DE102014107003B4 - Halbleiterbauelement mit integriertem Bruchsensor und Verfahren zum Detektieren eines Bruchs in einem Halbleiterbauelement - Google Patents

Halbleiterbauelement mit integriertem Bruchsensor und Verfahren zum Detektieren eines Bruchs in einem Halbleiterbauelement Download PDF

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Abstract

Halbleiterbauelement (100), das aufweist:
einen Halbleiterkörper (1) mit einer Unterseite (12) und einer Oberseite (11), die von der Unterseite (12) in einer vertikalen Richtung (v) beabstandet ist, und, in der vertikalen Richtung (v), eine Dicke (d1) aufweist;
einen Bruchsensor (5) zur Ermittlung eines Bruchs (99) in dem Halbleiterkörper (1), wobei
- sich der Bruchsensor (5) in den Halbleiterkörper (1) hinein erstreckt und teilweise oder vollständig in einem in dem Halbleiterkörper (1) ausgebildeten Graben (10) angeordnet ist;
- der Bruchsensor (5) einen Widerstandsbereich (51) aus einem resistiven Material und ein Dielektrikum (52), das zwischen dem Halbleiterkörper (1) und dem resistiven Material angeordnet ist, aufweist, und
- ein Abstand (d2) zwischen dem Bruchsensor (5) und der Unterseite (12) kleiner ist als die Dicke (d1) des Halbleiterkörpers (1).

Description

  • Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung betreffen ein Halbleiterbauelement mit einem integrierten Bruchsensor.
  • Grundsätzlich weist ein Halbleiterbauelement, zum Beispiel eine Diode oder ein Transistor wie beispielsweise ein IGFET (Insulated Gate Field Effect Transistor) wie zum Beispiel ein MOSFET (Metal Oxide Field Effect Transistor) oder ein IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) einen Halbleiterkörper auf. Während der Herstellung und/oder des Betriebs des Halbleiterbauelements können in dem Halbleiterkörper Brüche auftreten und sich darin ausbreiten. Wenn beispielsweise eine Anzahl von Halbleiterbauelementen in einem gemeinsamen Wafer hergestellt und nachfolgend voneinander getrennt (d.h. vereinzelt) werden, beispielsweise durch Sägen oder andere Trenntechniken, können derartige Brüche von der Trennlinie ausgehen. Auch mechanische Spannungen, beispielsweise solche, die durch unterschiedliche thermische Ausdehnungskoeffizienten verschiedener in einem Halbleiterbauelement verwendeter Materialien hervorgerufen werden, oder durch verschiedene thermische Ausdehnungskoeffizienten des Halbleiterbauelements und eines Substrats, das das Halbleiterbauelement trägt, können zu einem Bruch in dem Halbleiterbauelement führen.
  • Aufgrund eines derartigen Bruchs kann ein Halbleiterbauelement mit Auftreten des Bruchs funktionsunfähig werden, oder es kann mit der Zeit funktionsunfähig werden, wenn sich der Bruch in dem Halbleiterkörper ausbreitet.
  • Aus JP H06 - 77 300 A ist ein Halbleiterchip bekannt, bei dem ein Sprung, der sich in dem Halbleiterchip ausbreitet, anhand eines Leckstroms eines pn-Übergangs ermittelt wird.
  • DE 10 2004 028 695 B3 betrifft ein Halbleiterbauelement mit einem Bruchsensor. Bei einer Ausführungsform enthält der Bruchsensor ein kapazitives Bauelement mit einer ersten Elektrode, die durch eine in den Halbleiterkörper eingebrachte dotierte Halbleiterzone realisiert ist, eine auf diese dotierte Halbleiterzone aufgebrachte Dielektrikumsschicht, und eine auf die Dielektrikumsschicht aufgebrachte Elektrodenschicht, die eine zweite Elektrode des kapazitiven Bauelements bildet.
  • In DE 10 2012 105 848 A1 wird ein Halbleiterbauelement mit einer aus mehreren Segmenten zusammengesetzten Rissdetektionslinie beschrieben. Eines der Segmente ist in einem Halbleitersubstrat des Halbleiterbauelements angeordnet. Weitere Segmente befinden sich oberhalb einer Oberfläche des Halbleitersubstrats.
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Halbleiterbauelement bereitzustellen, das es ermöglicht, Probleme zu vermeiden, die bei Auftreten eines Bruchs in dem Halbleiterbauelement hervorgerufen werden. Eine weitere Aufgabe besteht darin, ein Verfahren bereitzustellen, mit dem das Auftreten eines Bruchs in einem Halbleiterbauelement ermittelt werden kann.
  • Diese Aufgaben werden durch ein Halbleiterbauelement gemäß Patentanspruch 1 bzw. durch ein Verfahren zur Ermittlung eines Bruchs in einem Halbleiterbauelement gemäß Patentanspruch 15 gelöst. Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.
  • Ein Halbleiterbauelement weist einen Halbleiterkörper mit einer Unterseite auf, sowie mit einer Oberseite, die in einer vertikalen Richtung von der Unterseite beabstandet ist. In der vertikalen Richtung besitzt der Halbleiterkörper eine bestimmte Dicke. Das Halbleiterbauelement besitzt weiterhin einen Bruchsensor, der dazu ausgebildet ist, einen in dem Halbleiterkörper auftretenden Bruch zu detektieren. Der Bruchsensor erstreckt sich in den Halbleiterkörper hinein, ist teilweise oder vollständig in einem in dem Halbleiterkörper ausgebildeten Graben angeordnet und weist einen Widerstandsbereich aus einem resistiven Material und ein Dielektrikum, das zwischen dem Halbleiterkörper und dem resistiven Material angeordnet ist, auf. Ein Abstand zwischen dem Bruchsensor und der Unterseite ist geringer als die Dicke des Halbleiterkörpers.
  • Bei einem Verfahren zum Detektieren eines Bruchs in einem Halbleiterbauelement wird ein Halbleiterbauelement bereitgestellt. Das Halbleiterbauelement besitzt einen Halbleiterkörper mit einer Unterseite sowie mit einer Oberseite, die in einer vertikalen Richtung von der Unterseite beabstandet ist. In der vertikalen Richtung besitzt der Halbleiterkörper eine bestimmte Dicke. Das Halbleiterbauelement weist weiterhin einen Bruchsensor auf, der dazu ausgebildet ist, einen Bruch in dem Halbleiterkörper zu detektieren. Der Bruchsensor erstreckt sich in den Halbleiterkörper hinein. Ein Abstand zwischen dem Bruchsensor und der Unterseite ist geringer als die Dicke des Halbleiterkörpers. Des weiteren wird ein erster Wert einer charakteristischen Größe des Bruchsensors spezifiziert. Ein zweiter Wert derselben charakteristischen Größe des Bruchsensors wird zu einem anderen Zeitpunkt spezifiziert als der erste Wert. Wenn sich der zweite Wert um mehr als einen vorgegebenen Unterschied von dem ersten Wert unterscheidet, wird davon ausgegangen, dass der Halbleiterkörper einen Bruch aufweist.
  • Beim Studium der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung und der Betrachtung der begleitenden Figuren wird der Fachmann weitere Merkmale und Vorteile erkennen.
  • Es werden nun unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren Ausführungsbeispiele erläutert. Die Figuren dienen dazu, das Grundprinzip zu erläutern, weshalb nur die zum Verständnis des Grundprinzips erforderlichen Aspekte gezeigt sind. Die Figuren sind nicht maßstäblich. In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche Merkmale.
    • 1 ist eine Draufsicht auf ein Halbleiterbauelement, das einen Bruchsensor aufweist.
    • 2 ist eine Draufsicht auf das Halbleiterbauelement gemäß 1 und zeigt einen möglichen Verlauf des Bruchsensors.
    • 3 ist eine vertikale Schnittansicht durch einen Abschnitt des Halbleiterbauelements gemäß 1 in Schnittebenen E1-E1 und E2-E2.
    • 3B ist eine vertikale Schnittansicht durch einen Abschnitt des Halbleiterbauelements gemäß 1 in einer Schnittebene E3-E3.
    • 4A ist eine vertikale Schnittansicht durch einen Abschnitt des Halbleiterbauelements, das dieselbe Draufsicht aufweist wie das Halbleiterbauelement gemäß 1, in den Schnittebenen E1-E1 und E2-E2.
    • 4B ist eine vertikale Schnittansicht durch einen Abschnitt des Halbleiterbauelements, das dieselbe Draufsicht aufweist wie das Halbleiterbauelement gemäß 1, in der Schnittebene E3-E3.
    • 5 ist eine Draufsicht auf ein Halbleiterbauelement gemäß 1, das einen möglichen Verlauf des eine Diode aufweisenden Bruchsensors zeigt.
    • 6A ist eine vertikale Schnittansicht durch einen Abschnitt eines Halbleiterbauelements, das dieselbe Draufsicht aufweist wie das Halbleiterbauelement gemäß 5, in den Schnittebenen E1-E1 und E2-E2.
    • 6B ist eine vertikale Schnittansicht durch einen Abschnitt eines Halbleiterbauelements, das dieselbe Draufsicht aufweist wie das Halbleiterbauelement gemäß 5, in der Schnittebene E3-E3.
    • Die 7 bis 16 veranschaulichen ein Verfahren zur Herstellung eines anhand der 4A und 4B erläuterten Halbleiterbauelements.
    • 17 ist eine Draufsicht auf ein Halbleiterbauelement, das einen Bruchsensor aufweist, der elektrisch an eine Hauptelektrode einer in den Halbleiterkörper monolithisch integrierten elektronischen Struktur angeschlossen ist.
    • Die 18 bis 20 veranschaulichen schematisch verschiedene Möglichkeiten, einen Bruchsensor, der einen Widerstandssensor aufweist, elektrisch anzuschließen.
    • Die 21 bis 23 veranschaulichen schematisch verschiedene Möglichkeiten zum elektrischen Anschluss eines Bruchsensors, der einen pn-Übergang aufweist.
    • Die 24 und 25 veranschaulichen schematisch verschiedene Schritte beim Unterbrechen einer elektrischen Verbindung, die zwischen einer Kontaktelektrode eines Bruchsensors und einer Hauptelektrode einer in den Halbleiterkörper monolithisch integrierten elektronischen Struktur ausgebildet ist.
    • Die 26 und 27 veranschaulichen schematisch verschiedene Schritte beim Unterbrechen einer elektrischen Bonddrahtverbindung, die zwischen einer Kontaktelektrode eines Bruchsensors und einer Hauptelektrode einer in den Halbleiterkörper monolithisch integrierten elektronischen Struktur ausgebildet ist.
    • Die 28 und 29 veranschaulichen schematisch verschiedene Schritte, mit denen eine elektrische Verbindungsleitung zwischen einer Kontaktelektrode eines Bruchsensors und einer Hauptelektrode einer in den Halbleiterkörper monolithisch integrierten elektronischen Struktur unterbrochen werden kann, wobei die Kontaktelektrode, die Hauptelektrode und die elektrisch leitende Verbindung Teile einer zusammenhängenden Elektrodenschicht darstellen.
    • 30A veranschaulicht schematisch ein erstes Beispiel eines Halbleiterbauelements, das einen Bruchsensor aufweist, der als offener Ring ausgebildet ist.
    • 30B veranschaulicht schematisch ein zweites Beispiel eines Halbleiterbauelements, das einen Bruchsensor aufweist, der als offener Ring ausgebildet ist.
    • 31 veranschaulicht schematisch ein Halbleiterbauelement, das Ecken aufweist, in denen jeweils ein Bruchsensor angeordnet ist.
    • 32 veranschaulicht schematisch ein Halbleiterbauelement, das eine Anzahl von Bruchsensoren aufweist.
    • Die 33A bis 33C veranschaulichen schematisch ein Halbleiterbauelement mit einem Bruchsensor, der eine mäanderförmige Struktur aufweist.
    • Die 34A bis 34C veranschaulichen schematisch ein Halbleiterbauelement mit einem Bruchsensor, der eine wiederholt eingeschnürte Struktur besitzt.
    • 35A veranschaulicht schematisch die Ermittlung eines Werts einer charakteristischen Variablen eines Bruchsensors eines von mehreren in einem Halbleiterwafer monolithisch integrierten Halbleiterbauelements.
    • 35B veranschaulicht schematisch die Ermittlung eines Werts einer charakteristischen Variablen eines Bruchsensors eines der vereinzelten Halbleiterbauelemente des Halbleiterwafers gemäß 35A.
    • 35C veranschaulicht schematisch die Ermittlung eines Werts einer charakteristischen Variablen eines Bruchsensors eines Halbleiterbauelements, das auf einem Träger montiert ist.
    • 35D veranschaulicht schematisch die Ermittlung eines Werts einer charakteristischen Variablen eines Bruchsensors des Halbleiterbauelements gemäß 35C nach dem Auftreten eines Bruchs.
    • 36 veranschaulicht schematisch ein Halbleiterbauelement mit einem Bruchsensor und einem Induktor, der elektrisch an dem Bruchsensor angeschlossen ist.
    • 37 veranschaulicht ein Verfahren zum Detektieren eines Bruchs in einem Halbleiterkörper eines Halbleiterbauelements, das einen Bruchsensor aufweist.
  • Die 5, 6A und 6B sind nicht Gegenstand der Erfindung, sie dienen aber dazu, bestimmte Aspekte der Erfindung zu erläutern.
  • In der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung wird Bezug genommen auf die beigefügten Figuren. In diesen wird anhand von Ausführungsbeispielen dargelegt, wie die Erfindung realisiert werden kann. Sofern nicht anders angegeben, können einzelne oder mehrere der anhand verschiedener Ausführungsbeispiele erläuterten Merkmale können auf beliebige Weise miteinander kombiniert werden, sofern nichts Gegenteiliges erwähnt ist oder sofern eine derartige Kombination technisch nicht möglich ist.
  • Die 1 und 2 stellen Draufsichten desselben Halbleiterbauelements 100 dar. Schnittebenen E1-E1 und E2-E2 sind in 3A dargestellt, und eine Schnittebene E3-E3 ist in 3B gezeigt. Die jeweiligen Schnittebenen E1-E1, E2-E2 und E3-E3 verlaufen parallel zu einer vertikalen Richtung v eines Halbleiterkörpers 1 des Halbleiterbauelements 100. In den 1 und 2 verläuft die vertikale Richtung v senkrecht zur Zeichenebene. Im Gegensatz zu 1 veranschaulicht 2 zusätzlich den Verlauf eines Bruchsensors 5, allerdings anhand gestrichelter Linien, da der Bruchsensor 5 unterhalb einer auf dem Halbleiterkörper 1 angeordneten dielektrischen Schicht 18 verborgen ist.
  • Der Bruchsensor 5 und ein Halbleiterbauelement, beispielsweise ein Leistungstransistor, sind monolithisch in den Halbleiterkörper 1 integriert. Allerdings kann anstelle von oder zusätzlich zu einem Leistungstransistor jede andere in den Halbleiterkörper 1 monolithisch integrierte elektronische Struktur bereitgestellt werden. In jedem Fall dient der Bruchsensor 5 dazu, Brüche in dem Halbleiterkörper 1 zu detektieren. Brüche können die Funktionalität der elektronischen Struktur nachteilig beeinflussen, und die Ermittlung eines Bruchs in dem Halbleiterkörper ermöglicht es dem Anwender oder einer Überwachungs- oder Steuereinheit, auf geeignete Weise auf einen festgestellten Bruch zu reagieren. Beispielsweise kann das Halbleiterbauelement 100, wenn ein Bruch detektiert wurde, dauerhaft außer Betrieb genommen oder ersetzt werden.
  • Der Halbleiterkörper 1 weist ein beliebiges Halbleitermaterial wie beispielsweise Silizium (Si), Siliziumkarbid (SiC), Galliumarsenid (GaAs), Galliumphosphid (GaP) oder jedes andere IV-IV, III-V oder II-VI Halbleitermaterial auf. Um eine elektronische Struktur zu realisieren, die in den Halbleiterkörper 1 monolithisch integriert ist und die eine beliebige Funktionalität aufweisen kann, kann der Halbleiterkörper 1 jede beliebige Kombination von dotiertem und/oder undotiertem kristallinen Halbleitermaterial, dotiertem und/oder undotiertem polykristallinen Halbleitermaterial, p-leitende Halbleiterzonen, n-leitende Halbleiterzonen, Gräben, Metallisierungsschichten, dielektrische Schichten, Halbleiter-Widerstandszonen, pn-Übergänge und so weiter aufweisen.
  • Beispielsweise kann die elektronische Struktur aus einem Transistor bestehen oder einen solchen aufweisen, z.B. einen bipolaren oder einen unipolaren Transistor wie zum Beispiel einen IGFET (Insulated Gate Field Effect Transistor), einen MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor), einen IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor), einen JFET (Junction Field Effect Transistor), einen Thyristor, eine Diode, einen Widerstand, oder jede beliebige andere elektronische Struktur.
  • Der Halbleiterkörper 1 weist eine Unterseite 12 auf, sowie eine Oberseite 11, die in der vertikalen Richtung v von der Unterseite 12 beabstandet ist. Wie in den 3A und 3B zu erkennen ist, kann die vertikale Richtung v senkrecht zur Unterseite 12 verlaufen. Die Oberseite 11 und die Unterseite 12 bilden einander entgegengesetzte Seiten des Halbleiterkörpers 1. Außerdem besitzt der Halbleiterkörper 1 Seitenflächen 101, 102, 103, 104.
  • Ein erster Hauptelektrodenpad 22 und ein optionaler Steuerelektrodenpad 23 (z. B. ein Gateelektrodenpad) sind, elektrisch voneinander isoliert, auf der Oberseite 11 angeordnet. Ein zweiter Hauptelektrodenpad 21 ist auf der Unterseite 12 angeordnet. Zwischen dem ersten Hauptelektrodenpad 22 und dem zweiten Hauptelektrodenpad 21 ist eine Laststrecke ausgebildet. Im Fall eines Transistors oder eines Thyristors kann ein elektrischer Strom zwischen dem ersten Hauptelektrodenpad 22 und dem zweiten Hauptelektrodenpad 21, d.h. ein elektrischer Strom durch die Laststrecke, über den Steuerelektrodenpad 23 gesteuert werden. Im Fall einer Diode kann auf einen Steuerelektrodenpad 23 verzichtet werden. Weiterhin besitzt der Bruchsensor 5 einen ersten Bruchsensorelektrodenpad 24 und einen zweiten Bruchsensorelektrodenpad 25, die beide auf dem Halbleiterkörper 1, vorliegend beide auf der Oberseite 11, angeordnet sind.
  • Die Elektrodenpads 21, 22, 23, 24, 25 dienen dazu, das Halbleiterbauelement 100 elektrisch mit externen Geräten und/oder Schaltkreisen wie beispielsweise eine Leiterplatte, eine Spannungsversorgung, eine Last, etc., anzuschließen. Die Elektrodenpads 21, 22, 23, 24, 25 können aus einem Metall, z.B. Aluminium, Kupfer, Wolfram, Titan, Molybdän, einer Legierung mit wenigstens einem dieser Metalle, aufweisen oder daraus bestehen, und/oder dotiertes Halbleitermaterial wie z.B. polykristallines Silizium etc., aufweisen oder daraus bestehen.
  • Weiterhin kann, beispielsweise im Fall eines Transistors, eines Thyristors oder einer Diode, der erste Hauptelektrodenpad 22 ein Anodenelektrodenpad und der zweite Hauptelektrodenpad 21 ein Kathodenelektrodenpad sein, oder der erste Hauptelektrodenpad 22 kann ein Kathodenelektrodenpad und der zweite Hauptelektrodenpad 21 kann ein Anodenelektrodenpad sein, oder der erste Hauptelektrodenpad 22 kann ein Sourceelektrodenpad und der zweite Hauptelektrodenpad 21 ein Drainelektrodenpad sein, oder der erste Hauptelektrodenpad 22 kann ein Drainelektrodenpad und der zweite Hauptelektrodenpad 21 ein Sourceelektrodenpad sein, oder der erste Hauptelektrodenpad 22 kann ein Emitterelektrodenpad und der zweite Hauptelektrodenpad 21 kann ein Kollektorelektrodenpad sein, oder der erste Hauptelektrodenpad 22 kann ein Kollektorelektrodenpad und der zweite Hauptelektrodenpad 21 kann ein Emitterelektrodenpad sein.
  • Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel stellt die elektronische Struktur lediglich beispielhaft einen vertikalen Transistor dar, der eine Vielzahl von Transistorzellen 30 aufweist, die in einem oder mehreren aktiven Transistorzellbereichen 3 angeordnet sind. Beispielsweise können die einzelnen Transistorzellen 30 als Streifenzellen realisiert sein, die parallel zueinander verlaufen. Allerdings können die einzelnen Transistorzellen 30 auch jede beliebige andere Zellstruktur wie beispielsweise rechteckig, quadratisch, hexagonal oder beliebig polygonal aufweisen.
  • Eine Driftzone 15 eines ersten Leitungstyps (hier: „n“) und eine Bodyzone 14 von einem zum ersten Leitungstyp komplementären zweiten Leitungstyp (hier: „p“) sind in dem Halbleiterkörper 1 ausgebildet. Die Bodyzone 14, die zwischen der Driftzone 15 und der Oberseite 11 angeordnet ist, kontaktiert den ersten Elektrodenpad 22, bei dem es sich hier um einen Sourceelektrodenpad 22 handelt. Weiterhin ist eine in dem Halbleiterkörper 1 ausgebildete Drainzone 16 zwischen der Unterseite 12 und der Driftzone 15 angeordnet und grenzt unmittelbar an die Driftzone 15 an. Die Drainzone 16 ist vom ersten Leitungstyp (hier: „n“), wenn es sich bei dem Leistungstransistor um einen unipolaren IGFET handelt, oder vom zweiten Leitungstyp (hier: „p“), wenn es sich bei dem Leistungstransistor um einen IGBT handelt. In beiden Fällen besitzt die Drainzone 16 eine Dotierungskonzentration, die höher ist als eine Dotierungskonzentration der Driftzone 15. Im Sinne der vorliegenden Erfindung bezieht sich der Ausdruck „Dotierungskonzentration“ auf die Konzentration von elektrisch aktiven Dotierstoffen, d.h. Dotierstoffen, die, wenn sie in den Halbleiterkörper 1 eingebracht werden, entweder eine n-Leitfähigkeit oder eine p-Leitfähigkeit bewirken.
  • Weiterhin besitzt jede der Transistorzellen 30 eine oder mehrere stark dotierte Sourcezonen 13 vom ersten Leitungstyp (hier: „n“), und eine Bodyzone 14 von einem zum ersten Leitungstyp (n) komplementären zweiten Leitungstyp (hier: „p")
  • Eine Dotierungskonzentration der Driftzone 15 kann beispielsweise im Bereich von 1015 cm-3 bis 1017 cm-3 (1E15 cm-3 bis 1E17 cm-3) liegen, eine Dotierungskonzentration der Sourcezone 13 im Bereich von 1019 cm-3 bis 1020 cm-3 (1E19 cm-3 bis 1E20 cm-3), und eine Dotierungskonzentration der Drainzone 16 im Bereich von 5*1017
    cm-3 bis 1021 cm-3 (5E17 cm-3 bis 1E21 cm-3) für einen MOSFET, und für einen IGBT beispielsweise im Bereich von 1017 cm-3 bis 1019 cm-3 (1E17 cm-3 bis 1E19 cm-3).
  • Um einen elektrischen Strom zwischen dem ersten Hauptelektrodenpad 22 und dem zweiten Hauptelektrodenpad 21 zu steuern, weist jede der Transistorzellen 30 eine Steuerelektrode 33 (hier: eine Gateelektrode) auf, die beispielsweise ein dotiertes polykristallines Halbleitermaterial wie beispielsweise polykristallines Silizium aufweisen oder daraus bestehen kann, oder die ein Metall aufweisen oder daraus bestehen kann. Ein Steuerelektrodendielektrikum 34 (hier: ein Gatedielektrikum), z.B. ein Halbleiteroxid, ist zwischen einer jeden der Steuerelektroden 33 einerseits und der Driftzone 15 und der Bodyzone 14 andererseits angeordnet, um die Steuerelektrode 33 dielektrisch gegenüber der Driftzone 15 und der Bodyzone 14 zu isolieren.
  • In der vertikalen Richtung v besitzt der Halbleiterkörper 1 eine maximale Dicke d1. Der Bruchsensor 5 erstreckt sich derart in den Halbleiterkörper 1 hinein, dass ein Abstand d2 zwischen dem Bruchsensor 5 und der Unterseite 12 kleiner ist als die Dicke d1. Dadurch kann der Bruchsensor 5 auch Brüche in dem Halbleiterkörper 1 detektieren, die von der Oberseite 11 beabstandet sind. Je kleiner der Abstand d2 ist, desto höher ist die Wahrscheinlichkeit, dass der Bruchsensor 5 einen auftretenden Bruch auch detektiert. Der Abstand d2 kann beispielsweise kleiner gewählt werden als 80% der Dicke d1 des Halbleiterkörpers 1.
  • Die Dicke d1 des Halbleiterkörpers 1 wird durch eines oder beide der folgenden Kriterien (a) und (b) bestimmt. Gemäß dem Kriterium (a) ist die Dicke d1 des Halbleiterkörpers 1 die maximale Dicke, die der Halbleiterkörper 1 in der vertikalen Richtung v aufweist. Gemäß dem Kriterium (b) ist die Dicke d1 des Halbleiterkörpers 1 entlang einer ersten Geraden g1 zu ermitteln, die in der vertikalen Richtung v verläuft, und der Abstand d2 zwischen dem Bruchsensor 5 und der Unterseite 12 wird entlang einer zweiten Geraden g2 bestimmt, die in der vertikalen Richtung v verläuft, und deshalb auch parallel zu der ersten Geraden g1, und der Abstand g3 zwischen der ersten Geraden g1 und der zweiten Geraden g2 ist kleiner als 100 µm, oder gar kleiner als 20 µm.
  • Aus den 3A und 3B wird klar, dass der Bruchsensor 5 teilweise oder vollständig in einem Graben angeordnet sein kann, der in dem Halbleiterkörper 1 ausgebildet ist und der sich von der Oberseite 11 in den Halbleiterkörper 1 hinein erstreckt. Der Bruchsensor 5 kann einen Widerstandsbereich 51, der aus einem elektrischen Widerstandsmaterial besteht, beispielsweise einem dotierten polykristallinen Halbleitermaterial, z.B. polykristallinem Silizium oder jedem anderen polykristallinem Halbleitermaterial, aufweisen oder daraus bestehen. Grundsätzlich kann ein derartiges Widerstandsmaterial einen spezifischen elektrischen Widerstand aufweisen, der kleiner als 0,005 Ω·cm (0,005 Ω·cm) ist. Um den Widerstandsbereich 51 elektrisch gegenüber dem Halbleiterkörper 1 zu isolieren, kann der Bruchsensor 5 ein Dielektrikum 52 aufweisen, das zwischen dem Halbleiterkörper 1 und dem Widerstandsbereich 51 angeordnet ist.
  • Um den Bruchsensor 5 elektrisch abgreifen zu können, erstreckt sich ein Vorsprung des zweiten Bruchsensorelektrodenpads 25 durch die dielektrische Schicht 18 und kontaktiert den Widerstandsbereich 51 elektrisch. Auf dieselbe Weise erstreckt sich ein Vorsprung des ersten Bruchsensorelektrodenpads 24 durch die dielektrische Schicht 18 und kontaktiert den Widerstandsbereich 51 in einem Abstand von der Kontaktfläche zwischen dem Vorsprung des zweiten Bruchsensorelektrodenpads 25 und dem Widerstandsbereich 51 elektrisch. Dadurch kann unter Verwendung des ersten und zweiten Bruchsensorelektrodenpads 24, 25 ein elektrischer Widerstand des Widerstandsbereichs 51 ermittelt werden. Im Fall eines Bruchs 99, der auf den Widerstandssensor 5 einwirkt (siehe 2), steigt der elektrische Widerstand des Widerstandsbereichs 51 an. Daher kann durch die Auswertung des elektrischen Widerstands oder einer Änderung des elektrischen Widerstands des Widerstandsbereichs 51 das Vorliegen oder Auftreten eines Bruchs 99 in dem Halbleiterbauelement 100 detektiert werden.
  • Die 4A und 4B zeigen Schnittansichten eines Halbleiterbauelements 100, das dieselbe Draufsicht aufweist wie das Halbleiterbauelement 100 gemäß den 1 und 2. Die Schnittebenen E1-E1 und E2-E2 sind in 4A dargestellt, und die Schnittebene E3-E3 ist in 4B dargestellt. Die Ausgestaltung des Halbleiterbauelements 100 gemäß den 4A und 4B ist im Wesentlichen identisch mit der Ausgestaltung des unter Bezugnahme auf die 3A und 3B beschriebenen Halbleiterbauelements 100. Die einzigen Unterschiede sind wie folgt:
    1. 1. Der Bruchsensor 5 weist zusätzlich einen gleichrichtenden pn-Übergang 57 auf, der zwischen einem p-leitenden Halbleitergebiet 55 und einem dazu komplementär dotierten Halbleitergebiet (hier: die Driftzone 15) ausgebildet ist.
    2. 2. Ein optionaler, stark p-leitender Halbleiterbereich 56 („Kontaktzone“), der einen Teil des p-leitenden Halbleiterbereichs 55 darstellt und der den zweiten Bruchsensorelektrodenpad 25 elektrisch und mechanisch kontaktiert, wobei letzteres in 4B gezeigt ist.
    3. 3. Der pn-Übergang 57 ist ein Teil einer Diode, die elektrisch zwischen den zweiten Bruchsensorelektrodenpad 25 und den zweiten Hauptelektrodenpad 21 geschaltet ist, wobei letzterer auch einen dritten Bruchsensorelektrodenpad 26 darstellt.
  • Wie beispielhaft in den 4A und 4B gezeigt ist, kann der Bruchsensor 5 sowohl einen Widerstandsbereich 51 mit einem Dielektrikum 52 aufweisen als auch einen pn-Übergang 57 einer Diode. Im Fall eines Bruchs 99, der den Widerstandssensor 5 (siehe 2) beeinträchtigt, steigt der Leckstrom des pn-Übergangs 57. Daher ermöglicht die Auswertung des Leckstroms des pn-Übergangs 57, d.h. des oben beschriebenen Leckstroms des Dioden-pn-Übergangs 57, oder das Auswerten einer Änderung des Leckstroms dieses pn-Übergangs 57, das Auftreten eines Bruchs zu detektieren. Der zweite Bruchsensorelektrodenpad 25 und der zweite Hauptelektrodenpad 21 können dazu verwendet werden, die Diode an eine Überwachungs- oder Steuereinheit anzuschließen, die den Leckstrom misst. Der elektrische Widerstand des Widerstandsbereichs 51 kann auf dieselbe Weise ausgewertet werden, wie dies unter Bezugnahme auf die 3A und 3B erläutert wurde.
  • Wie weiterhin beispielhaft in den 5, 6A und 6B gezeigt ist, kann ein Bruchsensor 5 auch einen pn-Übergang 57 einer Diode aufweisen, jedoch keinen Widerstandsbereich 51 und kein Dielektrikum 52. 5 stellt eine Draufsicht auf das Halbleiterbauelement 100 dar, 6A veranschaulicht Querschnitte in den Ebenen E1-E1 und E2-E2, und 6B einen Querschnitt in einer Ebene E3-E3 des Halbleiterbauelements 100 gemäß 5. Die p-leitende Halbleiterzone 55 und deren Teilzone 56 kann in dem Halbleiterkörper 1 unter Verwendung herkömmlicher Techniken hergestellt werden. Der Leckstrom des pn-Übergangs 57 der Diode kann auf dieselbe Weise ausgewertet werden, wie dies unter Bezugnahme auf die 4A und 4B erläutert wurde. Bei einer derartigen Ausgestaltung kann, wie im Vergleich der 5 mit den 1 und 2 zu erkennen ist, auf den ersten Bruchsensorelektrodenpad 24 verzichtet werden.
  • Wie ebenfalls in 5 zu erkennen ist, kann jeder beliebige Bruchsensor 5 (hier: der pn-Übergang 57) optional die Form eines geschlossenen Rings aufweisen, der eine beliebige elektronische Struktur (hier: einen Transistor) umgibt, die, wie oben beschrieben, monolithisch in den Halbleiterkörper 1 integriert ist.
  • Bezugnehmend auf die 7 bis 16 wird nun eine Möglichkeit zur Herstellung eines Halbleiterbauelements 100 erläutert, das, wie unter Bezugnahme auf die 4A und 4B erläutert, einen Bruchsensor 5 aufweist, der sowohl eine Einheit mit einem Widerstandsbereich 51 und einem Dielektrikum 52 aufweist, als auch eine Diode mit einem pn-Übergang 57.
  • Nach dem Bereitstellen eines Halbleiterkörpers 1, von dem ein Teil den oben beschriebenen Halbleiterkörper 1 bilden wird, wird eine erste Maskenschicht 91 auf die Oberseite 11 aufgebracht und nachfolgend (z.B. fotolithografisch) derart strukturiert, dass sie eine Öffnung aufweist. Die Öffnung wird während eines Ätzschrittes dazu verwendet, einen Graben 10 zu erzeugen, der sich von der Oberseite 11 in den Halbleiterkörper 1 hinein erstreckt. Grundsätzlich kann jede Ätztechnik verwendet werden. Da allerdings das Halbleitermaterial des Halbleiterkörpers 1 teuer ist, können die Kosten reduziert werden, wenn der Graben 10 schmal ist. Da (insbesondere für tiefe Gräben) eine isotrope Ätztechnik wie beispielsweise Nassätzen zu einer signifikanten Unterätzung der ersten Maskenschicht 91 führt, kann statt dessen eine anisotrope Ätztechnik (RIE = reactive ion etching = reaktives lonen-Ätzen) verwendet werden, wenn ein schmaler Graben 10 gewünscht ist. 7 zeigt die Anordnung nach dem Ätzen mit einem vollständig anisotrop geätzten Graben 10.
  • Dann wird in dem Graben 10 auf der Oberfläche des Halbleiterkörpers 1 eine Implantationssperrschicht 19, beispielsweise eine Oxidschicht, konform erzeugt, z.B. durch eine Oxidation des Halbleitermaterials an der in dem Graben 10 befindlichen Oberfläche des Halbleiterkörpers 1, oder durch Abscheiden der Implantationssperrschicht 19 auf der Oberfläche des Grabens 10. Auf der Oberseite 11 wird eine zweite Maskenschicht 92 erzeugt, die eine Öffnung derart aufweist, dass die zweite Maskenschicht 92 die Implantationssperrschicht 19 teilweise bedeckt. Die sich ergebende Struktur ist beispielhaft in 8 gezeigt.
  • Dann wird die Implantationssperrschicht 19 unterhalb der Öffnung der zweiten Maskenschicht 92 unter Verwendung einer anisotropen Ätztechnik, z.B. RIE, teilweise entfernt. 9 veranschaulicht die Anordnung während des anisotropen Ätzens, was schematisch durch parallele Pfeile angedeutet ist. 10 zeigt die Anordnung, nachdem der anisotrope Ätzprozess beendet ist, mit einem Rest der Implantationssperrschicht 19 unterhalb der Stelle, wo die zweite Maskenschicht 92 sich in lateraler Richtung über den Graben 10 erstreckt, der eine (hier: die innere Seitenwand 105) der Seitenwände 105, 106 des Grabens 10 bedeckt.
  • Wie weiterhin in 11 darstellt ist, wird der Rest der Implantationssperrschicht 19 während einer Schräg-Implantation elektrisch aktiver Dotierstoffe 50 in den Halbleiterkörper 1 verwendet. In diesem Zusammenhang bedeutet „schräg“, dass die Richtung der Implantation (durch parallele Pfeile angedeutet) und die vertikale Richtung v einen ersten (Implantations-) Winkel einschließen, der sowohl von 0 ° als von 180 ° verschieden ist. Aufgrund der Schräg-Implantation werden die Dotierstoffe 50 insbesondere durch eine äußere Seitenwand 106 des Grabens 10, wo der Graben 10 nicht von dem Rest der Implantationssperrschicht 19 bedeckt ist, in ein Zielgebiet 55' des Halbleiterkörpers 1 implantiert.
  • Um auf dieselbe Weise Dotierstoffe 50 an der entgegengesetzten Seite des Halbleiterbauelements 100 in den Halbleiterkörper 1 zu implantieren (siehe 12), d.h. auf der Seite des Halbleiterbauelements 100, das sich in den 1 und 2 nahe der Seitenfläche 102 befindet, wird eine zweite Dotierstoffimplantation unter einem zweiten Implantationswinkel ausgeführt, der verschieden ist vom ersten Implantationswinkel. Der verbleibende Teil der Implantationssperrschicht 19 verhindert im Wesentlichen, dass die Dotierstoffe 50 durch die innere Seitenwand 105 in den Halbleiterkörper 1 implantiert werden. Dadurch wird in dem Halbleiterkörper 1 im Ergebnis der pn-Übergang 57 zwischen dem Graben 10 und der Seite des Grabens 10 gebildet, die sich näher an der seitlichen Oberfläche des Halbleiterkörpers 10 befindet, wobei die seitliche Oberfläche durch die Seitenflächen 101, 102, 103 und 104 gebildet wird. Daher kann ein sich ausbildender Bruch, der üblicherweise von der seitlichen Oberfläche des Halbleiterkörpers 10 ausgeht, bzw. ein Leckstrom durch den pn-Übergang 57, detektiert werden, sobald er den pn-Übergang 57 erreicht. Bei anderen Ausgestaltungen kann der pn-Übergang 57 jedoch auch ohne die Verwendung einer Implantationssperrschicht 19 erzeugt werden, so dass die elektrisch aktiven Dotierstoffe 50 durch die gesamte Oberfläche des Grabens 10 implantiert werden. Das bedeutet, die Oberfläche des Grabens 10 wird dann vollständig durch das Zielgebiet 55' gebildet und, in dem fertigen Halbleiterbauelement, durch die p-leitende Halbleiterzone 55.
  • Auf dieselbe Weise können zwei weitere Implantationsschritte mit individuellen Implantationswinkeln durchgeführt werden, um Dotierstoffe 50 auch durch die äußeren Seitenwände 106 des Grabens 10 dort zu implantieren, wo der Graben 10 parallel zu den Seitenflächen 103 bzw. 104 verläuft.
  • Indem für jeden Abschnitt des Bruchsensors 5, der parallel zu einer der Seitenflächen 101, 102, 103, 104 verläuft, Dotierstoffe 50 durch eine äußere Seitenwand 106 und/oder eine innere Seitenwand 105 und/oder den Boden eines entsprechenden Abschnitts eines ringförmigen Grabens 10 implantiert werden, entsteht eine ringförmige Implantationszone (das Zielgebiet 55'), deren Grenze in den 11 und 12 schematisch anhand gestrichelter Linien angedeutet ist.
  • Die Art und die Konzentration der implantierten Dotierstoffe 50 ist so gewählt, dass in dem Zielgebiet 55' der Leitfähigkeitstyp durch die Implantation der Dotierstoffe 50 invertiert wird. Bei dem vorliegenden Beispiel ist das Zielgebiet 55' vor der Implantation n-leitend und nach der Implantation p-leitend. Allerdings ist es bei anderen Ausgestaltungen ebenso möglich, dass die Dotierstoffe 50 einen in dem Zielgebiet 55' ursprünglich vorliegenden Leitungstyp „p“ nach „n“ invertieren.
  • In jedem Fall kann nach Beendigung der Implantation optional ein Ausheilschritt durchgeführt werden. 13 veranschaulicht die Anordnung nach dem Ausheilschritt und nach dem Entfernen der zweiten Maskenschicht 92. Während des Ausheilschritts verändert sich die Verteilung der implantierten Dotierstoffe 50 und bildet das bereits unter Bezugnahme auf die 3A und 3B erläuterte, p-leitende Halbleitergebiet 55. Bei anderen Ausgestaltungen, bei denen die Dotierstoffe 50 n-dotierend wirken, wäre die Halbleiterzone 55 n-leitend. Grundsätzlich wird aufgrund der Implantation der Dotierstoffe 50 ein pn-Übergang 57 erzeugt.
  • In nachfolgenden herkömmlichen Schritten, deren Ergebnis in 14 gezeigt ist, wird in dem Graben 10 ein Dielektrikum 52 erzeugt und der verbleibende offene Bereich des Grabens 10 mit einem Widerstandsmaterial 51 gefüllt.
  • Um einen niederohmigen elektrischen Kontakt zwischen der p-leitenden Zone 55 und dem zweiten Bruchsensorelektrodenpad 25 (siehe in 4B den Kontakt des Vorsprungs des zweiten Bruchsensorelektrodenpads 25 mit der p-leitenden Zone 55) zu erzeugen, kann die optionale, stark p-leitende Halbleiterkontaktzone 56 erzeugt werden, beispielsweise indem p-dotierende Dotierstoffe, z.B. in einem Implantations- oder Diffusionsschritt, benachbart zur Oberseite 11 in den Halbleiterkörper 1 eingebracht werden. Im Fall einer n-leitenden Zone 50 hingegen wäre die Kontaktzone 56 ebenfalls n-leitend, und die Dotierstoffe zur Herstellung der Kontaktzone 56 wären nicht p-dotierend, sondern n-dotierend.
  • Die weiteren Verfahrensschritte zur Herstellung des strukturierten Dielektrikums 18, des zweiten Bruchsensorelektrodenpads 25, des ersten Hauptelektrodenpads 22 und des zweiten Hauptelektrodenpads 21 können auf jede beliebige, dem Fachmann bekannte Art und Weise erzeugt werden.
  • Bei den vorangegangenen Ausgestaltungen wurden Bruchsensoren 5 mit einem ersten Bruchsensorelektrodenpad 24 und/oder einem zweiten Bruchsensorelektrodenpad 25 und/oder einem dritten Bruchsensorelektrodenpad 26 erläutert. Grundsätzlich kann die elektrische Kontaktierung eines Bruchsensors 5 jedoch auf beliebige Weise erfolgen. Einige Beispiele hierfür werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die 17 bis 23 erläutert.
  • In 17, die eine Draufsicht auf das Halbleiterbauelement 100 darstellt, dient der erste Hauptelektrodenpad 22 einer monolithisch in den Halbleiterkörper 1 integrierten Struktur auch als Elektrodenpad (hier: Elektrodenpad 25) zur elektrischen Kontaktierung des Bruchsensors 5. Hierzu kann der erste Hauptelektrodenpad 22 einen Vorsprung aufweisen, der sich durch die dielektrische Schicht 18 hindurch erstreckt und den Bruchsensor 5 auf dieselbe Weise elektrisch kontaktiert wie der Vorsprung des oben unter Bezugnahme auf die 3B oder 4B beschriebenen zweiten Bruchsensorelektrodenpads 25.
  • In den schematischen Seitenansichten der 18, 19 und 20 weist der Bruchsensor 5 einen Widerstandssensor R auf.
  • In 18 ist der Widerstandssensor R elektrisch zwischen zwei individuelle Kontaktelektrodenpads 24 und 25 geschaltet, die auf der Oberseite 11 angeordnet sind.
  • In 19 ist der Widerstandssensor R elektrisch zwischen einen Kontaktelektrodenpad 24 und einen Kontaktelektrodenpad 25 geschaltet, wobei letzterer identisch ist mit einem ersten Hauptelektrodenpad 22 einer monolithisch in den Halbleiterkörper 1 integrierten Struktur, wobei beide Pads 24, 25 auf der Oberseite 11 angeordnet sind. Dieses Prinzip ist auch in 17 gezeigt.
  • In 20 ist der Widerstandssensor R elektrisch zwischen einen auf der Oberseite 11 angeordneten Kontaktelektrodenpad 24 und einen auf der Unterseite 12 angeordneten Kontaktelektrodenpad 25 geschaltet, wobei der Kontaktelektrodenpad 25 identisch ist mit einem zweiten Hauptelektrodenpad 21 einer in den Halbleiterkörper 1 monolithisch integrierten elektronischen Struktur.
  • Weiterhin weist der in den 21, 22 und 23 schematisch dargestellte Bruchsensor 5 eine Diode auf.
  • In 21 ist die Diode elektrisch zwischen zwei individuelle Kontaktelektrodenpads 24 und 25 geschaltet, die beide auf der Oberseite 11 angeordnet sind.
  • In 22 ist die Diode elektrisch zwischen einen Kontaktelektrodenpad 24 und einen Kontaktelektrodenpad 25 geschaltet, die beide auf der Oberseite 11 angeordnet sind und von denen der letztere identisch ist mit einem ersten Hauptelektrodenpad 22 einer monolithisch in den Halbleiterkörper 1 integrierten elektronischen Struktur. Dieses Prinzip ist auch in 17 dargestellt.
  • In 23 ist die Diode elektrisch zwischen einen auf der Oberseite 11 angeordneten Kontaktelektrodenpad 24 und einen auf der Unterseite 12 angeordneten Kontaktelektrodenpad 25 geschaltet, wobei der Kontaktelektrodenpad 25 identisch ist mit einem zweiten Hauptelektrodenpad 21 einer in den Halbleiterkörper 1 monolithisch integrierten elektronischen Struktur.
  • Alternativ zu den Ausgestaltungen, wie sie in den 21, 22 und 23 erläutert wurden, kann die Diode auch eine Polarität aufweisen, die der dargestellten Polarität entgegengesetzt ist.
  • Die unter Bezugnahme auf die 18 bis 23 erläuterten Ausgestaltungen können auf beliebige Art und Weise miteinander kombiniert werden. Insbesondere kann ein Bruchsensor 5 einen Widerstandssensor R aufweisen, der elektrisch auf eine Art und Weise angeschlossen sein kann, wie sie anhand der 18 bis 20 erläutert wurde, und eine Diode, die elektrisch angeschlossen sein kann, wie dies bezugnehmend auf die 21 bis 23 erläutert wurde.
  • Wie in den 24 und 25 schematisch dargestellt ist, kann ein Bruchsensorelektrodenpad (hier: beispielhaft der Bruchsensorelektrodenpad 24), der elektrisch mit einem Hauptelektrodenpad (hier: dem ersten Hauptelektrodenpad 22) verbunden ist, von dem Hauptelektrodenpad abgetrennt werden, indem eine elektrische Verbindungsleitung 27 unterbrochen wird. In 24 sind der Bruchsensorelektrodenpad 24 und der Hauptelektrodenpad 22 durch eine Verbindungsleitung 27 elektrisch leitend miteinander verbunden. Diese Verbindungsleitung 27 wird nachfolgend, beispielsweise durch Schmelzen (engl.: Fusing), z. B. mittels eines die Verbindungsleitung 27 durchfließenden Stroms, der bewirkt, dass die Verbindungsleitung 27 aufschmilzt, unterbrochen. Die Anordnung mit der unterbrochenen Verbindungsleitung 27' ist in 25 dargestellt.
  • Gemäß einer ersten, in den 26 und 27 veranschaulichten Ausgestaltung kann es sich bei der Verbindungsleitung 27 um einen dünnen Bonddraht handeln, der sowohl den Bruchsensorelektrodenpad 24 als auch den Hauptelektrodenpad 22 unmittelbar kontaktiert. Die Anordnung mit dem unterbrochenen Bonddraht 27' ist in 27 gezeigt. Beispielsweise kann der dünne Bonddraht 27 einen Durchmesser von kleiner oder gleich 100 µm aufweisen, oder von kleiner oder gleich 30 µm.
  • Eine zweite Ausgestaltung wird nun anhand der 28 und 29 erläutert. Wie in der Draufsicht gemäß 28 zu erkennen ist, sind der Hauptelektrodenpad 22, der Bruchsensorelektrodenpad 24 und die Verbindungsleitung 27 Teile einer zusammenhängenden Elektrodenschicht. Die Anordnung mit der unterbrochenen Verbindungsleitung 27' ist in 29 dargestellt.
  • Wie unter Bezugnahme auf die obigen Ausgestaltungen bereits erläutert wurde, kann ein Bruchsensor 5 die Form eines offenen oder geschlossenen Rings aufweisen, der eine in den Halbleiterkörper 1 monolithisch integrierte elektronische Struktur umgibt. 30A veranschaulicht einen Bruchsensor, der als offener Ring ausgebildet ist. Wie 30A zu entnehmen ist, umgibt der Bruchsensor 5 in einer zur vertikalen Richtung v senkrechten Schnittebene (diese entspricht der Darstellungsebene) einen Punkt P, der in der Schnittebene und innerhalb des offenen Rings angeordnet ist, über einen Winkel α. Beispielsweise kann der Winkel α wenigstens 330 ° betragen.
  • Alternativ oder zusätzlich kann ein Bruchsensor 5, der als offener Ring ausgebildet ist, einen Spalt 53 mit einer Weite w53 aufweisen, die kleiner oder gleich 200 µm ist, oder sogar kleiner oder gleich 100 µm.
  • 30B veranschaulicht noch eine andere Ausgestaltung eines als offener Ring ausgebildeten Bruchsensors 5, der einen Spalt 53 mit einer Weite w53 aufweist.
  • Gemäß einer in 31 veranschaulichten Ausgestaltung kann ein Halbleiterbauelement 100 mehr als einen Bruchsensor aufweisen, hier die Bruchsensoren 5a, 5b, 5c, 5d. Ein jeder dieser Bruchsensoren 5a, 5b, 5c, 5d kann beispielsweise in einer der Ecken des Halbleiterkörpers 1 angeordnet sein.
  • Gemäß einer weiteren, in 32 veranschaulichten Ausgestaltung können einer oder mehrere der Bruchsensoren 5a, 5b, 5c, 5d jeweils entlang einer anderen der Seitenflächen 101, 102, 103, 104 des Halbleiterkörpers 1 verlaufen.
  • In beiden anhand der 31 und 32 erläuterten Ausgestaltungen besitzt ein jeder der Bruchsensoren 5a, 5b, 5c, 5d ein individuelles Paar von Bruchsensorelektrodenpads 24a/25a, 24b/25b, 24c/25c bzw. 24d/25d. Ein jeder der Bruchsensoren 5a, 5b, 5c, 5d kann unabhängig von der Verdrahtung der anderen der Bruchsensoren 5a, 5b, 5c, 5d derart elektrisch angeschlossen sein, dass einer der betreffenden Bruchsensorelektrodenpads 24a/25a, 24b/25b, 24c/25c und 24d/25d identisch ist mit dem Hauptelektrodenpad 21 oder 22 einer in den Halbleiterkörper 1 monolithisch integrierten elektronischen Struktur, und zwar auf dieselbe Weise, wie dies oben unter Bezugnahme auf die 3A, 3B, 4A, 4B, 5, 6A, 6B, 17, 19, 20 und 22 bis 28 erläutert wurde.
  • Gemäß einer weiteren Ausgestaltung können zwei oder mehr voneinander unabhängige Bruchsensoren über Bruchsensorelektrodenpads elektrisch miteinander verbunden werden. Wenn beispielsweise in 31 ein jeder der Bruchsensoren 5a, 5b, 5c, 5d einen Widerstandssensor aufweist, der individuell über die Bruchsensorelektrodenpads 24a/25a, 24b/25b, 24c/25c bzw. 24d/25d ausgewertet werden kann, dann können diese Widerstandssensoren elektrisch in Reihe geschaltet werden, beispielsweise durch elektrisches Verbinden der Bruchsensorelektrodenpads 25a mit 25b, 24b mit 24c, 25c mit 25d und 24d mit 24a. Es können dann die an den beiden Enden der Reihenschaltung befindlichen Bruchsensorelektrodenpads 24a und 25a dazu verwendet werden, die in Reihe geschalteten Widerstandssensoren 5a, 5b, 5c, 5d gemeinsam auszuwerten.
  • 33A stellt eine Draufsicht auf ein Halbleiterbauelement 100 dar, das einen Bruchsensor 5 mit einer mäanderartigen Struktur besitzt. 33B zeigt eine vergrößerte Ansicht eines Abschnitts „A“ der 33A mit einem Bruch 99, der an einer Seitenfläche 101 des Halbleiterkörpers 1 entspringt. Wenn der Bruch 99 auftritt und sich in den Halbleiterkörper 1 hinein ausbreitet, wird er von dem mäanderförmigen Bruchsensor 5 aufgefangen und entlang der Oberfläche 17 des Bruchsensors 5 und des Halbleiterkörpers 1 in der Richtung der Grenzfläche geleitet. Wenn allerdings die Oberfläche 17 des Bruchsensors 5 signifikant ihre Orientierung verändert, wie dies beispielsweise an der in den 33B und 33C dargestellten Stelle L der Fall ist, durchbricht der Bruch 99 den Bruchsensor 5 und verändert dadurch eine charakteristische Größe des Bruchsensors 5, beispielsweise dessen Widerstand, deutlich. Derselbe Effekt kann durch andere Bruchsensoren 5 erzielt werden, die eine ähnliche Struktur aufweisen.
  • In den 34A bis 34C ist eine weitere Ausgestaltung mit einem Bruchsensor 5 veranschaulicht, der eine wiederholt eingeschnürte Struktur besitzt. Die 34B und 34C zeigen einen vergrößerten Abschnitt B der 24A. Das unter Bezugnahme auf die 33A bis 33C und 34A bis 34C erläuterte Prinzip gilt insbesondere für Bruchsensoren 5 mit einem Dielektrikum 52 (siehe die 3A, 3B, 4A und 4B), das unmittelbar an die Oberfläche 17 des Bruchsensors 5 angrenzt.
  • Wie aus dem oben erläuterten Ausführungsbeispielen klar wird, können zwei oder mehr Bruchsensoren 5 an unterschiedlichen Stellen in dem Halbleiterkörper 1 angeordnet sein, um das Auftreten eines Bruchs 99 in dem Halbleiterkörper 1 oder in kritischen Bereichen des Halbleiterkörpers 1 zu detektieren und/oder zu überwachen. Aus Gründen der Redundanz ist es ebenso möglich, zwei oder mehr Bruchsensoren 5 zur Beobachtung desselben kritischen Bereichs zu verwenden. Dann kann ein Bruchsensor 5 beispielsweise eine Spiralform aufweisen oder einander überlappende Abschnitte aufweisen. Weiterhin können ein oder mehrere Bruchsensoren 5 zwischen dem äußeren Umfang des Halbleiterkörpers 1 (in den 1, 2, 5, 17, 30, 31, 32, 33A und 34A sind dies die Seitenflächen 101, 102, 103, 104) und einem in den Halbleiterkörper 1 monolithisch integrierten elektronischen Schaltkreis (in den erläuterten Ausführungsbeispielen der Transistor 3) angeordnet sein.
  • Bezugnehmend auf die 35A bis 35D werden nun verschiedene Verfahren zur Detektierung eines in den Halbleiterkörper 1 auftretenden Bruchs 99 erläutert.
  • 35A zeigt einen Halbleiterwafer 110 mit mehreren Halbleiterbauelementen 100. Die Halbleiterbauelemente 100 sind Teil einer gemeinsamen Waferscheibe. Ein jedes der Halbleiterbauelemente 100 besitzt einen Bruchsensor, der gemäß den vorangehend erläuterten Prinzipien ausgestaltet ist. Eine Auswerteeinheit 120 kann dazu verwendet werden, einen Wert v1 einer charakteristischen Größe, z.B. einen elektrischen Widerstand und/oder einen Leckstrom des Bruchsensors 5, von einem, mehreren oder sämtlichen Halbleiterbauelementen des Halbleiterwafers 110 zu messen.
  • Da ein jeder der gemessenen Werte v1 individuell dem betreffenden Halbleiterbauelement 100 zugeordnet ist, kann ein jedes der Halbleiterbauelemente 100 mit dem betreffenden Wert v1 gekennzeichnet werden, entweder unkodiert (z.B. durch einen aufgedruckten numerischen Wert plus Einheit), und/oder kodiert (z.B. durch einen aufgedruckten Barcode, durch Speicherung in einem elektronischen Speicher, der fest auf dem Halbleiterbauelement 100 montiert oder monolithisch in den Halbleiterkörper 1 des betreffenden Halbleiterbauelements 100 integriert ist). In diesem Zusammenhang schließt „markiert“ jedes Verfahren ein, das es erlaubt, den betreffenden Wert v1 von dem Halbleiterbauelement 100 selbst ab- oder aus diesem auszulesen.
  • Alternativ oder zusätzlich kann ein jedes der Halbleiterbauelemente 100 (in dem oben definierten Sinn) mit einer Kennzeichnung (z.B. einer Seriennummer) oder einem Referenzcode (z.B. einem Barcode) versehen werden, der von ihm ab- oder ausgelesen werden kann und der es ermöglicht, den betreffenden, zuvor gemessenen Wert v1 dem Halbleiterbauelement 100 zuzuordnen.
  • 35B zeigt die Halbleiterbauelemente 100 gemäß 35A, nachdem diese, beispielsweise durch Sägen oder jede andere Wafertrenntechnik, vereinzelt wurden. Das bedeutet, dass die Halbleiterbauelemente 100 nun als physikalisch getrennte, individuelle Bauelemente vorliegen. In diesem Zustand kann eine Auswerteeinheit 120 dazu verwendet werden, bei einem, mehreren oder sämtlichen Halbleiterbauelementen 100 einen Wert v2 der charakteristischen Größe des Bruchsensors 5 zu messen. Alternativ oder zusätzlich zu einer Markierung der Halbleiterbauelemente 100 mit den betreffenden Werten v1 können die Halbleiterbauelemente 100 auch individuell mit dem betreffenden Wert v2 und/oder einer Kennzeichnung versehen werden, wie dies bereits oben in Verbindung mit dem Wert v1 erläutert wurde.
  • Bei Ausgestaltungen, bei denen eine Verbindungsleitung 27 unterbrochen wird (siehe die 24 und 25 und die zugehörige Beschreibung), beispielsweise durch Schmelzen, kann das Unterbrechen vor oder nach der Ermittlung des Wertes v2 erfolgen.
  • Auf eine derselben Arten, wie sie bezugnehmend auf die 35A und 35B erläutert wurden, können für einen, mehrere oder sämtliche Halbleiterbauelemente weitere Werte v3 und/oder v4 der charakteristischen Variablen des Bruchsensors 5 ermittelt und dem betreffenden Halbleiterbauelement zugeordnet werden, wenn dieses Halbleiterbauelement 100 in einem elektronischen Schaltkreis (in 35C beispielsweise auf einem Leadframe 200) verwendet wird, beispielsweise nacheinander zu verschiedenen Zeitpunkten.
  • Prinzipiell kann das Ermitteln der Werte v1 und/oder v2 und/oder v3 und/oder v4 und das optionale Zuordnen dieser v1, v2, v3, v4 zu dem betreffenden Halbleiterbauelement 100 zu jedem Zeitpunkt während der Lebensdauer des Halbleiterbauelements 100 erfolgen. In jedem Fall ermöglicht der Vergleich einer zeitlichen Veränderung von zwei oder mehr beliebigen Werten v1, v2, v3, v4 derselben charakteristischen Größe des Bruchsensors desselben Halbleiterbauelements 100, die zu verschiedenen, hintereinander liegenden Zeitpunkten ermittelt wurden, eine Abschätzung für die Wahrscheinlichkeit, dass in dem Halbleiterkörper 1 des betreffenden Halbleiterbauelements 100 ein Bruch 99 vorliegt.
  • Beispielsweise ermöglicht ein Vergleich der Werte v2 (35B) und v1 (35A) desselben Halbleiterbauelements 100 eine Abschätzung der Wahrscheinlichkeit, ob während des Vereinzelns des Halbleiterbauelements 100 vom Wafer 110 ein Bruch 99 aufgetreten ist. Weiterhin ermöglicht ein Vergleich der Werte v3 (35C) und v2 (35B) desselben Halbleiterbauelements 100 eine Abschätzung der Wahrscheinlichkeit, dass ein Bruch 99 aufgetreten ist, nachdem das vereinzelte Halbleiterbauelement 100 in einen elektronischen Schaltkreis integriert wurde. Natürlich ermöglicht der Vergleich der Werte v3 (35C) und v1 (35A) desselben Bauelements 100 eine Abschätzung der Wahrscheinlichkeit, dass ein Bruch 99 während eines Prozesses aufgetreten ist, in dem das Halbleiterbauelement 100 vereinzelt und nachfolgend in einen elektronischen Schaltkreis integriert wurde. Weiterhin ermöglicht ein Vergleich der Werte v4 (35D; kein Bruch in dem Halbleiterkörper 1) und v3 (35C; kein Bruch in dem Halbleiterkörper 1) desselben Halbleiterbauelements 100 eine Abschätzung der Wahrscheinlichkeit, ob ein Bruch 99 während des Betriebs des in einem elektronischen Schaltkreis integrierten Halbleiterbauelements 100 aufgetreten ist.
  • Das oben erläuterte Verfahren zur Ermittlung der Wahrscheinlichkeit, ob ein Bruch 99 in dem Halbleiterkörper 1 eines Halbleiterbauelements 100 aufgetreten ist, basiert auf dem Vergleich von wenigstens zwei Werten v1, v2, v3, v4 derselben charakteristischen Größe des Bruchsensors 5 des Halbleiterbauelements 100.
  • Allerdings ist eine Abschätzung der Wahrscheinlichkeit, ob in dem Halbleiterkörper 1 des Halbleiterbauelements 100 ein Bruch 99 aufgetreten ist, ebenso durch einen Vergleich eines der gemessenen Werte v1, v2, v3, v4 mit einem Nominalwert möglich, der theoretisch basierend auf den Herstellungsparametern des betreffenden Halbleiterbauelements 100, beispielsweise rechnerisch, bestimmt wurde. Zum Beispiel hängt bei den Ausgestaltungen der 1, 2, 3A und 3B der Widerstand (d.h. die charakteristische Größe) des Widerstandsgebiets 51 des Bruchsensors 5 zwischen dem ersten und zweiten Bruchsensorelektrodenpad 24, 25 im Wesentlichen von der Umfangslänge des Bruchsensors 5, der Querschnittsfläche des Widerstandsbereichs 51 und dem spezifischen elektrischen Widerstand des Widerstandsbereichs 51 ab.
  • Eine weitere Möglichkeit zur Ermittlung eines Nominalwerts einer charakteristischen Größe eines Bruchsensors 5 besteht darin, vergleichende Messungen von einem oder mehreren Werten der jeweiligen charakteristischen Größen von fehlerlosen (bruchfreien) Bruchsensoren von Halbleiterbauelementen, die identisch mit dem bereitgestellten Halbleiterbauelement 100 sind, durchzuführen. Beispielsweise kann für einen bestimmten Typ eines Halbleiterbauelements 100 ein Nominalwert einer charakteristischen Größe eines Bruchsensors 5 dadurch ermittelt werden, dass die Werte derselben charakteristischen Größe für eine Anzahl N von funktionierenden („guten“) Halbleiterbauelementen, die vom selben Typ sind wie das Halbleiterbauelement 100, gemessen werden und den Durchschnitt dieser N-Werte als Nominalwert zu verwenden.
  • Bei den oben beschriebenen Ausgestaltungen wurden zur Messung eines Werts v1, v2, v3, v4 einer charakteristischen Größe eines Bruchsensors 5 eines Halbleiterbauelements 100 erste und zweite Bruchsensorelektrodenpads 24 und 25 verwendet, die von der Außenseite des Halbleiterbauelements 100 her frei zugänglich sind. Allerdings ist es ebenso möglich, eine Auswerteeinheit 120, die elektrisch an den Bruchsensor 5 eines Halbleiterbauelements 100 angeschlossen ist, in einen gemeinsamen elektronischen Schaltkreis zu integrieren. Bei derartigen Ausgestaltungen kann die Auswerteeinheit 120 zusätzlich dazu verwendet werden, auf eine vorgegebene Art und Weise zu reagieren, wenn eine gewisse Wahrscheinlichkeit für das Auftreten eines Bruchs 99 ermittelt wurde. Somit kann eine Auswerteeinheit 120 optional dazu ausgebildet sein, einen Wert einer charakteristischen Größe zu messen und - basierend auf dem gemessenen Wert - eine Wahrscheinlichkeit für das Auftreten eines Bruchs 99 in dem Halbleiterkörper 1 zu ermitteln. Wenn die ermittelte Wahrscheinlichkeit einen vorgegebenen Grenzwert überschreitet, kann die Auswerteeinheit 120 das Halbleiterbauelement 100 z.B. deaktivieren und/oder ein Warnsignal ausgegeben.
  • Bezugnehmend auf 36 wird nun ein Halbleiterbauelement 100 mit einem Bruchsensor 5 und einem Induktor 115 erläutert, der elektrisch an den Bruchsensor 5 angeschlossen ist. Der Induktor 115 kann fest auf dem Halbleiterkörper 1 montiert oder in diesen monolithisch integriert sein. Eine Auswerteeinheit 120 wird dazu verwendet, ein elektromagnetisches Feld zu erzeugen, das eine kontaktlose Messung eines Werts einer charakteristischen Größe des Halbleiterbauelements 100 ermöglicht. Da die Antwort des Systems mit dem Induktor 115 und dem Bruchsensor 5 von dem Wert der charakteristischen Größe abhängt, kann dieser Wert auf herkömmliche Weise durch Messung der Antwort des erwähnten Systems auf das von der Auswerteeinheit 120 erzeugte elektromagnetische Feld ermittelt werden.
  • Abschließend veranschaulicht 37 ein Verfahren zur Detektion eines Bruchs in einem Halbleiterkörper eines Halbleiterbauelements, das einen Bruchsensor aufweist.
  • In einem ersten Schritt 201 wird ein Halbleiterbauelement 100 bereitgestellt. Das Halbleiterbauelement 100 weist einen Halbleiterkörper 1 mit einer Unterseite 12 und einer Oberseite 11 auf, die in einer vertikalen Richtung v von der Unterseite 12 beabstandet ist, sowie in der vertikalen Richtung v eine Dicke d1. In dem Halbleiterkörper 1 ist ein Bruchsensor 5 zur Ermittlung des Auftretens eines Bruchs in dem Halbleiterkörper 1 integriert. Der Bruchsensor 5 erstreckt sich in den Halbleiterkörper 1 hinein. Ein Abstand d2 zwischen dem Bruchsensor 5 und der Unterseite 12 ist kleiner als die Dicke d1 des Halbleiterkörpers 1.
  • In einem zweiten Schritt 202 wird ein erster Wert einer charakteristischen Größe des Bruchsensors 5 spezifiziert. Beispielsweise kann es sich bei dem ersten Wert, wie oben unter Bezugnahme auf die 35A bis 35D beschrieben wurde, um einen zuvor gemessenen Wert derselben charakteristischen Größe desselben Bruchsensors desselben Halbleiterbauelements 100 handeln, oder um einen Nominalwert, der vom Typ des betreffenden Halbleiterbauelements 100 abhängt.
  • In einem dritten Schritt 203 wird ein zweiter Wert der charakteristischen Größe des Bruchsensors 5 ermittelt, bevor oder nachdem der erste Wert spezifiziert wird.
  • In einem vierten Schritt 204 ist davon ausgegangen, dass der Halbleiterkörper 1 einen Bruch 99 aufweist, wenn der zweite Wert von dem ersten Wert um mehr als eine vorgegebene Differenz abweicht.
  • Es wird darauf hingewiesen, dass, wenn es sich bei dem ersten Wert um einen nominalen Wert handelt, d.h. um einen Wert, der auf einer Rechnung oder auf Vergleichsmessungen anhand anderer Halbleiterbauelemente 100 desselben Typs basiert, die Reihenfolge in der der erste Wert (Schritt 202) spezifiziert wird und der zweite Wert (Schritt 203) bestimmt wird, beliebig ist, und dass in diesem Fall das Spezifizieren des ersten Werts vor, gleichzeitig oder nach dem Schritt 201 erfolgen kann.
  • Ein Beispiel für dieses Verfahren wird nun für ein Halbleiterbauelement 100 erläutert, das einen Bruchsensor mit einem Widerstandsbereich 51 und einem Dielektrikum 52 aufweist, wie dies in den 3A, 3B, 4A, 4B, 18, 19 und 20 gezeigt wurde. Wenn der Widerstandsbereich 51 in einer ersten Messung beispielsweise einen Widerstand von 10 Ω („erster Wert“) aufweist und in einer nachfolgenden zweiten Messung einen Widerstand von einem 1 M Ω („zweiter Wert“), dann besteht eine sehr hohe Wahrscheinlichkeit, dass ein Bruch 99 den Widerstandssensor 51 vollständig unterbrochen hat.
  • Wenn jedoch in der nachfolgenden zweiten Messung des Widerstand des Widerstandsbereichs 51 den ersten Wert nicht signifikant übersteigt (z.B. zweiter Wert = 15 Ω), dann gibt es eine gewisse Wahrscheinlichkeit, dass sich in dem Halbleiterkörper 1 ein Bruch 99 entwickelt, der den Widerstandssensor 5 beeinträchtigt. Wenn bei weiteren Messungen festgestellt wird, dass der Widerstand ansteigt, besteht eine Wahrscheinlichkeit, dass sich der Bruch 99 in dem Halbleiterkörper 1 ausbreitet.
  • Dasselbe Prinzip lässt sich anwenden, wenn als charakteristische Größe des Bruchsensors 5 der Leckstrom einer Diode mit einem pn-Übergang 57 verwendet wird, wie er beispielhaft anhand der 4A, 4B, 6A, 6B, 21, 22 und 23 erläutert wurde. In diesem Fall wird ein sich ausbreitender Bruch 99 zu einem Anstieg des gemessenen Wertes führen, d.h. der pn-Übergang 57 wird durch den Bruch teilweise kurzgeschlossen und der betreffende Leckstrom steigt signifikant an.

Claims (23)

  1. Halbleiterbauelement (100), das aufweist: einen Halbleiterkörper (1) mit einer Unterseite (12) und einer Oberseite (11), die von der Unterseite (12) in einer vertikalen Richtung (v) beabstandet ist, und, in der vertikalen Richtung (v), eine Dicke (d1) aufweist; einen Bruchsensor (5) zur Ermittlung eines Bruchs (99) in dem Halbleiterkörper (1), wobei - sich der Bruchsensor (5) in den Halbleiterkörper (1) hinein erstreckt und teilweise oder vollständig in einem in dem Halbleiterkörper (1) ausgebildeten Graben (10) angeordnet ist; - der Bruchsensor (5) einen Widerstandsbereich (51) aus einem resistiven Material und ein Dielektrikum (52), das zwischen dem Halbleiterkörper (1) und dem resistiven Material angeordnet ist, aufweist, und - ein Abstand (d2) zwischen dem Bruchsensor (5) und der Unterseite (12) kleiner ist als die Dicke (d1) des Halbleiterkörpers (1).
  2. Halbleiterbauelement nach Anspruch 1, bei dem ein Abstand (d2) zwischen dem Bruchsensor (5) und der Unterseite (12) kleiner ist als 80% der Dicke (d1) des Halbleiterkörpers (1).
  3. Halbleiterbauelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem der Bruchsensor (5) elektrisch an einem oder beide der folgenden Pads angeschlossen ist: einem ersten Bruchsensorelektrodenpad (24), der auf dem Halbleiterkörper (1) angeordnet ist; einem zweiten Bruchsensorelektrodenpad (25), der auf dem Halbleiterkörper (1) angeordnet ist.
  4. Halbleiterbauelement nach Anspruch 3, bei dem der erste Bruchsensorelektrodenpad (24) auf der Oberseite (11) und der zweite Bruchsensorelektrodenpad (25) auf der Unterseite (12) angeordnet ist; oder sowohl der erste Bruchsensorelektrodenpad (24) als auch der zweite Bruchsensorelektrodenpad (25) auf der Oberseite (11) angeordnet sind.
  5. Halbleiterbauelement nach Anspruch 3 oder 4 mit einem ersten Hauptelektrodenpad (22), der auf dem Halbleiterkörper (1) angeordnet ist und einem zweiten Hauptelektrodenpad (21), der auf dem Halbleiterkörper (1) angeordnet ist, wobei der erste Bruchsensorelektrodenpad (24) sowohl vom ersten Hauptelektrodenpad (22) als auch vom zweiten Hauptelektrodenpad (21) beabstandet ist.
  6. Halbleiterbauelement nach Anspruch 3 mit einem ersten Hauptelektrodenpad (22), der auf dem Halbleiterkörper (1) angeordnet ist und einem zweiten Hauptelektrodenpad (21), der auf dem Halbleiterkörper (1) angeordnet ist, wobei der erste Bruchsensorelektrodenpad (24) entweder mit dem ersten Hauptelektrodenpad (22) oder mit dem zweiten Hauptelektrodenpad (21) identisch ist.
  7. Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 5 oder 6, bei dem eine elektrische Laststrecke zwischen dem ersten Hauptelektrodenpad (22) und dem zweiten Hauptelektrodenpad (21) ausgebildet ist; wobei der erste Hauptelektrodenpad (22) ein Anodenpad und der zweite Hauptelektrodenpad (21) ein Kathodenpad ist; oder der erste Hauptelektrodenpad (22) ein Kathodenpad und der zweite Hauptelektrodenpad (21) ein Anodenpad ist; oder der erste Hauptelektrodenpad (22) ein Sourcepad und der zweite Hauptelektrodenpad (21) ein Drainpad ist; oder der erste Hauptelektrodenpad (22) ein Drainpad und der zweite Hauptelektrodenpad (21) ein Sourcepad ist; oder der erste Hauptelektrodenpad (22) ein Emitterpad und der zweite Hauptelektrodenpad (21) ein Kollektorpad ist; oder der erste Hauptelektrodenpad (22) ein Kollektorpad und der zweite Hauptelektrodenpad (21) ein Emitterpad ist.
  8. Halbleiterbauelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem das resistive Material dotiertes polykristallines Halbleitermaterial ist.
  9. Halbleiterbauelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem das resistive Material einen spezifischen elektrischen Widerstand von weniger als 0,005 Ohm·cm aufweist.
  10. Halbleiterbauelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem der Bruchsensor (5) Folgendes aufweist oder aus Folgendem besteht: einen pn-Übergang (57), der zwischen einer ersten Diodenzone (15) und einer zweiten Diodenzone (55, 56) ausgebildet ist.
  11. Halbleiterbauelement nach Anspruch 10, bei dem die erste Diodenzone (15) eine Driftzone ist.
  12. Halbleiterbauelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem der Bruchsensor (5) die Gestalt eines offenen oder geschlossenen Rings aufweist, der eine in dem Halbleiterkörper (1) monolithisch integrierte elektronische Struktur umgibt.
  13. Halbleiterbauelement nach Anspruch 12, bei dem der Bruchsensor (5) die Gestalt eines offenen Rings aufweist, der, in einer zur vertikalen Richtung (v) senkrechten Schnittebene, einen in der Schnittebene innerhalb des Rings angeordneten Punkt (P) über einen Winkel (α) von wenigstens 330° umschließt.
  14. Halbleiterbauelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem die Dicke (d1) des Halbleiterkörpers (1) durch eines oder beide der folgenden Kriterien gegeben ist: (a) die Dicke (d1) des Halbleiterkörpers (1) ist die maximale Dicke, die der Halbleiterkörper (1) in der vertikalen Richtung (v) aufweist; (b) die Dicke (d1) des Halbleiterkörpers (1) wird entlang einer ersten Geraden (g1) ermittelt, die in der vertikalen Richtung (v) verläuft, wobei der Abstand zwischen dem Bruchsensor (5) und der Unterseite (12) entlang einer zweiten Geraden (g2) ermittelt wird, die in der vertikalen Richtung (v) verläuft, und wobei der Abstand (d3) zwischen der ersten Geraden (g1) und der zweiten Geraden (g2) kleiner ist als 100 µm oder kleiner als 20 µm.
  15. Verfahren zur Ermittlung eines Bruchs (99) in einem Halbleiterbauelement (100) mit den Schritten: Bereitstellen eines gemäß einem der vorangehenden Ansprüche ausgebildeten Halbleiterbauelements (100); Spezifizieren eines ersten Wertes einer charakteristischen Größe des Bruchsensors (5); Ermitteln, vor oder nach dem Spezifizieren des ersten Wertes, eines zweiten Wertes der charakteristischen Größe des Bruchsensors (5); Charakterisieren des Halbleiterbauelements (100) als einen Bruch (99) aufweisend, wenn sich der zweite Wert von dem ersten Wert um mehr als einen vorgegebenen Unterschied unterscheidet.
  16. Verfahren nach Anspruch 15, bei dem das bereitgestellte Halbleiterbauelement (100) einen ersten Hauptelektrodenpad (22) aufweist, der auf dem Halbleiterkörper (1) angeordnet ist, sowie eine Verbindungsleitung (27), die den ersten Hauptelektrodenpad (22) und den ersten Bruchsensorelektrodenpad (24) elektrisch miteinander verbindet; das Spezifizieren des ersten Wertes in einem Zustand erfolgt, in dem die Verbindungsleitung (27) den ersten Hauptelektrodenpad (22) und den ersten Bruchsensorelektrodenpad (24) elektrisch miteinander verbindet; die Verbindungsleitung (27) durch Fusing unterbrochen wird; und der zweite Wert vor oder nach dem Fusing ermittelt wird.
  17. Verfahren nach Anspruch 16, bei dem die Verbindungsleitung (27) als Bonddraht ausgebildet ist.
  18. Verfahren nach Anspruch 16 oder 17, bei dem der erste Hauptelektrodenpad (22), der erste Bruchsensorelektrodenpad (24) und die Verbindungsleitung (27) vor dem Unterbrechen der Verbindungsleitung (27) Teile einer zusammenhängenden Elektrodenschicht bilden.
  19. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 18, bei dem das Spezifizieren des ersten Wertes dadurch erfolgt, dass der erste Wert basierend auf der Struktur des Halbleiterbauelements (100) rechnerisch ermittelt wird; oder der erste Wert basierend auf Vergleichsmessungen von einem oder mehreren ersten Werten ermittelt wird, die an keinen Bruch (99) aufweisenden Bruchsensoren (5) von Halbleiterbauelementen (100) durchgeführt werden, die denselben Aufbau aufweisen wie das bereitgestellte Halbleiterbauelement (100).
  20. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 19, bei dem das Bereitstellen des Halbleiterbauelements (100) das Bereitstellen eines das Halbleiterbauelement (100) enthaltenden Halbleiterwafers (110) umfasst, wobei das Verfahren weiterhin das Abtrennen des Halbleiterbauelements (100) von dem Halbleiterwafer (110) umfasst; das Spezifizieren des ersten Wertes vor dem Abtrennen des Halbleiterbauelements (100) von dem Halbleiterwafer (110) erfolgt; und das Ermitteln des zweiten Wertes nach dem Abtrennen des Halbleiterbauelements (100) von dem Halbleiterwafer (110) erfolgt.
  21. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 20, bei dem (a) der Bruchsensor (5) Folgendes aufweist oder aus Folgendem besteht: einen Widerstandsbereich (51) aus einem resistiven Material, und einem Dielektrikum (52), das zwischen dem Halbleiterkörper (1) und dem resistiven Material angeordnet ist, wobei die charakteristische Größe ein elektrischer Widerstand des Widerstandsbereichs (51) ist; oder (b) der Bruchsensor (5) Folgendes aufweist oder aus Folgendem besteht: einen pn-Übergang (57), der zwischen einer ersten Diodenzone (15) und einer zweiten Diodenzone (55, 56) ausgebildet ist, wobei die charakteristische Größe ein Leckstrom des pn-Übergangs (57) ist.
  22. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 21, das weiterhin aufweist: eine Auswerteeinheit (120), die dazu ausgebildet ist, - einen Wert der charakteristischen Größe zu messen; - basierend auf dem gemessenen Wert festzulegen, dass davon ausgegangen wird, dass in dem Halbleiterkörper (1) ein Bruch (99) vorliegt; und - einen oder beide der folgenden Maßnahmen vorzunehmen: o Versetzen des Halbleiterbauelements (100) in einen vorgegebenen Zustand, falls der gemessene Wert einen vorgegebenen Wert erreicht oder übersteigt; o ausgeben eines Warnsignals, falls der gemessene Wert einen vorgegebenen Wert erreicht oder übersteigt.
  23. Verfahren nach Anspruch 22, bei der die Auswerteeinheit (120) dazu ausgebildet ist, einen Wert der charakteristischen Größe kontaktlos zu messen.
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