abhängt. Mit anderen Worten kann die Siliziumkarbidoberflächenschicht 230 Teil der epitaxialen Siliziumkarbidschicht 210 sein (z.B. in 2A gezeigt), und das vergrabene laterale Siliziumkarbid-Randabschlussgebiet 220 kann ein Implantierungsgebiet sein, dass durch Implantieren von Ionen vom zweiten Leitfähigkeitstyp in die epitaxiale Siliziumkarbidschicht 210 durch ein Oberflächengebiet der epitaxialen Siliziumkarbidschicht 210, das die resultierende Siliziumkarbidoberflächenschicht 220 darstellt, hergestellt wird. Auf diese Weise kann ein vergrabenes laterales Siliziumkarbid-Randabschlussgebiet 220 mit geringem Aufwand und einer geringen Anzahl an Herstellungsschritten implementiert werden.
  • Alternativ kann das vergrabene laterale Siliziumkarbid-Randabschlussgebiet 220 hergestellt werden, indem Ionen in ein Oberflächengebiet der epitaxialen Siliziumkarbidschicht 210 implantiert werden und die Siliziumkarbidoberflächenschicht 230 epitaxial auf der epitaxialen Siliziumkarbidschicht 210 abgeschieden wird. Das Oberflächengebiet kann ein Teil der epitaxialen Siliziumkarbidschicht 210 sein, das sich an der Oberfläche der epitaxialen Siliziumkarbidschicht 210 befindet. Mit anderen Worten kann die Siliziumkarbidoberflächenschicht 230 eine auf der epitaxialen Siliziumkarbidschicht 210 mit dem vergrabenen lateralen Siliziumkarbid-Randabschlussgebiet 220 abgeschiedene epitaxiale Schicht sein. Auf diese Weise kann ein Verschmieren des Implantierungsbereichs am Rand des vergrabenen lateralen Siliziumkarbid-Randabschlussgebiets 220 (z.B. aufgrund der Auswirkung des Randprofils der Implantierungsmaske) vermieden werden und/oder die Dicke der Siliziumkarbidoberflächenschicht 230 kann in einem großen Bereich variiert werden.
  • Alternativ können Ionen vom ersten Leitfähigkeitstyp mit einer höheren Dotierkonzentration als das vergrabene laterale Siliziumkarbid-Randabschlussgebiet 220 in das Oberflächengebiet der epitaxialen Siliziumkarbidschicht 210 implantiert werden, so dass die Siliziumkarbidoberflächenschicht 230 ausgebildet wird.
  • Optional, zusätzlich oder alternativ zu einem oder mehreren oben erwähnten Aspekten kann das vergrabene laterale Siliziumkarbid-Randabschlussgebiet 220 mit einer Variation aus lateraler Dotierung implementiert werden. Mit anderen Worten kann das vergrabene laterale Siliziumkarbid-Randabschlussgebiet 220 eine variierende laterale Dotierkonzentration umfassen. Die variierende Dotierkonzentration kann zum Rand der Siliziumkarbidvorrichtung abnehmen. Die Abnahme kann in Stufen oder kontinuierlich implementiert werden. Mit noch anderen Worten kann das vergrabene laterale Siliziumkarbid-Randabschlussgebiet 220 einen ersten Bereich mit einer ersten Dotierkonzentration und einen zweiten Bereich mit einer zweiten Dotierkonzentration umfassen, wobei der erste Bereich näher am Rand der Siliziumkarbidvorrichtung 200 als der zweite Bereich liegt und die erste Dotierkonzentration unter der zweiten Dotierkonzentration liegt. Auf diese Weise kann die elektrische Feldstärke zum Rand der Siliziumkarbidvorrichtung 200 noch weiter reduziert werden, was zu einem verbesserten Durchschlagverhalten und/oder langfristiger Zuverlässigkeit führt.
  • Optional, alternativ oder zusätzlich zu einem oder mehreren oben erwähnten Aspekten kann das vergrabene laterale Siliziumkarbid-Randabschlussgebiet 220 den aktiven Bereich der Siliziumkarbidvorrichtung umgeben (z.B. in einer Draufsicht oder lateral oder entlang der Ränder der Siliziumkarbidvorrichtung). Mit anderen Worten kann sich das vergrabene laterale Siliziumkarbid-Randabschlussgebiet 220 innerhalb eines Randbereichs (der sich z.B. zwischen 5 μm und 500 μm, zwischen 10 μm und 500 μm, zwischen 15 μm und 200 μm oder zwischen 50 μm und 200 μm von dem Rand zu einer Mitte der Siliziumkarbidvorrichtung erstreckt) der Siliziumkarbidvorrichtung 200 befinden, den aktiven Bereich der Siliziumkarbidvorrichtung 200 umgebend. Auf diese Weise kann die elektrische Feldstärke entlang dem ganzen Rand der Siliziumkarbidvorrichtung 200 niedrig gehalten werden. Alternativ wird das vergrabene laterale Siliziumkarbid-Randabschlussgebiet 220 möglicherweise nur entlang Gebieten des Rands implementiert, die in einem Betriebszustand der Siliziumkarbidvorrichtung 200 starke elektrische Felder umfassen.
  • Beispielsweise kann das vergrabene laterale Siliziumkarbid-Randabschlussgebiet 220 eine Dicke zwischen 200 nm und 5 μm (oder zwischen 400 nm und 2 μm, zwischen 500 nm und 1 μm oder zwischen 600 nm und 800 nm) umfassen. Mit anderen Worten kann die Dicke des vergrabenen lateralen Siliziumkarbid-Randabschlussgebiets 220 innerhalb eines großen Bereichs gewählt werden und an die gewünschte Funktionalität (z.B. Diode, Transistor) der Siliziumkarbidvorrichtung angepasst werden.
  • Die Dicke einer Schicht kann eine mittlere Dicke sein, da die Dicke einer Schicht beispielsweise aufgrund von Herstellungsproblemen geringfügig variieren kann. Beispielsweise kann die Dicke des vergrabenen lateralen Siliziumkarbid-Randabschlussgebiets 220 zwischen dem p-n-Übergang zu der Siliziumkarbidoberflächenschicht 230 und dem p-n-Übergang auf der gegenüberliegenden Seite des vergrabenen lateralen Siliziumkarbid-Randabschlussgebiet 220 zu der epitaxialen Siliziumkarbidschicht 210 gemessen werden. Analog kann eine Dicke der Siliziumkarbidoberflächenschicht 230 zwischen den p-n-Übergang zu dem vergrabenen lateralen Siliziumkarbid-Randabschlussgebiet 220 und der gegenüberliegenden (z.B. exponierten) Oberfläche der Siliziumkarbidoberflächenschicht 230 gemessen werden. Beispielsweise umfasst die Siliziumkarbidoberflächenschicht eine Dicke zwischen 20 nm und 2 μm (oder zwischen 50 nm und 200 nm, zwischen 50 nm und 1500 nm, zwischen 200 nm und 1000 nm oder zwischen 600 nm und 1 μm). Die Dicke der Siliziumkarbidoberflächenschicht kann zwischen 50 nm und 200 nm für eine Siliziumkarbidoberflächenschicht 230 liegen, die sich aus der Herstellung der vergrabenen lateralen Siliziumkarbid-Randabschlussgebiet 220 durch Implantierung von Ionen vom zweiten Leitfähigkeitstyp in die epitaxiale Siliziumkarbidschicht durch ein Oberflächengebiet der epitaxialen Siliziumkarbidschicht 220 ergibt, als Beispiel. Alternativ kann die Dicke der Siliziumkarbidoberflächenschicht 230 zwischen 600 nm und 1 μm für eine Siliziumkarbidoberflächenschicht 230 liegen, die durch Abscheiden einer epitaxialen Schicht auf der epitaxialen Siliziumkarbidschicht 210 hergestellt wird, die das vergrabene laterale Siliziumkarbid-Randabschlussgebiet 220 umfasst, als Beispiel.
  • Optional, zusätzlich oder alternativ zu einem oder mehrere oben erwähnten Aspekten können mehrere vergrabene laterale Siliziumkarbid-Randabschlussgebiete hergestellt werden (z.B. p-Ringe, ringförmige Gebiete, punktförmige, sägezahnförmige, wellenartige Gebiete). Auf diese Weise können das Durchschlagverhalten und/oder die langfristige Zuverlässigkeit verbessert werden.
  • Optional, zusätzlich oder alternativ zu einem oder mehrere oben erwähnten Aspekten können die Dicken des vergrabenen lateralen Siliziumkarbid-Randabschlussgebiets 220 und/oder der Siliziumkarbidoberflächenschicht 230 sowie die Dotierkonzentrationen des vergrabenen lateralen Siliziumkarbid-Randabschlussgebiets 220 und/oder der Siliziumkarbidoberflächenschicht 230 so gewählt werden, dass die Siliziumkarbidoberflächenschicht 230 mindestens ein Gebiet umfasst, dass von freien Ladungsträgern frei ist. Ein derartiges Beispiel ist in 2B gezeigt. 2B zeigt die schematische Darstellung einer Siliziumkarbidvorrichtung 250 gemäß einer Ausführungsform. Die Siliziumkarbidoberflächenschicht 230 umfasst eine Dicke und eine Dotierkonzentration derart, dass sich die Verarmungszone 220 (durch gepunktete Linien angegeben) des p-n-Übergangs des vergrabenen lateralen Siliziumkarbid-Randabschlussgebiets 220 und der Siliziumkarbidoberflächenschicht 230 in einem vordefinierten Zustand (z.B. Aus-Zustand oder Ein-Zustand der Siliziumkarbidvorrichtung oder ohne irgendein an die Siliziumkarbidvorrichtung angelegtes elektrisches Potential oder ohne potentialfreie Verbindungen) der Siliziumkarbidvorrichtung 250 sich mindestens an einem Punkt hoch zur Oberfläche der Siliziumkarbidoberflächenschicht 230 gegenüber dem vergrabenen lateralen Siliziumkarbid-Randabschlussgebiet 220 (z.B. hoch zur Hauptoberfläche) erstreckt.
  • Auf diese Weise kann ein Leckstrom durch die Siliziumkarbidoberflächenschicht 230 (z.B. zwischen dem optional angezeigten Metallkontakt 240 und der epitaxialen Siliziumkarbidschicht 210 am Rand der Siliziumkarbidvorrichtung) vermieden oder signifikant reduziert werden. Optional umfasst die Siliziumkarbidoberflächenschicht 230 eine Dicke und eine Dotierkonzentration (z.B. genauso wie das vergrabene laterale Randabschlussgebiet) derart, dass sich die Verarmungszone durch die ganze Siliziumkarbidoberflächenschicht 230 erstreckt. Mit anderen Worten können die Dicken und/oder Dotierkonzentrationen der Siliziumkarbidoberflächenschicht 230 und/oder des vergrabenen lateralen Siliziumkarbid-Randabschlussgebiets 220 so gewählt werden, dass die ganze Siliziumkarbidoberflächenschicht 230 von freien Ladungsträgern frei ist (z.B. unter Vernachlässigung einer für eine Verarmungszone typischen Dichte an freien Ladungsträgern).
  • Beispielsweise kann eine ausreichende Erweiterung der Verarmungszone 222 erhalten werden, indem die entsprechende Dicke und Dotierkonzentration der Siliziumkarbidoberflächenschicht 230 in Abhängigkeit von der Dotierkonzentration des vergrabenen lateralen Siliziumkarbid-Randabschlussgebiets 220 gewählt werden. Weiterhin kann eine Dicke des vergrabenen lateralen Siliziumkarbid-Randabschlussgebiets 220 größer sein als beispielsweise eine Dicke der Siliziumkarbidoberflächenschicht 230.
  • Optional umfasst die Siliziumkarbidvorrichtung 200 einen Metallkontakt 240 auf dem aktiven Bereich (z.B. auf der epitaxialen Siliziumkarbidschicht) der Siliziumkarbidvorrichtung 200, wie in 2B angegeben. Auf diese Weise kann eine Siliziumkarbid-Schottky-Diode implementiert werden. Beispielhaft können die epitaxiale Siliziumkarbidschicht 210 und die Siliziumkarbidoberflächenschicht 230 eine n-Dotierung und das vergrabene laterale Siliziumkarbid-Randabschlussgebiet 220 eine p-Dotierung umfassen. Das vergrabene laterale Siliziumkarbid-Randabschlussgebiet 220 kann den aktiven Bereich der Siliziumkarbidvorrichtung 250 umgeben (z.B. in einer Draufsicht auf die Siliziumkarbidvorrichtung). Weiterhin kann sich die Siliziumkarbidoberflächenschicht 230 von einem Rand der Siliziumkarbidvorrichtung 200 entlang des vergrabenen lateralen Siliziumkarbid-Randabschlussgebiets 220 zum Rand des vergrabenen lateralen Siliziumkarbid-Randabschlussgebiets 220 gegenüber dem Ende am Rand der Siliziumkarbidvorrichtung 250 erstrecken. Folglich umgibt auch die Siliziumkarbidoberflächenschicht 230 den aktiven Bereich der Siliziumkarbidvorrichtung 200 und lässt den aktiven Bereich für die Verbindung mit dem Metallkontakt 240 frei. In diesem Beispiel stellt die epitaxiale Siliziumkarbidschicht 210 eine n-Driftschicht dar, die auf einem Siliziumkarbidsubstratmaterial 250 angeordnet ist.
  • Weiterhin sind eine anorganische Passivierungsschichtstruktur und eine Formmasseschicht auf dem Siliziumkarbidsubstrat angeordnet sein (nicht gezeigt).
  • 3 zeigt eine schematische Darstellung eines Siliziumkarbidrandabschlusses mit einem vergrabenen p-Gebiet gemäß einer Ausführungsform. Die Implementierung der Siliziumkarbidvorrichtung 300 ist ähnlich der in 2A gezeigten Implementierung. Der gezeigte Siliziumkarbidrandabschluss stellt ein Randgebiet einer Siliziumkarbidvorrichtung 300 dar. Die Siliziumkarbidvorrichtung 300 umfasst zumindest in diesem Randgebiet ein stark n-dotiertes Siliziumkarbidsubstrat 350 gefolgt von einer n-dotierten Siliziumkarbiddriftschicht 310, die auf die jeweilige Siliziumkarbidvorrichtung 300 (z.B. eine Schottky-Diode, eine Merged Pin-Schottky-Diode, eine p-n-Diode, einen Bipolartransistor, einen Feldeffekttransistor, einen Metalloxidhalbleitertransistor oder einen Junction-Gate-Feldeffekttransistor) und/oder die Spannungsklasse der Siliziumkarbidvorrichtung 300 eingestellt ist. Die epitaxiale Siliziumkarbidschicht 310 umfasst ein p-dotiertes Siliziumkarbidgebiet 320 für den Randabschluss, das ein vergrabenes laterales Siliziumkarbid-Randabschlussgebiet darstellt. Das vergrabene laterale Siliziumkarbid-Randabschlussgebiet 320 ist von einer n-dotierten Siliziumkarbidschicht 330 bedeckt, die eine Siliziumkarbidoberflächenschicht darstellt. Die Siliziumkarbidoberflächenschicht 330 ist an der Hauptoberfläche der Siliziumkarbidvorrichtung 300 exponiert. Eine anorganische Passivierungsschichtstruktur 360 ist auf der Siliziumkarbidoberflächenschicht 330 implementiert. Das vergrabene laterale Siliziumkarbid-Randabschlussgebiet 320 endet lateral mit einem vorbestimmten Abstand zu dem Rand 302 der Siliziumkarbidvorrichtung 300. Das vergrabene laterale Siliziumkarbid-Randabschlussgebiet 320 kann Teil eines größeren Implantierungsbereichs sein, der sich weiter zu dem aktiven Chipbereich 304 (oder aktiven Bereich der Siliziumkarbidvorrichtung) erstreckt. Die Siliziumkarbidoberflächenschicht 330 endet lateral mit einem vorbestimmten Abstand (z.B. weniger als dem vorbestimmten Abstand des vergrabenen lateralen Siliziumkarbid-Randabschlussgebiets) zum Rand 302 der Siliziumkarbidvorrichtungen 300, erstreckt sich zum Rand 302 der Siliziumkarbidvorrichtung oder endet im gleiche vordefinierten Abstand zum Rand 302 der Siliziumkarbidvorrichtung 300 wie das vergrabene laterale Siliziumkarbid-Randabschlussgebiet 320. Bei diesem Beispiel umfasst das vergrabene laterale Siliziumkarbid-Randabschlussgebiet 320 eine größere Dicke als die Siliziumkarbidoberflächenschicht 330.
  • Der in 3 gezeigte Randabschluss kann ein oder mehrere optionale zusätzliche Merkmale entsprechend einem oder mehreren oben erwähnten Aspekten (z.B. 1A–1G) umfassen.
  • Einige Ausführungsformen betreffen eine Siliziumkarbidvorrichtung, die ein n-Dotierung umfasst, und ein innerhalb der epitaxialen Siliziumkarbidschicht befindliches vergrabenes laterales Siliziumkarbid-Randabschlussgebiet, das eine p-Dotierung umfasst. Das vergrabene laterale Siliziumkarbid-Randabschlussgebiet ist mit einer Siliziumkarbidoberflächenschicht bedeckt, die eine n-Dotierung umfasst. Das vergrabene laterale Siliziumkarbid-Randabschlussgebiet umfasst eine Dicke zwischen 600 nm und 800 nm, und die Siliziumkarbidoberflächenschicht umfasst eine Dicke zwischen 50 nm und 200 nm oder zwischen 600 nm und 1 μm.
  • Die Siliziumkarbidvorrichtung kann ein oder mehrere zusätzliche Merkmale entsprechend einem oder mehreren der oben beschriebenen Aspekte umfassen.
  • Bei einigen Ausführungsformen umfasst die Siliziumkarbidvorrichtung eine Schottky-Diode, eine Merged Pin-Schottky-Diode, eine p-n-Diode, einen Bipolartransistor, einen Feldeffekttransistor, einen Metalloxidhalbleitertransistor oder einen Junction-Gate-Feldeffekttransistor. Mit anderen Worten kann die Siliziumkarbidvorrichtung eine Schottky-Diode, eine Merged Pin-Schottky-Diode, eine p-n-Diode, einen Bipolartransistor, einen Feldeffekttransistor, einen Metalloxidhalbleitertransistor oder einen Junction-Gate-Feldeffekttransistor oder eine elektrische Schaltung, die eines oder mehrere dieser Elemente umfasst, sein.
  • Die 4A–4C zeigen schematische Querschnitte durch einen Teil von Siliziumkarbidvorrichtungen gemäß einer Ausführungsform. Die Implementierung der Siliziumkarbidvorrichtung 400 ist ähnlich der in 2B gezeigten Implementierung. Außerdem sind eine anorganische Passivierungsschichtstruktur, die eine Siliziumoxidschicht 422 und eine Siliziumnitridschicht 424 umfasst, sowie eine Formmasseschicht 430 auf dem Siliziumkarbidsubstrat angeordnet. Weiterhin ist mehr als ein vergrabenes laterales Siliziumkarbid-Randabschlussgebiet 220 (das z.B. Schutzringe darstellt) innerhalb der epitaxialen Siliziumkarbidschicht 210 des Siliziumkarbidsubstrats implementiert. Weitere Details und Aspekte sind in Verbindung mit den obigen Ausführungsformen beschrieben (z.B. 1A–1G und 2B).
  • Die 4A–4C können beispielsweise Gebiete mit unterschiedlicher Dotierstoffverteilung innerhalb des Siliziumkarbidsubstrats von Siliziumkarbid-Schottky-Dioden mit Randabschluss zeigen. In diesen Beispielen umfasst der Randabschluss Schutzringe 220, eine Abdeckung einer zweiten epitaxialen Schicht 230 und einer harten Passivierung (anorganische Passivierungsschichtstruktur). Auf diese Weise kann beispielsweise eine Diode mit einer Sperrspannung von 650 V, 1200 V und/oder 1700 V implementiert werden. Feldstärken im Bereich von 400 kV/cm und darunter an der Oberfläche der harten Passivierung können mit Hilfe des kombinierten Randabschlusses erreicht werden.
  • Das Siliziumkarbidsubstratmaterial 250 kann eine n-Dotierung mit einer Dotierkonzentration von ~2,7e18 cm–3 umfassen, die epitaxiale Siliziumkarbidschicht 210 kann eine n-Dotierung mit einer Dotierkonzentration von ~1e17 cm–3 umfassen, die Siliziumkarbidoberflächenschicht 230 kann eine n-Dotierung mit einer Dotierkonzentration von ~5,6e15 cm–3 umfassen, und die Schutzringe 220 können eine p-Dotierung mit einer Dotierkonzentration von ~–2,2e18 cm–3 umfassen, als Beispiel.
  • 4A zeigt ein Beispiel eines Randabschlusses einer 650 V-Siliziumkarbid-Schottky-Diode, 4B zeigt ein Beispiel eines Randabschlusses einer 1200 V-Siliziumkarbid-Schottky-Diode, und 4C zeigt ein Beispiel eines Randabschlusses einer 1700 V-Siliziumkarbid-Schottky-Diode (z.B. umfasst der Randabschluss Schutzringe, eine zweite Epitaxie-Epi2-Abdeckung und eine harte Passivierung).
  • Die 5A und 5B zeigen eine schematische Darstellung einer Siliziumkarbidvorrichtung 500 gemäß einer Ausführungsform. Die Siliziumkarbidvorrichtung 500 umfasst ein Siliziumkarbidsubstrat 510 und eine anorganische Passivierungsschichtstruktur 520, die eine Hauptoberfläche 512 des Siliziumkarbidsubstrats 510 lateral zumindest teilweise bedeckt. Das Siliziumkarbidsubstrat 510 und die anorganische Passivierungsschicht 520 sind so konfiguriert, dass ein elektrisches Feld an einer gegenüber dem Siliziumkarbidsubstrat 510 befindlichen Oberfläche 522 der anorganischen Passivierungsstruktur 520 unter 500 kV/cm liegt, während mindestens ein Gebiet des Siliziumkarbidsubstrats 510 mindestens ein elektrisches Feld von 2,3 MV/cm umfasst.
  • Durch Verwendung einer anorganischen Passivierungsstruktur 520 in Kombination mit Feldreduktionsmaßnahmen innerhalb des Siliziumkarbidsubstrats 510 kann das Feld an der äußeren Oberfläche 522 der anorganischen Passivierungsstruktur 520 unter 500 kV/cm reduziert werden, wenngleich ein Feld von mindestens 2,3 MV/cm innerhalb des Siliziumkarbidsubstrats 510 auftritt. Auf diese Weise kann neben Polyimid eine große Vielzahl an organischen Materialien mit besserer Feuchtigkeitsbeständigkeit als Polyimid für eine zusätzliche Passivierungsschicht auf der anorganischen Passivierungsstruktur verwendet werden. Alternativ kann ein Formmaterial angrenzend an die anorganische Passivierungsstruktur 520 implementiert werden. Auf diese Weise können das Durchschlagverhalten und die langfristige Zuverlässigkeit der Siliziumkarbidvorrichtung 500 verbessert werden.
  • Die gegenüber dem Siliziumkarbidsubstrat 510 befindliche Oberfläche 512 der anorganischen Passivierungsstruktur 520 kann die Oberfläche der letzten anorganischen Materialschicht zu einer Formmasse sein, dass den Siliziumkarbid-Die der Siliziumkarbidvorrichtung 500 bedeckt. Das elektrische Feld kann über mindestens 50%, mindestens 80% der gegenüber dem Siliziumkarbidsubstrat 510 befindlichen ganzen Oberfläche der anorganischen Passivierungsschichtstruktur 520 unter 500 kV/cm liegen.
  • Die Siliziumkarbidvorrichtung 500 kann ein oder mehrere optionale zusätzliche, in Verbindung mit dem erwähnten Konzept, oder eine oder mehrere oben beschriebene Ausführungsformen (z.B. 1A–1G) umfassen.
  • 6 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens 600 zum Ausbilden einer Siliziumkarbidvorrichtung, umfassend Ausbilden 610 einer anorganischen Passivierungsschichtstruktur, die eine Hauptoberfläche eines Siliziumkarbidsubstrats lateral mindestens teilweise bedeckt, und Ausbilden 620 einer Formmasseschicht angrenzend an die anorganische Passivierungsschichtstruktur.
  • Auf diese Weise kann eine Siliziumkarbidvorrichtung mit verbessertem Durchschlagverhalten und langfristiger Zuverlässigkeit mit geringem Aufwand bereitgestellt werden.
  • Weiterhin kann das Verfahren 600 eine oder mehrere optionale, zusätzliche oder alternative Handlungen entsprechend einem oder mehreren oben erwähnten Aspekten umfassen.
  • Beispielsweise kann das Verfahren 600 weiterhin das Ausbilden einer epitaxialen Siliziumkarbidschicht des Siliziumkarbidsubstrats, das einen ersten Leitfähigkeitstyp umfasst, und das Ausbilden eines vergrabenen lateralen Siliziumkarbid-Randabschlussgebiets, das einen zweiten Leitfähigkeitstyp umfasst und sich innerhalb der epitaxialen Siliziumkarbidschicht befindet, umfassen. Das vergrabene laterale Siliziumkarbid-Randabschlussgebiet wird so ausgebildet, dass es von der den ersten Leitfähigkeitstyp umfassenden Siliziumkarbidoberflächenschicht bedeckt ist.
  • Auf diese Weise kann eine Siliziumkarbidvorrichtung mit den oben erwähnten Eigenschaften und Charakteristika mit geringem Aufwand hergestellt werden.
  • Das vergrabene laterale Siliziumkarbid-Randabschlussgebiet unter der Siliziumkarbidoberflächenschicht kann auf unterschiedliche Weisen hergestellt werden. Beispielsweise kann das Herstellen des vergrabenen lateralen Siliziumkarbid-Randabschlussgebiets das Implantieren von Ionen vom zweiten Leitfähigkeitstyp in die epitaxiale Siliziumkarbidschicht durch ein Oberflächengebiet der epitaxialen Siliziumkarbidschicht (z.B. durch einen Teil der Oberfläche der Siliziumkarbidvorrichtung, durch eine zum Maskieren der Implantierung verwendeten Implantierungsmaske bestimmt), die die Siliziumkarbidoberflächenschicht darstellt, umfassen, so dass das vergrabene laterale Siliziumkarbid-Randabschlussgebiet von der Siliziumkarbidoberflächenschicht der epitaxialen Siliziumkarbidschicht bedeckt ist. Mit anderen Worten kann das vergrabene laterale Siliziumkarbid-Randabschlussgebiet durch eine Hochenergieionenimplantierung in die Tiefe der epitaxialen Siliziumkarbidschicht hergestellt werden, so dass eine, den ersten Leitfähigkeitstyp umfassende dünne epitaxiale Siliziumkarbidschicht auf dem Implantierungsgebiet verbleibt. Diese verbleibende Schicht bildet die Siliziumkarbidoberflächenschicht. Beispielsweise können Ionen mit einer mittleren Energie von mehr als 50 keV, mehr als 100 keV oder mehr als 200 keV für das Herstellen des vergrabenen lateralen Siliziumkarbid-Randabschlussgebiets innerhalb der epitaxialen Siliziumkarbidschicht verwendet werden. Weiterhin kann die Energieverteilung der Ionen so gewählt werden, dass die Dotierkonzentration auf vordefinierte Weise mit der Tiefe variiert. Beispielsweise kann die Dotierkonzentration mit der Tiefe bis zu einem Maximum ansteigen und danach abnehmen. Alternativ kann die im Grunde konstante Dotierkonzentration so hergestellt werden (z.B. unter Vernachlässigung von Randeffekten und Vernachlässigung einer Abweichung von weniger als 20%, 10% oder 5%), dass sich im Grunde eine kastenförmige oder rechteckige Verteilung ergibt.
  • Weiterhin kann die Dicke der Siliziumkarbidoberflächenschicht optional vergrößert werden, indem Siliziumkarbid auf der Siliziumkarbidoberflächenschicht (z.B. durch Epitaxie) abgeschieden wird.
  • Alternativ kann das vergrabene laterale Siliziumkarbid-Randabschlussgebiet hergestellt werden, indem Ionen vom zweiten Leitfähigkeitstyp in ein Oberflächengebiet der epitaxialen Siliziumkarbidschicht implantiert werden, so dass die vergrabene Siliziumkarbid-Randabschlusschicht an der Oberfläche der epitaxialen Siliziumkarbidschicht exponiert ist. Weiterhin kann die Siliziumkarbidoberflächenschicht epitaxial auf der epitaxialen Siliziumkarbidschicht abgeschieden werden, so dass das vergrabene laterale Siliziumkarbid-Randabschlussgebiet von der Siliziumkarbidoberflächenschicht bedeckt ist. Mit anderen Worten kann das vergrabene laterale Siliziumkarbid-Randabschlussgebiet mit Niedrigenergieionen implantiert werden, was zu einem an oder nahe der Oberfläche der epitaxialen Siliziumkarbidschicht befindlichen Implantierungsbereich führt. Danach wird das vergrabene laterale Siliziumkarbid-Randabschlussgebiet vergraben, indem die Siliziumkarbidoberflächenschicht abgeschieden wird.
  • Auf diese Weise kann ein Verschmieren der implantierten Ionen am Rand des vergrabenen lateralen Siliziumkarbid-Randabschlussgebiets in die Siliziumkarbidoberflächenschicht vermieden werden. Weiterhin kann die Siliziumkarbidoberflächenschicht mit fast willkürlicher Dicke implementiert werden. Weiterhin kann die Dotierkonzentration der Siliziumkarbidoberflächenschicht in einem großen Bereich und unabhängig von der Dotierkonzentration der das vergrabene laterale Siliziumkarbid-Randabschlussgebiet umfassenden epitaxialen Siliziumkarbidschicht gewählt werden.
  • Alternativ zu der Abscheidung der Siliziumkarbidoberflächenschicht auf der epitaxialen Siliziumkarbidschicht können Ionen mit dem ersten Leitfähigkeitstyp mit geringerer Energie (z.B. mittlerer oder maximaler Energie) als das vergrabene laterale Siliziumkarbid-Randabschlussgebiet implantiert werden, so dass eine an der Oberfläche der epitaxialen Siliziumkarbidschicht exponierte dünne Schicht in die den ersten Leitfähigkeitstyp umfassende Siliziumkarbidoberflächenschicht umgewandelt wird. Mit anderen Worten können nach dem Implantieren von Ionen vom zweiten Leitfähigkeitstyp in ein tiefes Oberflächengebiet (z.B. im Vergleich zu einem Oberflächengebiet der Siliziumkarbidoberflächenschicht) der epitaxialen Siliziumkarbidschicht Ionen vom ersten Leitfähigkeitstyp in ein flaches Oberflächengebiet (z.B. dünner als das tiefe Oberflächengebiet des vergrabenen lateralen Siliziumkarbid-Randabschlussgebiets) der epitaxialen Siliziumkarbidschicht implantiert werden, so dass die Siliziumkarbidoberflächenschicht auf dem vergrabenen lateralen Siliziumkarbid-Randabschlussgebiet erhalten wird, wobei die Ionen in das flache Oberflächengebiet mit einer Dotierkonzentration implantiert werden, die höher ist als eine (z.B. maximale oder mittlere) der Dotierkonzentration des vergrabenen lateralen Siliziumkarbid-Randabschlussgebiets in dem flachen Oberflächengebiet vor dem Implantieren der Ionen. Auf diese Weise kann ein vergrabenes Randabschlussgebiet ohne einen zusätzlichen epitaxialen Prozess erhalten werden. Deshalb kann ein zuverlässiger Randabschluss mit geringem Aufwand erhalten werden.
  • Optional, alternativ oder zusätzlich kann die Dotierkonzentration innerhalb der Siliziumkarbidoberflächenschicht durch eine weitere Implantierung erhöht werden. Mit anderen Worten kann das Verfahren 400 weiterhin das Implantieren von Ionen vom ersten Leitfähigkeitstyp in die Siliziumkarbidoberflächenschicht umfassen, so dass die Siliziumkarbidoberflächenschicht eine höhere Dotierkonzentration als die epitaxiale Siliziumkarbidschicht umfasst. Auf diese Weise kann die Dotierkonzentration der Siliziumkarbidoberflächenschicht in einem großen Bereich gewählt werden.
  • Optional, alternativ oder zusätzlich kann das Verfahren 400 weiterhin das Entfernen der Siliziumkarbidoberflächenschicht (falls sie z.B. über der ganzen Oberfläche der Siliziumkarbidvorrichtung abgeschieden ist) in einem aktiven Bereich der Siliziumkarbidvorrichtung umfassen. Auf diese Weise kann der aktive Bereich für weitere Implantierungen für elektrische Strukturen zugänglich sein, die für die elektrische Funktionalität der Siliziumkarbidvorrichtung verwendet werden, oder zum Verbinden eines oder mehrerer Bereiche innerhalb des aktiven Bereichs der Siliziumkarbidvorrichtung mit einem Metallkontakt oder einer Metallschicht über oder auf dem Siliziumkarbid-Die.
  • Das vorgeschlagene Verfahren kann zum Herstellen aller oben erwähnter Arten von Halbleitervorrichtungen verwendet werden. Folglich können die oben erwähnten Aspekte und Details in Verbindung mit dem Verfahren zum Herstellen einer derartigen Siliziumkarbidvorrichtung angewendet oder implementiert werden.
  • Einige Ausführungsformen betreffen eine Siliziumkarbid-Leistungsvorrichtung mit einem polyimidfreien Randabschluss. Durch Implementieren einer Kombination aus einem vergrabenen Randabschluss (z.B. dicke leicht dotierte n-Schicht über einem p-Randabschluss), eines Mehrfachschutzringansatzes und eines dicken Schichtstapels mit harter Passivierung können die maximal auftretenden elektrischen Felder an der Oberfläche der harten Passivierung so reduziert werden, dass die Durchschlagfestigkeit der weichen Gussmasse (z.B. Modul) oder des Formmaterials (z.B. diskrete Vorrichtung) nicht überschritten wird. In diesem Fall kann von der Implementierung einer Polyimidpassivierung Abstand genommen werden und das Risiko einer mit einer Polyimidpassivierung assoziierten lokalen Feuchtigkeitsspeicherung kann vermieden werden. Alternativ können andere Passivierungsmaterialien verwendet werden, die eine geringere Durchschlagfestigkeit umfassen, aber auch eine geringere Wasseraufnahme im Vergleich zu Polyimid. Beispielsweise können Passivierungsmaterialien verwendet werden, die mit den Temperaturanforderungen des Herstellungsprozesses, mit hoher Durchschlagfestigkeit und geringer Feuchtigkeitsaufnahme kompatibel sind. Außerdem sind diese Materialien möglicherweise gut strukturierbar und haften ausreichend auf Siliziumkarbid und/oder einer Leistungsmetallisierung.
  • Gemäß einem Aspekt wird die elektrische Feldstärke an der Chipoberfläche durch eine Feldminimierung an der Siliziumkarbidhalbleiteroberfläche und die Implementierung einer anorganischen harten Passivierung reduziert, so dass beispielsweise keine zusätzliche Polyimidpassivierung erforderlich ist.
  • Je nach dem Typ von Siliziumkarbidvorrichtung, wie beispielsweise einer Diode, einem JFET (Junction Gate Field Effect Transistor) oder einem MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Transistor) können verschiedene Prozesssequenzen zum Implementieren des vergrabenen Randabschlusses und die harte Passivierung mit geringem zusätzlichen Verarbeitungsaufwand verwendet werden.
  • Beispielsweise ist die Ausbildung einer zweiten epitaxialen Schicht (z.B. ~850 nm) bereits für die Herstellung eines Siliziumkarbid-JFET enthalten. In diesem Fall kann das Layout so generiert werden, dass die zweite epitaxiale Schicht in dem JTE (Junction Termination Extention Region) bleibt und die JTE-Implantierung vor der Abscheidung der zweiten epitaxialen Schicht bereits erfolgt ist. Die Dicke und Dotierung der zweiten epitaxialen Schicht kann auf die Breite und die Dotierung des JTE eingestellt werden, so dass der resultierende n-Oberflächenkanal verarmt ist und ein parasitärer Leckstromweg vermieden wird, falls beispielsweise eine Sperrspannung angelegt wird.
  • Alternativ kann bei einem Graben-MOSFET mit tief implantierten p-Strukturen für das elektrische Abschirmen des Bodens des Grabens tiefe Implantierung auch zum Ausbilden des vergrabenen p-Randabschlusses verwendet werden. Optional kann eine weitere lokale n-Implantierung an der Oberfläche erfolgen, um unerwünschte Feldspitzen im Gebiet der äußeren Enden der p-Implantierung zu unterdrücken (Maskenwinkeleffekt).
  • Weiterhin kann beispielsweise für eine MPS (Merged Pin Schottky) oder Schottky-Diode eine zusätzliche zweite epitaxiale Schicht oder eine tiefe Randimplantierung implementiert werden.
  • Für alle Arten von Vorrichtungen kann die harte Passivierung so abgeschieden werden, dass die Gesamtdicke ausreicht, um beispielsweise das Oberflächenfeld unter 400 kV/cm zu reduzieren. Beispielsweise kann die harte Passivierung (anorganische Passivierungsschichtstruktur) einen Stapel aus dickem Siliziumdioxid SiO2 (z.B. 2–4 μm, so abgeschieden, dass sie Strukturränder der Vorrichtung die Ränder des Leistungsmetalls abgeschrägt oder planarisiert sind) und einer dicken Siliziumnitridschicht Si3N4 an der Oberfläche umfassen, um eine Feuchtigkeitsabdichtung zu implementieren. Die Strukturierung des Stapels aus harter Passivierung kann trockenchemisch oder durch eine Kombination aus Trocken- und Nasschemie (z.B. Nitrid trocken und danach Oxid nass) implementiert werden, als Beispiel.
  • Die Abscheidung der Oxidschicht kann durch einen Dep-Ätz-Dep-Prozess (Depositing-Etching-Depositing), durch einen Aufschmelzprozess oder durch einen Sin-On-Prozess (Siliziumoxidprozess) implementiert werden, um an Ränder auftretende Risse zuverlässig zu schließen. Danach wird das Siliziumnitrid auf der planarisierten Oberfläche abgeschieden und wird trocken- oder trocken-/nasschemisch geätzt. Falls die Siliziumnitridschicht trockenchemisch geätzt wird und die Oxidschicht nasschemisch geätzt wird, kann ein laterales Zurückziehen des Oxids und ein Neigen des Siliziumnitrids und folglich ein Bedecken des undotierten Silikatglases (USG) erhalten werden, was zu einem zusätzlichen Schutz vor Feuchtigkeit führt. Ein fotolitografisch strukturierbares Material (z.B. ein lichtempfindlicher Resist) oder eine Hartmaske (z.B. Polysilizium) kann als Maske für das trocken- und nasschemische Ätzen verwendet werden. Im letzteren Fall kann das Polysilizium mit Hilfe eines fotolitografisch strukturierbaren Materials durch trockenchemisches Ätzen strukturiert werden. Polysilizium umfasst eine hohe Selektivität bezüglich Siliziumnitrid und USG und kann beispielsweise zum Strukturieren einer dicken harten Passivierung verwendet werden.
  • Die Stapelsequenz aus Oxid/Nitrid kann willkürlich fortgesetzt werden, bis eine maximal ätzbare Stapeldichte erreicht ist. Beispielsweise kann eine Sequenz aus Oxid/Nitrid/Oxid/Nitrid implementiert werden. Die Schichtdicken innerhalb des Stapels können frei wählbar und voneinander unabhängig sein, können aber in Abhängigkeit von der erforderlichen Feuchtigkeitsbeständigkeit und dem Feldprofil an der Oberfläche gewählt werden.
  • Ein zusätzlicher Schutz vor Feuchtigkeit kann erhalten werden, falls nach der Implantierung und einer Austrocknungshandlung und vor der Abscheidung der ersten Metallisierungsschicht ein Stapel aus Ofennitrid und/oder Ofenoxid (TEOS, Tetraethylorthosilikat) im Gebiet des JTE (Junction Termination Extension) abgeschieden wird. Dieser Stapel kann durch oben beschriebene trocken- und nasschemische Verfahren strukturiert werden. Danach können die Metallisierungsschichten abgeschieden werden, gefolgt von der Darstellung der harten Passivierung.
  • Einige Ausführungsformen betreffen einen Randabschluss für Siliziumkarbidvorrichtungen (SiC-Vorrichtungen) durch Implementieren von vergrabenen Übergangsabschlusserweiterungen durch Hochenergieionenimplantierung oder n-Epitaxie. Auf diese Weise kann ein gegenüber H2O robuster SiC-Chip (gegenüber Wasser robuste Siliziumkarbidvorrichtung) bereitgestellt werden. Mit anderen Worten kann beispielsweise ein feuchtigkeitsbeständiger Randabschluss für Siliziumkarbid-Leistungshalbleitervorrichtungen bereitgestellt werden.
  • Im Vergleich zu Siliziumkarbidrandabschlüssen, die auf dem Prinzip von Bipolarübergangsabschlüssen oder eine Variation aus lateraler Dotierung basieren, kann durch das beschriebene Konzept eine Verschlechterung des p-dotieren Siliziumkarbidgebiets an der Grenzfläche zu der Passivierungsschicht, die bestimmten Bedingungen (z.B. einer hohen Feuchtigkeits- oder Temperaturvariation) und einer normalen elektrischen Last ausgesetzt ist, vermieden werden. Insbesondere kann eine Verschlechterung vermieden werden, die durch eine Oxidation des Siliziumkarbid in dem p-dotierten Randgebiet auftritt (anodische Oxidation). Auf diese Weise kann das Dotierausmass, das an dem Rand für die elektrische Feldsteuerung eingesetzt wird, davor geschützt werden (durch die Oxidation) verbraucht zu werden, was zu einem destruktiven Durchschlag bei Spannungen unter der Nennspannung der Vorrichtung führen kann. Außerdem können das Risiko einer Rissbildung, eine geringe Dichtheit gegenüber Wasser, eine kritische Prozesskompatibilität und/oder Verlässlichkeit gegenüber der Integration von mobilen Ionen, was zu einem Durchschlagspannungsdrift führt, wie er in Verbindung mit einer Oxid- oder Nitridbeschichtung auftreten kann, durch Verwendung des vorgeschlagenen Konzept reduziert oder vermieden werden.
  • Der Randabschluss von solchen Siliziumkarbidvorrichtungen kann so konfiguriert werden, dass ein n-dotiertes Gebiet an der Oberfläche des Randabschlusses entsteht (z.B. insbesondere in dem Gebiet, in dem eine vergrößerte elektrische Feldstärke auftritt), um die erwähnten Verschlechterungseffekte zu vermeiden.
  • Beispielsweise ist ein mögliches Verfahren, einen Bipolarübergangsabschluss so zu dimensionieren, dass das verwendete p-dotierte Gebiet unter der Siliziumkarbidoberfläche vergraben ist. Insbesondere bei auf Siliziumkarbid basierenden Vorrichtungen kann dies dadurch implementiert werden, dass die Atome, die als Akzeptoren arbeiten, mit einer Implantierungsenergie implantiert werden, die ein Ende des Bereichs verursacht, das sich in einem ausreichenden Abstand von der Oberfläche befindet. Das vorgeschlagene Verfahren kann leicht implementiert werden, da die als Akzeptoren möglichen Dotierstoffe in Siliziumkarbid so gut wie nicht diffundieren. Im Vergleich umfasst beispielsweise Silizium eine hohe Diffusionskonstante für mögliche Akzeptormaterialien.
  • Die Implantierungsenergien können beispielsweise über 50 keV, über 100 keV oder über 200 keV liegen. Außerdem kann eine Implantierung mit mehreren Energien und unterschiedlichen Dosen für einen derartigen Randabschluss möglich sein, um die Effektivität zu verbessern. Beispielsweise kann die Dosis zuerst mit Tiefe zunehmen und dann wieder abnehmen. Alternativ kann die Dosis auch mit Tiefe abnehmen.
  • Eine Ausführungsform ist in 3 gezeigt. Anstelle eines Bipolarübergangsabschluss-Randabschlusses kann auch eine Variation des lateralen Dotierrandabschlusses verwendet werden (zusätzlich zu dem vorgeschlagenen Konzept), die entweder eine kontinuierliche Abnahme der p-Dotierung oder eine abgestufte Abnahme der p-Dotierung in der lateralen Richtung implementiert. Alternativ kann eine ähnliche Variation der lateralen Dotierung erreicht werden, indem mehrere vergrabene laterale Siliziumkarbid-Randabschlussgebiete hergestellt werden (z.B. p-Ringe, ringförmige Gebiete, punktförmige, sägezahnförmige, wellenartige Gebiete).
  • Weiterhin können zusätzliche Implantierungen mit Dotierstoffen, die als Donator arbeiten, implementiert werden, um eine oberflächennahe n-Dotierung zu erhöhen, was anderweitig durch die für die Vorrichtung erforderliche epitaxiale Schicht bestimmt wird. In diesem Zusammenhang kann das Eindringen der Donatoren signifikant geringer sein als das Eindringen der Akzeptoren, und zwar aufgrund einer entsprechenden Wahl der Implantationsenergie. Alternativ kann eine dünne n-dotierte epitaxiale Schicht auf dem für die spezifische Vorrichtung verwendeten epitaxialen Siliziumkarbidwafer abgeschieden werden, der die Driftschichtdotierung an der Oberfläche umfasst, da möglicherweise bei den üblichen Hochtemperaturschritten im Grunde keine Diffusion auftritt. Die Dicke und die Dotierung dieser epitaxialen Schicht kann bewertet werden, so dass eine entsprechende n-dotierte Schicht zwischen dem vergrabenen p-dotierten Gebiet und der Halbleiteroberfläche bleibt, um das erwünschte Vermeiden von Verschlechterungseffekten einerseits zu ermöglichen und um andererseits eine Überdotierung der p-Gebiete im aktiven Bereich des später zu realisierenden Chips zu erlauben (für das Implementieren der elektrischen Hauptfunktionalität der Siliziumkarbidvorrichtung verwendet). Optional kann diese zusätzliche epitaxiale Schicht im aktiven Gebiet des Chips zurückgeätzt werden, so dass sie nur im Randgebiet bleibt.
  • Bei Ausführungsformen kann die n-dotierte Oberflächenschicht bewertet werden, so dass die Ladungsträger dieser Schichten mindestens lokal insoweit beseitigt sind, als die resultierende Kreuzleitfähigkeit dieser Schicht in einem Abschaltfall oder einem Abschaltzustand der Siliziumkarbidvorrichtung nur einen vernachlässigbaren Leckstrom beiträgt.
  • Der vorgeschlagene Randabschluss kann auf einem in einem n-dotierten Siliziumkarbidhalbleiter vergrabenen p-dotierten Gebiet basieren. Auf diese Weise können entsprechende Strukturen wie etwa entsprechende Verfahren (für die Herstellung) implementiert werden. Mit solchen Strukturen kann vermieden werden, dass p-dotiertes Siliziumkarbid ein Oberflächenteil ist, der im Gebiet hoher Oberflächenfeldstärken einer möglichen Oxidation direkt ausgesetzt ist.
  • Ausführungsformen können weiterhin ein Computerprogramm mit einem Programmcode zum Durchführen eines der obigen Verfahren bereitstellen, wenn das Computerprogramm auf einen Computer oder Prozessor ausgeführt wird. Ein Fachmann würde ohne weiteres erkennen, dass Schritte von verschiedenen oben beschriebenen Verfahren durch programmierte Computer durchgeführt werden können. Hierbei sollen einige Ausführungsformen auch Programmspeicherungsvorrichtungen abdecken, z.B. digitale Datenspeicherungsmedien, die maschinen- oder computerlesbar sind und maschinenausführbare oder computerausführbare Programme von Anweisungen codieren, wobei die Anweisungen einige oder alle der Schritte der oben beschriebenen Verfahren ausführen. Die Programmspeicherungsvorrichtungen können z.B. digitale Speicher, magnetische Speichermedien, wie etwa Magnetplatten und Magnetbänder, Festplattenlaufwerke oder optisch lesbare digitale Datenspeicherungsmedien sein. Die Ausführungsformen sollen auch Computer abdecken, die so programmiert sind, dass sie die Schritte der oben beschriebenen Verfahren ausführen, oder (feld-)programmierbare Logikarrays ((F)PLAs) oder (feld-)programmierbare Gatearrays ((F)PGAs), die so programmiert sind, dass sie die Schritte der oben beschriebenen Verfahren ausführen.
  • Die Beschreibung und Zeichnungen veranschaulichen lediglich die Prinzipien der Offenbarung. Es versteht sich somit, dass der Fachmann sich verschiedene Anordnungen ausdenken kann, die, wenngleich hierin nicht explizit beschrieben oder gezeigt, die Prinzipien der Offenbarung verkörpern und innerhalb ihres Gedankens und Schutzbereichs enthalten sind. Weiterhin sind alle hier aufgeführten Beispiele im Grunde ausdrücklich nur für pädagogische Zwecke gedacht, um dem Leser beim Verstehen der Prinzipien der Offenbarung und der Konzepte zu helfen, die von dem/den Erfinder(n) beigetragen werden, um die Technik zu fördern, und sind so auszulegen, dass sie ohne Begrenzung auf solche spezifisch ausgeführten Beispiele und Bedingungen sind. Vielmehr sollen alle Feststellungen hierin, die Prinzipien, Aspekte und Ausführungsformen der Offenbarhung aufführen, sowie spezifische Beispiele davon Äquivalente davon umfassen.
  • Funktionsblöcke, die als "Mittel zum ..." (Ausführen einer bestimmten Funktion) bezeichnet sind, sollen als Funktionsblöcke verstanden werden, die eine Schaltungsanordnung umfassen, die jeweils zum Durchführen einer bestimmten Funktion ausgelegt ist. Hierbei kann ein "Mittel für etwas" genauso gut auch als ein "Mittel, das für etwas ausgelegt oder geeignet ist" verstanden werden. Ein Mittel, das zum Ausführen einer bestimmten Funktion ausgelegt ist, impliziert somit nicht, dass dieses Mittel notwendigerweise diese Funktion (zu einem gegebenen Zeitpunkt) ausführt.
  • Funktionen von verschiedenen, in den Figuren gezeigten Elementen, einschließlich etwaiger Funktionsblöcke, die als "Mittel", "Mittel zum Bereitstellen eines Sensorsignals", "Mittel zum Generieren eines Sendesignals" usw. bezeichnet sind, können durch den Einsatz eigener Hardware wie etwa "einem Signalprovider", "eine Signalverarbeitungseinheit", "einen Prozessor", "einen Controller" usw. sowie Hardware, die Software in Assoziation mit der entsprechenden Software ausführen kann, bereitgestellt werden. Zudem kann eine etwaige, hierin als "Mittel" beschriebene Entität "einem oder mehreren Modulen", "einer oder mehreren Vorrichtungen", "einer oder mehreren Einheiten" usw. entsprechen oder als diese implementiert werden. Bei Bereitstellung durch einen Prozessor können die Funktionen durch einen einzelnen eigenen Prozessor, durch einen einzelnen gemeinsam benutzten Prozessor oder durch mehrere individuelle Prozessoren, von denen einige gemeinsam benutzt werden können, bereitgestellt werden. Zudem sollte die explizite Verwendung des Ausdrucks "Prozessor" oder "Controller" nicht so ausgelegt werden, dass sie sich ausschließlich auf Hardware bezieht, die Software ausführen kann, und kann implizit ohne Beschränkung eine digitale Signalprozessorhardware (DSP), einen Netzwerkprozessor, eine applikationsspezifische integrierte Schaltung (ASIC), ein feldprogrammierbares Gatearray (FPGA), einen Festwertspeicher (ROM) zum Speichern von Software, einen Direktzugriffsspeicher (RAM) und eine nichtflüchtige Speicherung aufweisen. Es kann auch andere Hardware, konventionell und/oder kundenspezifisch, enthalten sein.
  • Der Fachmann versteht, dass etwaige Blockdiagramme hierin konzeptmäßige Ansichten einer veranschaulichenden Schaltungsanordnung darstellen, die die Prinzipien der Erfindung verkörpert. Analog versteht sich, dass etwaige Flussbilder, Flussdiagramme, Zustandsübergangsdiagramme, Pseudocode und dergleichen verschiedene Prozesse darstellen, die im Wesentlichen in einem computerlesbaren Medium dargestellt und so durch einen Computer oder Prozessor ausgeführt werden können, ob nun ein derartiger Computer oder Prozessor explizit oder nicht explizit gezeigt ist.
  • Weiterhin werden die folgenden Ansprüche hiermit in die ausführliche Beschreibung aufgenommen, wobei jeder Anspruch als eine separate Ausführungsform für sich selber stehen kann. Während jeder Anspruch als eine separate Ausführungsform für sich selber stehen kann, ist anzumerken, dass – wenngleich sich ein abhängiger Anspruch in den Ansprüchen auf eine spezifische Kombination mit einem oder mehreren anderen Ansprüchen beziehen kann – andere Ausführungsformen ebenfalls eine Kombination aus dem abhängigen Anspruch mit dem Gegenstand jedes anderen abhängigen Anspruchs aufweisen kann. Solche Kombinationen werden hierin vorgeschlagen, sofern nicht festgestellt wird, dass eine spezifische Kombination nicht beabsichtigt ist. Weiterhin sollen auch Merkmale eines Anspruchs zu irgendeinem anderen unabhängigen Anspruch selbst dann aufgenommen werden, falls dieser Anspruch nicht direkt von dem unabhängigen Anspruch abhängig gemacht worden ist.
  • Es wird weiterhin angemerkt, dass in der Patentschrift oder in den Ansprüchen offenbarte Verfahren durch eine Vorrichtung mit Mittel zum Durchführen jedes der jeweiligen Schritte dieser Verfahren implementiert werden können.
  • Weiterhin ist zu verstehen, dass die in der Patentschrift oder den Ansprüchen offenbarte Offenbarung von mehreren Schritten oder Funktionen nicht so ausgelegt werden darf, dass sie innerhalb der spezifischen Reihenfolge besteht. Deshalb wird die Offenbarung von mehreren Schritten oder Funktionen diese nicht auf eine bestimmte Reihenfolge beschränken, sofern nicht solche Schritte oder Funktionen aus technischen Gründen vertauscht werden können. Weiterhin kann bei einigen Ausführungsformen ein einzelner Schritt mehrere Teilschritte aufweisen oder in diese zerlegt werden. Solche Teilschritte können enthalten sein und Teil der Offenbarung dieses einzelnen Schritts sein, sofern nicht explizit ausgeschlossen.

Claims (20)

  1. Siliziumkarbidvorrichtung (100), die Folgendes umfasst: ein Siliziumkarbidsubstrat (110); eine anorganische Passivierungsschichtstruktur (120), die eine Hauptoberfläche (112) des Siliziumkarbidsubstrats (110) mindestens teilweise bedeckt; und eine Formmasseschicht (130) angrenzend an die anorganische Passivierungsschichtstruktur (120).
  2. Siliziumkarbidvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Siliziumkarbidsubstrat (110) und die anorganische Passivierungsschichtstruktur (120) so konfiguriert sind, dass ein elektrisches Feld an einer Oberfläche der anorganischen Passivierungsschichtstruktur (120) in Kontakt mit der Formmasseschicht (130) in einem aktiven Zustand der Siliziumkarbidvorrichtung unter 500 kV/cm liegt.
  3. Siliziumkarbidvorrichtung nach Anspruch 2, wobei das Siliziumkarbidsubstrat (110) so konfiguriert ist, dass es mindestens in einem Gebiet mindestens ein elektrisches Feld von 2,3 MV/cm in einem aktiven Zustand der Siliziumkarbidvorrichtung umfasst.
  4. Siliziumkarbidvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei sich die Formmasseschicht (130) mindestens entlang der ganzen Hauptoberfläche (112) des Siliziumkarbidsubstrats (110) erstreckt.
  5. Siliziumkarbidvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Formmasseschicht (130) mindestens hauptsächlich mindestens eines von Epoxidharz, Silika oder Silikagel umfasst.
  6. Siliziumkarbidvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Formmasseschicht (130) angrenzend an die anorganische Passivierungsschichtstruktur (120) ohne dazwischen liegendem Polyimidmaterial angeordnet ist.
  7. Siliziumkarbidvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die anorganische Passivierungsschichtstruktur (120) mindestens einen unterbrochenen Bereich umfasst, wobei die Hauptoberfläche (112) des Siliziumkarbidsubstrats (110) innerhalb des unterbrochenen Bereichs der anorganischen Passivierungsschichtstruktur (120) von der anorganischen Passivierungsschichtstruktur (120) unbedeckt ist, wobei sich die Formmasseschicht (130) über den unterbrochenen Bereich der anorganischen Passivierungsschichtstruktur (120) erstreckt.
  8. Siliziumkarbidvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die anorganische Passivierungsschichtstruktur (120) mindestens eine erste Schicht und eine zweite Schicht umfasst, wobei die erste Schicht mindestens hauptsächlich Siliziumoxid umfasst und die zweite Schicht mindestens hauptsächlich Siliziumnitrid umfasst.
  9. Siliziumkarbidvorrichtung nach Anspruch 7, wobei die zweite Schicht angrenzend zu der Formmasseschicht (130) angeordnet ist.
  10. Siliziumkarbidvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Siliziumkarbidsubstrat (110) ein Randgebiet umfasst, das einen aktiven Bereich des Siliziumkarbidsubstrats (110) an einem Rand des Siliziumkarbidsubstrats (110) umgibt, wobei die anorganische Passivierungsschichtstruktur (120) in Kontakt mit dem Siliziumkarbidsubstrat (110) und der Formmasseschicht (130) mindestens innerhalb des Randgebiets angeordnet ist.
  11. Siliziumkarbidvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Siliziumkarbidsubstrat (110) ein Randgebiet umfasst, das einen aktiven Bereich des Siliziumkarbidsubstrats (110) an einem Rand des Siliziumkarbidsubstrats (110) umgibt, wobei das Siliziumkarbidsubstrat (110) eine epitaxiale Siliziumkarbidschicht mit hauptsächlich einem ersten Leitfähigkeitstyp und mindestens einem Randabschlussgebiet, innerhalb des Randgebiets angeordnet, den aktiven Bereich des Siliziumkarbidsubstrats (110) umgebend, umfasst, wobei das Randabschlussgebiet einen zweiten Leitfähigkeitstyp aufweist.
  12. Siliziumkarbidvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Siliziumkarbidsubstrat (110) eine epitaxiale Siliziumkarbidschicht mit einem ersten Leitfähigkeitstyp und ein innerhalb der epitaxialen Siliziumkarbidschicht befindliches vergrabenes laterales Siliziumkarbid-Randabschlussgebiet mit einem zweiten Leitfähigkeitstyp umfasst, wobei das vergrabene laterale Siliziumkarbid-Randabschlussgebiet von einer den ersten Leitfähigkeitstyp umfassenden Siliziumkarbidoberflächenschicht bedeckt ist.
  13. Siliziumkarbidvorrichtung nach Anspruch 12, wobei die Siliziumkarbidoberflächenschicht eine Dicke und eine Dotierkonzentration umfasst, so dass sich die Verarmungszone des p-n-Übergangs zwischen dem vergrabenen lateralen Siliziumkarbid-Randabschlussgebiet und der Siliziumkarbidoberflächenschicht mindestens an einem Punkt hoch bis zu der Oberfläche der Siliziumkarbidoberflächenschicht gegenüber dem vergrabenen lateralen Siliziumkarbid-Randabschlussgebiet in mindestens einem vordefinierten Zustand der Siliziumkarbidvorrichtung erstreckt.
  14. Siliziumkarbidvorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 13, wobei die Siliziumkarbidoberflächenschicht Teil der epitaxialen Siliziumkarbidschicht ist, wobei das vergrabene laterale Siliziumkarbid-Randabschlussgebiet ein Implantierungsgebiet ist, das durch Implantieren von Ionen vom zweiten Leitfähigkeitstyp in die epitaxiale Siliziumkarbidschicht durch ein Oberflächengebiet der die Siliziumkarbidoberflächenschicht darstellenden epitaxialen Siliziumkarbidschicht hergestellt wird.
  15. Siliziumkarbidvorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, wobei die Siliziumkarbidoberflächenschicht eine auf der das vergrabene laterale Siliziumkarbid-Randabschlussgebiet umfassenden epitaxialen Siliziumkarbidschicht abgeschiedene epitaxiale Schicht ist.
  16. Siliziumkarbidvorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 15, wobei sich die Siliziumkarbidoberflächenschicht lateral von einem lateralen Ende des vergrabenen lateralen Siliziumkarbid-Randabschlussgebiets nahe dem Rand der Siliziumkarbidvorrichtung zu einem aktiven Bereich der Siliziumkarbidvorrichtung erstreckt, während der aktive Bereich durch die Siliziumkarbidoberflächenschicht ausgelassen ist.
  17. Siliziumkarbidvorrichtung (500), die Folgendes umfasst: ein Siliziumkarbidsubstrat (510); und eine anorganische Passivierungsschichtstruktur (520), die eine Hauptoberfläche (512) des Siliziumkarbidsubstrats (510) mindestens teilweise bedeckt, wobei das Siliziumkarbidsubstrat (510) und die anorganische Passivierungsschicht so konfiguriert sind, dass ein elektrisches Feld an einer gegenüber dem Siliziumkarbidsubstrat (510) befindlichen Oberfläche der anorganischen Passivierungsschichtstruktur (520) unter 500 kV/cm beträgt, während mindestens ein Gebiet des Siliziumkarbidsubstrats (510) mindestens ein elektrisches Feld von 2,3 MV/cm umfasst.
  18. Siliziumkarbidvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Siliziumkarbidvorrichtung eine Schottky-Diode, eine Merged Pin-Schottky-Diode, eine p-n-Diode, einen Bipolartransistor, einen Feldeffekttransistor, einen Metalloxidhalbleitertransistor oder einen Junction-Gate-Feldeffekttransistor umfasst.
  19. Verfahren (600) zum Ausbilden einer Siliziumkarbidvorrichtung, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Ausbilden (610) einer anorganischen Passivierungsschichtstruktur, die eine Hauptoberfläche eines Siliziumkarbidsubstrats lateral mindestens teilweise bedeckt; und Ausbilden (620) einer Formmasseschicht angrenzend an die anorganische Passivierungsschichtstruktur.
  20. Verfahren nach Anspruch 19, weiterhin umfassend mindestens das Ausbilden einer epitaxialen Siliziumkarbidschicht des Siliziumkarbidsubstrats umfassend einen ersten Leitfähigkeitstyp und Ausbilden eines innerhalb der epitaxialen Siliziumkarbidschicht befindlichen vergrabenen lateralen Siliziumkarbid-Randabschlussgebiets umfassend einen zweiten Leitfähigkeitstyp, wobei das vergrabene laterale Siliziumkarbid-Randabschlussgebiet so ausgebildet ist, dass es von einer den ersten Leitfähigkeitstyp umfassenden Siliziumkarbidoberflächenschicht bedeckt ist.
DE102014104201.8A 2013-03-26 2014-03-26 Eine Siliziumkarbidvorrichtung und ein Verfahren zum Ausbilden einer Siliziumkarbidvorrichtung Pending DE102014104201A1 (de)

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US13/850,374 2013-03-26
US13/850,374 US9035322B2 (en) 2013-03-26 2013-03-26 Silicon carbide device and a method for manufacturing a silicon carbide device
US14/033,631 2013-09-23
US14/033,631 US9257511B2 (en) 2013-03-26 2013-09-23 Silicon carbide device and a method for forming a silicon carbide device

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