DE102015102129A1 - Halbleitervorrichtung und RC-IGBT mit direkt an eine Rückseitenelektrode angrenzenden Zonen - Google Patents

Halbleitervorrichtung und RC-IGBT mit direkt an eine Rückseitenelektrode angrenzenden Zonen Download PDF

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Abstract

Eine Halbleitervorrichtung (500) umfasst eine Driftzone (121) eines ersten Leitfähigkeitstyps in einem Halbleiterkörper (100). Steuerbare Zellen (TC) sind gestaltet, um einen mit der Driftzone (121) verbundenen Kanal in einem ersten Zustand zu bilden. Erste Zonen (131) des ersten Leitfähigkeitstyps sowie zweite Zonen (132) und eine dritte Zone (133) eines komplementären, zweiten Leitfähigkeitstyps sind jeweils zwischen der Driftzone (121) und einer Rückseitenelektrode (320) gebildet. Die ersten, zweiten und dritten Zonen (131, 132, 133) grenzen direkt an die Rückseitenelektrode (320) an. Die dritte Zone (133) ist breiter und hat eine geringere mittlere Emitterwirksamkeit als die zweiten Zonen (132).

Description

  • HINTERGRUND
  • RC-IGBTs (rückwärts leitende Bipolartransistoren mit isoliertem Gate) integrieren monolithisch einen IGBT und eine Freilaufdiode. Wenn der RC-IGBT vorwärts vorgespannt ist, ist der RC-IGBT als ein elektronischer Schalter wirksam, der in der Lage ist, einen in einer ersten Richtung zwischen einem Kollektor- und einem Emitteranschluss fließenden Strom ein- und auszuschalten, wobei der Strom einem Gatepotential unterworfen ist, das an einen Gateanschluss angelegt ist und kapazitiv einen Transistorkanal steuert. Der RC-IGBT ist in einem Transistormodus, solange ein unipolarer Elektronenstrom durch den Transistorkanal unterhalb einer Schwelle ist, jenseits der ein Spannungsabfall über dem pn-Übergang längs p-Typ-Anodenzonen ausreichend hoch ist derart, dass die Anodenzonen ein Injizieren von Löchern in die Driftschicht beginnen und ein bipolarer Strom in einem IGBT-Modus fließt. Wenn der RC-IGBT rückwärts vorgespannt ist, arbeitet der RC-IGBT in einem Dioden- oder rückwärts leitenden Modus und leitet einen entgegengesetzt zu der ersten Richtung fließenden Strom ungeachtet des Gatepotentials.
  • Typischerweise beeinträchtigt ein Verbessern der Eigenschaften für einen Modus von Mehrmodus-Halbleitervorrichtungen, wie RC-IGBTs, nachteilig einen anderen Modus. Es ist wünschenswert, die Vorrichtungseigenschaften von Mehrmodus-Halbleitervorrichtungen mit weniger nachteilhaftem Einfluss auf andere Vorrichtungseigenschaften zu verbessern.
  • Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Halbleitervorrichtung, einen rückwärts leitenden Bipolartransistor mit isoliertem Gate und ein Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung anzugeben, welche jeweils den obigen Forderungen genügen.
  • Diese Aufgabe wird durch eine Halbleitervorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, einen rückwärts leitenden Bipolartransistor mit isoliertem Gate mit den Merkmalen des Patentanspruches 15 und durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruches 16 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
  • ZUSAMMENFASSUNG
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel umfasst eine Halbleitervorrichtung eine Driftzone eines ersten Leitfähigkeitstyps in einem Halbleiterkörper. Steuerbare Zellen sind gestaltet, um einen leitenden Kanal zu bilden, der mit der Driftzone in einem ersten Zustand verbunden ist. Erste Zonen des ersten Leitfähigkeitstyps sowie zweite Zonen und eine dritte Zone eines komplementären zweiten Leitfähigkeitstyps sind jeweils zwischen der Driftzone und einer Rückseitenelektrode gebildet. Die ersten, zweiten und dritten Zonen grenzen direkt an die Rückseitenelektrode an. Die dritte Zone ist breiter und hat eine geringere mittlere Emitterwirksamkeit als die zweiten Zonen.
  • Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel umfasst ein rückwärts leitender Bipolartransistor mit isoliertem Gate eine Driftzone eines ersten Leitfähigkeitstyps in einem Halbleiterkörper. Steuerbare Zellen sind gestaltet, um einen leitenden Kanal zu bilden, der mit der Driftzone in einem ersten Zustand verbunden ist. Erste Zonen des ersten Leitfähigkeitstyps sowie zweite Zonen und eine dritte Zone eines komplementären zweiten Leitfähigkeitstyps sind jeweils zwischen der Driftzone und einer Rückseitenelektrode vorgesehen. Die ersten, zweiten und dritten Zonen grenzen direkt an die Rückseitenelektrode an. Die dritte Zone ist breiter und umfasst wenigstens einen ersten Zonenabschnitt mit einer Nettofremdstoffdosis bzw. Nettodotierstoffdosis von höchstens 80% der zweiten Zonen.
  • Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel umfasst ein Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung ein Bilden einer ersten Implantationsmaske auf einer Rückseitenoberfläche eines Halbleitersubstrates, wobei die erste Implantationsmaske frei von Öffnungen in einem ersten Bereich ist und Öffnungen außerhalb des ersten Bereiches aufweist. Fremdstoffe bzw. Dotierstoffe eines ersten Leitfähigkeitstyps werden durch die erste Implantationsmaske in eine Sockelschicht des Halbleitersubstrates implantiert, wobei die Sockelschicht direkt an die Rückseitenoberfläche angrenzt und wobei erste Zonen des ersten Leitfähigkeitstyps in der Sockelschicht gebildet sind. Eine zweite Implantationsmaske wird auf der Rückseitenoberfläche gebildet, wobei in dem ersten Bereich ein Gebiets- bzw. Flächenanteil von Öffnungen in der zweiten Implantationsmaske geringer ist als außerhalb des ersten Bereiches. Fremdstoffe eines komplementären zweiten Leitfähigkeitstyps werden durch die zweite Implantationsmaske in die Sockelschicht implantiert, um außerhalb des ersten Bereiches zweite Zonen des zweiten Leitfähigkeitstyps, die die ersten Zonen trennen, und innerhalb des ersten Bereiches eine zusammenhängende dritte Zone des zweiten Leitfähigkeitstyps mit einer geringeren mittleren Implantationsdosis als die zweiten Zonen zu bilden.
  • Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel umfasst ein Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung ein Bilden einer ersten Implantationsmaske auf einer Rückseitenoberfläche eines Halbleitersubstrates, wobei die erste Implantationsmaske frei von Öffnungen in einem ersten Bereich ist und Öffnungen in einem zweiten Bereich außerhalb des ersten Bereiches umfasst. Fremdstoffe eines ersten Leitfähigkeitstyps werden durch die erste Implantationsmaske in eine Sockelschicht des Halbleitersubstrats direkt angrenzend an die Rückseitenoberfläche implantiert, um erste Zonen des ersten Leitfähigkeitstyps in der Sockelschicht zu bilden. Eine zweite Implantationsmaske, die frei von Öffnungen in dem ersten Bereich ist, wird auf der Rückseitenoberfläche gebildet. Fremdstoffe eines komplementären zweiten Leitfähigkeitstyps werden durch die zweite Implantationsmaske in die Sockelschicht implantiert, um innerhalb des zweiten Bereiches zweite Zonen des zweiten Leitfähigkeitstyps, die die ersten Zonen trennen, zu bilden. Fremdstoffe des zweiten Leitfähigkeitstyps werden implantiert, wobei die Rückseitenoberfläche in dem ersten Bereich und dem zweiten Bereich, also beiden Bereichen, freiliegt.
  • Der Fachmann wird zusätzliche Merkmale und Vorteile nach Lesen der folgenden Detailbeschreibung und Betrachten der begleitenden Zeichnungen erkennen.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Die beigefügten Zeichnungen sind beigeschlossen, um ein weiteres Verständnis der Erfindung zu liefern, und sie sind in die Offenbarung der Erfindung einbezogen und bilden einen Teil von dieser. Die Zeichnungen veranschaulichen die Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung und dienen zusammen mit der Beschreibung zum Erläutern von Prinzipien der Erfindung. Andere Ausführungsbeispiele der Erfindung und beabsichtigte Vorteile werden sofort gewürdigt, da sie unter Hinweis auf die folgende Detailbeschreibung besser verstanden werden.
  • 1A ist eine schematische Schnittdarstellung eines Teiles einer rückwärts leitenden Halbleitervorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel, das eine dritte Zone mit einer mittleren Nettofremdstoffdosis vorsieht, die niedriger als in zweiten Zonen einer Emitterschicht ist.
  • 1B ist eine schematische Schnittdarstellung eines Teiles eines Halbleitersubstrates gemäß einem Ausführungsbeispiel, das eine niedrig dotierte dritte Zone und eine Feldstoppschicht vorsieht.
  • 2A ist eine schematische Schnittdarstellung eines Teiles einer rückwärts leitenden Halbleitervorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel, das eine dritte Zone mit verschieden dotierten Abschnitten vorsieht.
  • 2B ist eine schematische Schnittdarstellung eines Teiles einer rückwärts leitenden Halbleitervorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel, das eine von einer Emitterschicht beabstandete Feldstoppschicht vorsieht.
  • 3A ist eine schematische horizontale Schnittdarstellung eines Teiles einer rückwärts leitenden Halbleitervorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel, das niedrig dotierte Zonenabschnitte in der longitudinalen Projektion von streifenförmigen ersten Zonen vorsieht.
  • 3B ist eine horizontale Schnittdarstellung eines Teiles einer rückwärts leitenden Halbleitervorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel, das von den ersten Zonen beabstandete niedrig dotierte Zonenabschnitte vorsieht.
  • 3C ist eine schematische horizontale Schnittdarstellung eines Teiles einer rückwärts leitenden Halbleitervorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel, das niedriger dotierte Zonenabschnitte vorsieht, die breiter sind als stärker dotierte Zonenabschnitte.
  • 4A ist eine schematische Schnittdarstellung eines Teiles einer rückwärts leitenden Halbleitervorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel, das eine direkt an die dritte Zone angrenzende Feldstoppzone vorsieht.
  • 4B ist eine schematische Schnittdarstellung eines Teiles einer rückwärts leitenden Halbleitervorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel, das eine Feldstoppschicht mit erhöhter Fremdstoffdosis in einem ersten Bereich vorsieht.
  • 5 ist eine schematische Schnittdarstellung eines Teiles eines Trench- bzw. Graben-Gate-RC-IGBT gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel.
  • 6A ist eine schematische Schnittdarstellung eines Teiles eines Halbleitersubstrats zum Veranschaulichen eines Schrittes eines Verfahrens zum Herstellen einer rückwärts leitenden Halbleitervorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel, das eine unmaskierte Implantation vorsieht.
  • 6B zeigt den Halbleitersubstratteil von 6A während einer ersten maskierten Implantation, die eine erste Implantationsmaske auf einer Rückseitenoberfläche verwendet.
  • 6C zeigt den Halbleitersubstratteil von 6B während einer zweiten maskierten Implantation, die eine zweite Implantationsmaske auf der Rückseitenoberfläche verwendet.
  • 7A ist eine schematische Schnittdarstellung eines Teiles eines Halbleitersubstrates zum Veranschaulichen eines Verfahrens zum Herstellen einer rückwärts leitenden Halbleitervorrichtung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel ohne eine unmaskierte Gegenimplantation während einer ersten maskierten Implantation, die eine erste Implantationsmaske auf der Rückseitenoberfläche verwendet.
  • 7B ist eine schematische Schnittdarstellung des Halbleitersubstratteiles von 7A während einer zweiten maskierten Implantation, die eine zweite Implantationsmaske mit Öffnungen in dem ersten Bereich verwendet.
  • 8A ist ein vereinfachtes Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung gemäß noch einem weiteren Ausführungsbeispiel veranschaulicht.
  • 8B ist ein vereinfachtes Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel mit einer maskierten Implantationen folgenden unmaskierten Implantation an einer Rückseite.
  • DETAILBESCHREIBUNG
  • In der folgenden Detailbeschreibung wird Bezug genommen auf die begleitenden Zeichnungen, die einen Teil der Offenbarung bilden und in denen für Veranschaulichungszwecke spezifische Ausführungsbeispiele gezeigt sind, in denen die Erfindung realisiert werden kann. Es ist zu verstehen, dass andere Ausführungsbeispiele verwendet und strukturelle oder logische Änderungen gemacht werden können, ohne von dem Bereich der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Beispielsweise können Merkmale, die für ein Ausführungsbeispiel veranschaulicht oder beschrieben sind, bei oder im Zusammenhang mit anderen Ausführungsbeispielen verwendet werden, um zu noch einem weiteren Ausführungsbeispiel zu gelangen. Es ist beabsichtigt, dass die vorliegende Erfindung derartige Modifikationen und Veränderungen einschließt. Die Beispiele sind mittels einer spezifischen Sprache beschrieben, die nicht als den Bereich der beigefügten Patentansprüche begrenzend aufgefasst werden sollte. Die Zeichnungen sind nicht maßstabsgetreu und dienen lediglich für Veranschaulichungszwecke. Zur Klarheit sind die gleichen Elemente mit entsprechenden Bezugszeichen in den verschiedenen Zeichnungen versehen, falls nicht etwas anderes festgestellt wird.
  • Die Begriffe "haben", "enthalten", "aufweisen", "umfassen" und ähnliche Begriffe sind offene Begriffe, und diese Begriffe geben das Vorhandensein der festgestellten Strukturen, Elemente oder Merkmale an, schließen jedoch zusätzliche Elemente oder Merkmale nicht aus. Die unbestimmten Artikel und die bestimmten Artikel sollen sowohl den Plural als auch den Singular umfassen, falls sich aus dem Zusammenhang nicht klar etwas anderes ergibt.
  • Der Begriff "elektrisch verbunden" beschreibt eine permanente niederohmige Verbindung zwischen elektrisch verbundenen Elementen, beispielsweise einen direkten Kontakt zwischen den betreffenden Elementen oder eine niederohmige Verbindung über ein Metall und/oder einen hochdotierten Halbleiter. Der Begriff "elektrisch gekoppelt" umfasst, dass ein oder mehrere dazwischenliegende Elemente, die für eine Signalübertragung geeignet sind, zwischen den elektrisch gekoppelten Elementen vorgesehen sein können, beispielsweise Elemente, die steuerbar sind, um zeitweise eine niederohmige Verbindung in einem ersten Zustand und eine hochohmige elektrische Entkopplung in einem zweiten Zustand vorzusehen.
  • Die Figuren zeigen relative Dotierungskonzentrationen durch Angabe von "–" oder "+" nächst zu dem Dotierungstyp "n" oder "p". Beispielsweise bedeutet "n–" eine Dotierungskonzentration, die niedriger ist als die Dotierungskonzentration eines "n"-Dotierungsbereiches, während ein "n+"-Dotierungsbereich eine höhere Dotierungskonzentration hat als ein "n"-Dotierungsbereich. Dotierungsbereiche der gleichen relativen Dotierungskonzentration haben nicht notwendigerweise die gleiche absolute Dotierungskonzentration. Beispielsweise können zwei verschiedene "n"-Dotierungsbereiche die gleichen oder verschiedene absolute Dotierungskonzentrationen haben.
  • 1A bezieht sich auf eine rückwärts leitende Halbleitervorrichtung 500, wie einen RC-IGBT oder eine andere Halbleitervorrichtung einschließlich eines RC-IGBT.
  • Ein einkristallines Halbleitermaterial, beispielsweise Silizium (Si), Siliziumcarbid (SiC), Germanium (Ge), ein Silizium-Germanium-Kristall (SiGe), Galliumnitrid (GaN), Galliumarsenid (GaAs) oder ein anderer AIIIBV-Halbleiter bildet einen Halbleiterkörper 100 mit einer Vorderseitenoberfläche 101, die angenähert planar sein kann oder die durch eine Ebene definiert sein kann, die durch koplanare Oberflächenabschnitte aufgespannt ist, sowie einer hauptsächlich planaren Rückseitenoberfläche 102 parallel zu der Vorderseitenoberfläche 101.
  • Ein minimaler Abstand zwischen den ersten und Rückseitenoberflächen 101, 102 hängt von einer Spannungssperrfähigkeit ab, für die die Halbleitervorrichtung 500 ausgelegt ist. Beispielsweise kann der Abstand zwischen den Vorder- und Rückseitenoberflächen 101, 102 in einem Bereich von 90 µm bis 200 µm für eine Halbleitervorrichtung sein, die für eine Sperrspannung von etwa 1200 V ausgelegt ist. Andere Ausführungsbeispiele, die auf Halbleitervorrichtungen mit höheren Sperrfähigkeiten bezogen sind, können Halbleiterkörper 100 mit einer Dicke von einigen 100 µm vorsehen. Halbleitervorrichtungen mit niedrigen Sperrfähigkeiten können eine Dicke von 35 µm bis 90 µm haben.
  • In einer Ebene parallel zu der Vorderseitenoberfläche 101 kann der Halbleiterkörper 100 eine rechteckförmige Gestalt mit einer Randlänge in dem Bereich von einigen Millimetern haben. Eine Normale zu der Vorderseitenoberfläche 101 definiert eine vertikale Richtung, und Richtungen orthogonal zu der vertikalen Richtung sind horizontale oder laterale Richtungen.
  • Der Halbleiterkörper 100 umfasst einen Basisbereich 120 mit einer Driftzone 121 eines ersten Leitfähigkeitstyps. An der Vorder- bzw. Frontseite des Halbleiterkörpers 100 bilden steuerbare Zellen einen leitenden Kanal, der mit der Driftzone 121 in einem ersten Zustand der Halbleitervorrichtung 500 verbunden ist. Die steuerbaren Zellen können Transistorzellen TC eines RC-IGBT sein und erlauben es Ladungsträgern eines ersten Typs, in die Driftzone 121 in einem ersten Zustand der Halbleitervorrichtung 500 zu verlaufen, welcher einem vorwärts leitenden Modus einschließlich eines Transistormodus und eines IGBT-Modus entsprechen kann. Die Ladungsträger des ersten Typs sind Elektronen im Fall einer n-Typ-Driftzone 121 oder Löcher im Fall einer p-Typ-Driftzone 121.
  • Zusätzlich zu den Transistorzellen TC kann der Halbleiterkörper 100 Diodenzellen DC umfassen, die auch in der Vorderseite gebildet sein können. Die Diodenzellen DC injizieren Ladungsträger eines zweiten Typs in die Driftzone 121 in einem zweiten Zustand der Halbleitervorrichtung 500, welcher einem rückwärts leitenden Modus entsprechen kann. Die Ladungsträger des zweiten Typs können Löcher im Fall einer n-Typ-Driftzone 121 und Elektronen im Fall einer p-Typ-Driftzone 121 sein.
  • Eine Emitterschicht 130 ist sandwichartig zwischen dem Basisbereich 120 und einer Rückseitenelektrode 320 direkt angrenzend an die Rückseitenoberfläche 102 vorgesehen. Die Emitterschicht 130 grenzt direkt an die Rückseitenelektrode 320 an und kann direkt an die Driftzone 121 angrenzen. Gemäß anderen Ausführungsbeispielen können weitere dotierte Schichten oder Zonen, wie eine Feldstoppschicht, zwischen der Driftzone 121 und der Emitterschicht 130 gebildet sein.
  • Die Transistorzellen TC können IGFET-(Feldeffekttransistor mit isoliertem Gate-)Zellen mit einer Sourcezone des ersten Leitfähigkeitstyps und einer Bodyzone des zweiten Leitfähigkeitstyps, die die Sourcezone der jeweiligen Transistorzelle TC von der Driftzone 121 trennt, sein. Die Sourcezonen können elektrisch mit einem Emitteranschluss E der Halbleitervorrichtung 500 verbunden oder gekoppelt sein.
  • Gateelektroden der Transistorzellen TC können elektrisch mit einem Gateanschluss G verbunden oder gekoppelt sein und sind kapazitiv mit den Bodyzonen durch Gatedielektrika gekoppelt. Abhängig von einer an den Gateanschluss G angelegten Spannung kann ein in der Bodyzone der jeweiligen Transistorzelle TC gebildeter Inversionskanal einen Elektronenstrom durch die Transistorzelle TC erlauben derart, dass Majoritätsladungsträger in die Driftzone 121 durch die Transistorzelle TC in einem ersten Zustand der Halbleitervorrichtung 500 eintreten, welcher einen vorwärts leitenden Modus einschließlich eines Transistormodus und eines IGBT-Modus eines RC-IGBT oder einem Entsättigungsmodus von anderen Halbleitervorrichtungen entsprechen kann. Der Begriff Majoritätsladungsträger bezieht sich auf die Driftzone 121. Die Majoritätsladungsträger sind Elektronen im Fall einer n-Typ-Driftzone.
  • Die Diodenzellen DC können Diodenzonen des zweiten Leitfähigkeitstyps umfassen und können elektrisch mit dem Emitteranschluss E verbunden oder gekoppelt sein. Die Diodenzellen DC injizieren Minoritätsladungsträger in die Driftzone 121 in einem zweiten Zustand der Halbleitervorrichtung 500, wobei der zweite Zustand beispielsweise einem rückwärts leitenden Modus eines RC-IGBT oder einem Nicht-Entsättigungsmodus von anderen Halbleitervorrichtungen entsprechen kann. Die Minoritätsladungsträger sind Löcher im Falle einer n-Typ-Driftzone. Die Transistor- und Diodenzellen TC, DC können Planargatezellen mit planaren Gateelektroden, die außerhalb einer Kontur des Halbleiterkörpers 100 angeordnet sind, oder Trenchgatezellen mit Trenchelektroden, die sich in den Halbleiterkörper 100 erstrecken, sein. Beispielsweise können die Transistorzellen TC und die Diodenzellen DC in verschiedenen Halbleitermesas gebildet sein, die durch Trenchgatestrukturen getrennt sind, oder können sich längs der gleichen Halbleitermesa abwechseln.
  • Gesondert von der Driftzone 121 kann der Basisbereich 120 verschiedene weitere dotierte Schichten und Zonen umfassen, beispielsweise Barriereschichten, die die Plasmadichte an einer Seite des Basisbereiches 120 ausgerichtet zu den Transistor- und Diodenzellen TC, DC steigern, Feldstoppschichten zum Verhindern, dass ein elektrisches Feld die Emitterschicht 130 in einem Sperrzustand erreicht, eine Superübergangstruktur bzw. Superjunctionstruktur zum Steigern der Spannungssperrfähigkeiten bei einer vergleichsweise hohen Fremdstoffkonzentration in der Driftzone sowie gegendotierte Inseln des zweiten Leitfähigkeitstyps.
  • Eine Fremdstoff- bzw. Dotierstoffkonzentration in der Driftzone 121 kann graduell oder in Stufen mit zunehmendem Abstand zu der Vorderseitenoberfläche 101 wenigstens in Teilen in ihrer vertikalen Ausdehnung zunehmen oder abnehmen. Gemäß anderen Ausführungsbeispielen kann die Fremdstoffkonzentration in der Driftzone 121 angenähert gleichmäßig sein. Für auf Silizium beruhenden RC-IGBTs kann eine mittlere Fremdstoffkonzentration in der Driftzone 121 zwischen 5E12 cm–3 und 1E15 cm–3, bei spielsweise in einem Bereich von 1E13 cm–3 bis 1E14 cm–3 sein. Im Fall der auf SiC beruhenden Halbleitervorrichtung 500 kann eine minimale Fremdstoffkonzentration in der Driftzone 121 zwischen 5E14 cm–3 und 1E17 cm–3, beispielsweise im Bereich von 1E15 cm–3 bis 1E16 cm–3 sein.
  • Die Emitterschicht 130 umfasst wenigstens eine dritte Zone 133 des ersten Leitfähigkeitstyps in einem ersten Bereich (Pilotbereich) 619 und erste Zonen 131 des ersten Leitfähigkeitstyps sowie zweite Zonen 132 des zweiten Leitfähigkeitstyps in einem zweiten Bereich 611 (RC-Bereich, rückwärts-leitender Bereich) eines aktiven Gebietes 610, das die Transistor- und Diodenzellen TC, DC umfasst. Die ersten, zweiten und dritten Zonen 131, 132, 133 erstrecken sich jeweils von dem Basisbereich 120 zu der Rückseitenelektrode 320.
  • Gemäß dem dargestellten Ausführungsbeispiel grenzen die ersten, zweiten und dritten Zonen 131, 132, 133 direkt an die Driftzone 121 an. Gemäß anderen Ausführungsbeispielen können wenigstens einige oder jede der ersten, zweiten und dritten Zonen 131, 132, 133 direkt an eine Feldstoppschicht angrenzen, die sandwichartig zwischen der Driftzone 121 und der Emitterschicht 130 gelegen ist.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann eine mittlere Nettofremdstoffkonzentration in den ersten, zweiten und dritten Zonen 131, 132, 133 ausreichend hoch sein, um einen ohmschen Kontakt mit dem Material der Rückseitenelektrode 320 direkt angrenzend an die Rückseitenoberfläche 102 zu gewährleisten, und hängt von dem Halbleitermaterial, dem Material der Rückseitenelektrode 320 sowie dem Leitfähigkeitstyp bzw. Leitungstyp der jeweiligen Zone ab. Beispielsweise kann in einem Fall, in welchem der Halbleiterkörper 100 auf Silizium beruht, eine mittlere Fremdstoffkonzentration der ersten, zweiten und dritten Zonen 131, 132, 133 wenigstens 5E16 cm–3 für p-Typ-Zonen, bei spielsweise wenigstens 1E18 cm–3, und 1E18 cm–3 für n-Typ-Zonen, beispielsweise wenigstens 6E19 cm–3 sein.
  • Die Rückseitenelektrode 320 kann einen Kollektoranschluss C der Halbleitervorrichtung 500 bilden oder elektrisch mit einem solchen verbunden sein.
  • Die ersten und zweiten Zonen 131, 132 wechseln sich in dem RC-Bereich 611 des aktiven Gebietes 610 ab. Eine laterale Ausdehnung der dritten Zone 133 definiert das erste Gebiet 619.
  • In einem vorwärts leitenden Zustand der Halbleitervorrichtung 500 in den Transistor- und/oder IGBT-Moden hat die dritte Zone 133 eine niedrigere mittlere Emitterwirksamkeit bzw. -effizienz als die zweiten Zonen 132. Die geringere mittlere Emitterwirksamkeit kann durch eine lokal gesteigerte Nettofremdstoffkonzentration in der Driftzone 121 innerhalb des ersten Bereiches 619 bezüglich entsprechenden Teilen der Driftzone 121 in der vertikalen Projektion der zweiten Zonen 132 oder durch eine geringere effektive mittlere Nettofremdstoffdosis in den dritten Zonen 133 bezüglich der zweiten Zonen 132 oder durch beides realisiert sein. Gemäß dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die mittlere Nettofremdstoffdosis in der dritten Zone 133 höchstens 75% der mittleren Nettofremdstoffdosis in den zweiten Zonen 132.
  • Die dritte Zone 133 hat eine größere laterale Ausdehnung in einer Ebene parallel zu der zweiten Oberfläche 102 als irgendeine der zweiten Zonen 132. Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist eine minimale Breite der dritten Zone 133 wenigstens zweimal, beispielsweise wenigstens fünfmal so groß wie der minimale Abstand zwischen benachbarten ersten Zonen 131, die durch eine der zweiten Zonen 132 in dem zweiten Bereich 611 getrennt sind.
  • Für die folgende Beschreibung wird angenommen, dass die Halbleitervorrichtung 500 ein n-Kanal-RC-IGBT ist, wobei der erste Leitfähigkeitstyp der n-Typ ist und der zweite Leitfähigkeitstyp der p-Typ ist. Äquivalente Überlegungen gelten für RC-IGBTs, bei denen der erste Leitfähigkeitstyp der p-Typ und der zweite Leitfähigkeitstyp der n-Typ ist.
  • In einem Vorwärtsmodus der Halbleitervorrichtung 500 liegt eine positive Spannung zwischen den Kollektor- und den Emitteranschlüssen C, E. Die Halbleitervorrichtung 500 ist in einem vorwärts sperrenden Modus, solange eine an den Gateanschluss G angelegte Gatespannung unterhalb einer Schwellenspannung ist, bei welcher Inversionskanäle in den Transistorzellen TC gebildet werden. Wenn die Gatespannung die Schwellenspannung überschreitet, bildet die jeweilige Transistorzelle TC einen Inversionskanal, und Elektronen treten in die Driftzone 121 durch die Transistorzelle TC in einem vorwärts leitenden Modus der Halbleitervorrichtung 500 ein.
  • In dem vorwärts leitenden Modus ist der RC-IGBT 500 in einem Transistormodus, solange der Einschaltstrom ein unipolarer Strom ist, der auf durch die Transistorkanäle eintretenden Elektronen beruht und an den ersten Zonen 131 vom n-Typ entladen ist. Nahe zu den zweiten Zonen 132 und den dritten Zonen 133 hat der lokale Elektronenfluss eine laterale Komponente, die mit zunehmendem Elektronenstrom steigend die pn-Übergänge zwischen der Driftzone 121 auf der einen Seite und den zweiten Zonen 132 vom p-Typ und dritten Zonen 133 auf der anderen Seite vorwärts vorspannt. Ein sich ergebender Spannungsabfall an dem jeweiligen pn-Übergang ist umso höher, je länger ein Abstand zu den ersten Zonen 131 ist. Bei einem ausreichend hohen Elektronenstrom ist ein Spannungsabfall in der Mitte der dritten Zone 133 vom p-Typ ausreichend hoch, um eine Injektion von Löchern in die Driftzone 121 zu beginnen. Die Löcher tragen zu dem Strom durch die Driftzone 121 bei. Mit zunehmendem Strom nimmt der Spannungsabfall weiter zu, und die Lochinjektion breitet sich über größere Teile der dritten Zone 133 aus und beginnt schließlich auch in den zweiten Zonen 132, was einen bipolaren Strom durch die Driftzone 121 erlaubt. Die Halbleitervorrichtung 500 wechselt in den IGBT-Modus mit geringerem Einschaltwiderstand als in dem Transistormodus.
  • In dem RC-Modus liegt eine negative Spannung zwischen den Kollektor- und Emitteranschlüssen C, E. Die ersten Zonen 131 injizieren Elektronen, und Diodenzonen der Diodenzellen DC und/oder Bodyzonen der Transistorzellen TC können Löcher in die Driftzone 121 injizieren, um einen bipolaren Strom bei niedrigem Vorwärtswiderstand zu erzeugen.
  • Aufgrund des geringeren Einschalt- bzw. Durchlasswiderstandes in dem IGBT-Modus sind RC-IGBTs typischerweise derart ausgelegt, dass sie von dem Transistormodus zu dem IGBT-Modus bei möglichst niedrigen Einschaltströmen schalten. Je größer eine p-Typ-Zone in der Emitterschicht 130 ist, desto länger ist ein lateraler Abstand, den die Elektronen vor der p-Typ-Zone zu fließen haben, und desto kleiner ist ein Einschaltstrom, der ausreicht, um eine Lochinjektion auszulösen. Weite bzw. breite p-Typ-Zonen in der Emitterschicht 130, wie beispielsweise die dritte Zone 133, unterstützen einen schnellen Übergang zu dem IGBT-Modus bei niedrigen Strömen. Andererseits können große Abstände zwischen n-Typ-Zonen in der Emitterschicht 130 verhindern, dass ein Rückwärts- bzw. Rückstrom effektiven Gebrauch von dem gesamten Volumen der Driftschicht 121 in dem RC-Modus macht.
  • In der Halbleitervorrichtung 500 ist die weite dritte Zone 133 wirksam als eine Zündinsel und gewährleistet, dass die Halbleitervorrichtung 500 von dem Transistormodus zu dem IGBT-Modus bei niedrigen Einschaltströmen wechselt, da doch ein kleiner Strom genügt, um eine Injektion von Löchern in der Mitte der dritten Zone 133 auszulösen. Andererseits sind vergleichsweise dicht angeordnete erste Zonen 131 vom n-Typ in dem zweiten Bereich 611 außerhalb des ersten Bereiches 619 ausreichend eng bzw. dicht zueinander derart, dass ein genügend dichtes Ladungsträgerplasma in dem zweiten Bereich 611 in dem RC-Modus erzeugt wird. Insbesondere mit den vergleichsweise dicht angeordneten ersten Zonen 113 vom n-Typ wird der Rückwärtsstrom in dem RC-Modus in einem solchen Ausmaß daran gehindert, längs einer lateralen Richtung zu fließen, dass ein Hochspannungsabfall über der Driftzone 121 zu der gleichen Zeit eintritt, wenn ein großes Volumen mit dem Ladungsträgerplasma geflutet wird, was in einem ungünstigeren oder schlechteren Ausgleich bzw. Abgleich zwischen dem Vorwärtsspannungsabfall der Rückwärtsdiode und der Erholungsladung der Rückwärtsdiode resultiert.
  • Die reduzierte Lochemitterwirksamkeit der dritten Zone 133 bezüglich der Lochemitterwirksamkeit der zweiten Zonen 132 kompensiert wenigstens teilweise eine stärkere Lochinjektion in dem ersten Bereich 619 in dem IGBT-Modus aufgrund des Fehlens der n-Typ-Zonen 131 in dem ersten Bereich 619. Die reduzierte Emitterwirksamkeit resultiert in einem homogeneren Ladungsträgerplasma und einer homogeneren Stromdichteverteilung in dem Basisbereich 120 unter dem ersten Bereich 619 und dem zweiten Bereich 611. Mit einem homogeneren Ladungsträgerplasma und einer homogeneren Stromdichteverteilung ist die Temperaturverteilung gleichmäßiger und es kann erlaubt werden, dass ein höherer Gesamteinschaltstrom fließt, bevor eine Temperatur in dem Halbleiterkörper 100 lokal eine tolerierbare maximale Temperatur überschreitet.
  • Hinsichtlich einer Referenzhalbleitervorrichtung mit der gleichen Fremdstoffkonzentration in den zweiten Zonen 132 und der dritten Zone 133 kann ein höherer Nennstrom für die Halbleitervorrichtung 500 bei vergleichsweise niedrigem nachteilhaftem Einfluss auf andere Vorrichtungsparameter angegeben bzw. spezifiziert werden, wobei der Nennstrom der maximale kontinuierliche Strom ist, den die Halbleitervorrichtung 500 aushalten kann, ohne irreversibel beschädigt zu werden.
  • In dem Ausführungsbeispiel von 1A reduziert die geringere mittlere Nettoimplantationsdosis in der dritten Zone 133 in Bezug auf die zweiten Zonen 132 die Lochemitterwirksamkeit in dem IGBT-Modus. Andere Ausführungsbeispiele können eine Zone mit lokal gesteigerter mittlerer Netto-n-Typ-Fremdstoffdosis oder -konzentration in dem ersten Bereich 619 der Driftzone 121 vorsehen.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die mittlere Nettofremdstoffdosis in der kompletten dritten Zone 133 höchstens 0,8-mal so hoch wie in den zweiten Zonen 132, beispielsweise höchstens 0,7-mal so hoch. Die mittlere Nettofremdstoffdosis in den zweiten Zonen ist wenigstens 1,25-mal und höchstens sechsmal so hoch wie in den dritten Zonen 133. Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die mittlere Nettofremdstoffdosis in den zweiten Zonen 132 wenigstens zweimal so hoch und höchstens dreimal so hoch wie in den dritten Zonen 133 sein.
  • Die Halbleitervorrichtung 500 der 1B ist ein RC-IGBT, der sich von dem RC-IGBT von 1A dadurch unterscheidet, dass die Emitterschicht 130 nicht direkt an die Driftzone 121 angrenzt. Stattdessen trennt eine Feldstoppschicht 128 des ersten Leitfähigkeitstyps die Driftzone 121 von der Emitterschicht 130. Eine mittlere Nettofremdstoffkonzentration in der Feldstoppschicht 128 ist wenigstens fünfmal so hoch wie die mittlere Nettofremdstoffkonzentration in der Driftzone 121. Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die mittlere Nettofremdstoffkonzentration in der Feldstoppschicht 128 in einem Be reich von 2E14 cm–3 bis 1E17 cm–3. Gemäß weiteren Ausführungsbeispielen kann der zweite Bereich 611 gegendotierte Inseln in der vertikalen Projektion der ersten Zonen 131 umfassen.
  • Die 2A und 2B sowie die 3A bis 3C beziehen sich auf verschiedene Ausführungsbeispiele betreffend Modifikationen bzw. Abwandlungen der dritten Zone 133.
  • Gemäß den Ausführungsbeispielen der 2A und 2B umfasst die dritte Zone 133 wenigstens einen ersten Zonenabschnitt 133a, der eine Nettofremdstoffdosis hat, die höchstens 80% der Nettofremdstoffdosis in den zweiten Zonen 132 beträgt. Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel beträgt die Nettofremdstoffdosis der ersten Zonenabschnitte 133a höchstens 50% der Nettofremdstoffdosis der zweiten Zonen 132.
  • Die dritte Zone 133 umfasst weiterhin zweite dritte Zonenabschnitte 133b mit einer höheren Nettofremdstoffdosis als die ersten dritten Zonenabschnitte 133a und enger bzw. dichter zu der Nettofremdstoffdosis in den zweiten Zonen 132. Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die Nettofremdstoffdosis der zweiten Zonenabschnitte 133b die gleiche oder nahezu die gleiche sein wie in den zweiten Zonen 132.
  • Einer der zweiten Zonenabschnitte 133b kann direkt an diejenige erste Zone 131 angrenzen, die direkt an die dritte Zone 133 angrenzt. Gemäß einem Ausführungsbeispiel hat ein direkt an eine der ersten Zonen 131 angrenzender zweiter Zonenabschnitt 133b eine Breite von höchstens fünfmal einer Summe der mittleren Breite der ersten Zonen 131 und einer mittleren Breite der zweiten Zonen 132.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel haben die ersten Zonenabschnitte 133a eine erste laterale Abmessung in der gleichen Größenordnung wie die zweite laterale Abmessung orthogonal zu der ersten lateralen Richtung, beispielsweise Polygone, wie Rechtecke oder Quadrate mit oder ohne gerundete Ecken, Kreise, Ellipsen, Ovale oder Ringe, eingebettet in einen zusammenhängenden zweiten Zonenabschnitt 133b. Beispielsweise können die zweiten Zonenabschnitte 133b ein regelmäßiges Gitter bilden, wobei die ersten Zonenabschnitte 133a in den Maschen des Gitters oder umgekehrt angeordnet sind. Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel sind die ersten Zonen 131 in dem zweiten Bereich 611 und die ersten Zonenabschnitte 133a in verschiedenen Teilen des gleichen regelmäßigen Musters wie eine Matrix angeordnet.
  • In 2A ist eine Teilung (Mitte-zu-Mitte-Abstand) der ersten Zonenabschnitte 133a gleich zu einer Teilung der ersten Zonen 131 längs der gleichen lateralen Richtung, wobei eine Breite der ersten dritten Zonenabschnitte 133a kleiner als, gleich wie oder größer als die Breite der ersten Zonen 131 bezüglich der gleichen lateralen Richtung sein kann.
  • Die Halbleitervorrichtung 500 von 2B ist ein weiterer RC-IGBT, der eine von der Emitterschicht 130 beabstandete Feldstoppschicht 128 umfasst. Eine die Emitterschicht 130 von der Feldstoppschicht 128 trennende Abstandshalter- bzw. Spacerschicht 129 hat den ersten Leitfähigkeitstyp und kann eine Fremdstoffkonzentration ähnlich oder gleich zu der mittleren Nettofremdstoffkonzentration der Driftzone 121 haben. Die Abstandshalterschicht 129 kann eine teilweise Kompensation von Teilen der Emitterschicht 130 und der Feldstoppschicht 128 reduzieren oder verhindern. Die 3A bis 3C sind horizontale Schnittdarstellungen von Halbleitervorrichtungen 500, deren dritte Zonen 133 erste Zonenabschnitte 133a, die in der longitudinalen Projektion von streifenförmigen ersten Zonen 131 in dem zweiten Bereich 611 gebildet sind, sowie zweite Zonenabschnitte 133b, die eine höhere Fremdstoffkonzentration als die ersten Zonenabschnitte 133a haben, umfassen.
  • In 3A grenzen die zweiten Zonenabschnitte 133b direkt an die zweiten Zonen 132 an und erstrecken sich in der longitudinalen Projektion der zweiten Zonen 132. Die zweiten Zonen 132 und die zweiten Zonenabschnitte 133b können die gleiche Fremdstoffkonzentration oder Nettofremdstoffdosis haben und können zwei direkt angrenzende Abschnitte einer zusammenhängenden Struktur darstellen. Die ersten Zonenabschnitte 133a erstrecken sich in der longitudinalen Projektion der streifenförmigen ersten Zonen 131. Die ersten Zonenabschnitte 133a und die ersten Zonen 131 können die gleiche Breite haben. Demgemäß können die zweiten Zonen 132 und die zweiten Zonenabschnitte 133b die gleiche Breite haben. Eine gleiche Implantationsmaske in Kombination mit einer zwischen den ersten Bereichen 619 und den zweiten Bereichen 611 unterscheidenden Maske können verwendet werden, um die ersten Zonen 131 sowie die ersten Zonenabschnitte 133a zu definieren. Ein laterales Muster bzw. eine laterale Struktur des Lochstromflusses und die Lochverteilung sind ähnlich in dem RC und ersten Bereichen 611, 619, abgesehen davon, dass die lokale Lochstromdichte mehr hervorgehobene Minima über den ersten Zonen 131 als über den ersten Zonenabschnitten 133a hat.
  • In 3B sind die ersten Zonenabschnitte 133a in der longitudinalen Projektion der ersten Zonen 131 angeordnet, wobei Teile der zweiten Zonenabschnitte 133b die ersten Zonen 131 von den ersten Zonenabschnitten 133a trennen. Der Abstand zwischen den ersten Zonen 131 und den ersten Zonenabschnitten 133a kann größer sein als die Breite der ersten Zonen 131. Gemäß einem Ausführungsbeispiel beträgt der Abstand zwischen den ersten Zonen 131 und den ersten Zonenabschnitten 133a höchstens fünfmal die Teilung der ersten Zonen 131 in dem zweiten Bereich 611.
  • Die Halbleitervorrichtung 500 von 3C umfasst erste Zonenabschnitte 133a, die in der longitudinalen Projektion der streifenförmigen ersten Zonen 131 in den ersten Bereich 619 angeordnet sind. In einer zweiten lateralen Richtung orthogonal zu der longitudinalen bzw. Längsausdehnung ist eine Teilung der ersten Zonenabschnitte 133a gleich zu der Teilung der ersten Zonen 131 in dem zweiten Bereich 611. Die Breite der ersten Zonenabschnitte 133a ist größer als die Breite der ersten Zonen 131. Die reduzierte Breite des zweiten Zonenabschnittes 133b bezüglich der zweiten Zonen 132 und die sich ergebende reduzierte Lochinjektion kann wenigstens teilweise die zusätzliche Lochinjektion in den ersten Zonenabschnitten 133a bezüglich der ersten Zonen 131, wo keine Lochinjektion stattfindet, kompensieren. Als ein Ergebnis kann ein Muster der Lochverteilung in einem Teil der Driftzone 121, zugeordnet zu dem ersten Bereich 619, genauer dem Muster der Lochdichteverteilung in einem Teil der Driftzone 121, zugeordnet zu dem zweiten Bereich 611, in dem IGBT-Modus folgen.
  • Die 4A und 4B beziehen sich auf Halbleitervorrichtungen 500, wobei die Lochemitterwirksamkeit bzw. -effizienz einer dritten Zone 133 in einem ersten Bereich 619 durch eine Modifikation bzw. Änderung der Fremdstoffkonzentration in Teilen des Basisbereiches 120 nahe bzw. eng zu der Emitterschicht 130 reduziert ist.
  • In 4A umfasst die Halbleitervorrichtung 500 eine dritte Zone 133, die die gleiche Fremdstoffdosis wie die zweiten Zonen 132 in dem zweiten Bereich 611 oder eine Nettofremdstoffdosis hat, die unter die Nettofremdstoffdosis der zweiten Zonen 132 um weniger als 20% fällt. Eine Feldstoppzone 128a, die eine Nettofremdstoffkonzentration von wenigstens zweimal, beispielsweise wenigstens fünfmal so hoch wie die Driftzone 121 hat, ist wenigstens in einem Teil des ersten Bereiches 619 gebildet und fehlt wenigstens in der vertikalen Projektion der zweiten Zonen 132 in dem zweiten Bereich 611. Gemäß dem dargestellten Ausführungsbeispiel fehlt die Feldstoppzone 128a in dem kompletten zweiten Bereich 611 bzw. ist dort abwesend. In dem IGBT-Modus reduziert die Feldstoppzone 128a selektiv eine Lochemitterwirksamkeit der dritten Zone 133 bezüglich der Lochemitterwirksamkeit der zweiten Zonen 132 derart, dass eine Lochverteilung in der Driftzone 121 homogener ist.
  • Die Halbleitervorrichtung 500 von 4B umfasst eine erste Feldstoppzone 128a, die teilweise oder vollständig in dem ersten Bereich 619 gebildet ist, und eine zweite Feldstoppzone 128b, die teilweise oder vollständig in dem zweiten Bereich 611 gebildet ist.
  • Die erste Feldstoppzone 128a kann exklusiv in einem Teil des ersten Bereiches 619 entfernt zu dem zweiten Bereich 611 gebildet sein, kann vollständig in dem zweiten Bereich 611 fehlen bzw. dort abwesend sein oder kann wenigstens mit der äußersten ersten Zone 131 des zweiten Bereiches 611 überlappen. Die zweite Feldstoppzone 128b kann exklusiv in dem zweiten Bereich 611 gebildet sein, kann von dem ersten Bereich 619 beabstandet sein oder kann mit dem ersten Bereich 619 überlappen. Eine mittlere Nettofremdstoffdosis in der ersten Feldstoppzone 128a ist wenigstens zweimal, beispielsweise dreimal oder fünfmal so hoch wie in der zweiten Feldstoppzone 128b. Der gemusterte bzw. strukturierte Feldstopp der 4A und 4B kann mit der reduzierten mittleren Fremdstoffdosis in der dritten Zone 133 kombiniert werden, wie dies anhand von 1A beschrieben ist.
  • Der Effekt der Ausführungsbeispiele ist weit unabhängig von strukturellen Einzelheiten der Transistor- und Diodenzellen TC, DC. 5 zeigt einen ersten Bereich mit reduzierter Emitterwirksamkeit in Kombination mit einem von zahlreichen möglichen Ausführungsbeispielen für Transistor- und Diodenzellen TC, DC.
  • Die Halbleitervorrichtung 500 von 5 ist ein RC-IGBT mit Trenchgates. Hinsichtlich Einzelheiten des Basisbereiches 120 und der epitaktischen Schicht 130 wird Bezug genommen auf die Beschreibung der vorangehenden Figuren.
  • Vergrabene Elektrodenstrukturen 210 der Transistorzellen TC erstrecken sich von der ersten Oberfläche 101 in den Halbleiterkörper 100. Dielektrische Auskleidungen 205 trennen die vergrabenen Elektrodenstrukturen 210 von dem Halbleitermaterial des Halbleiterkörpers 100. Die vergrabenen Elektrodenstrukturen 210 können parallele Streifen sein, die in einem regelmäßigen Muster angeordnet sind. Gemäß anderen Ausführungsbeispielen können die lateralen Querschnittsgebiete der vergrabenen Elektrodenstrukturen 210 Kreise, Ellipsoide, Ovale oder Rechtecke, d.h. Quadrate, mit oder ohne gerundete Ecken, oder Ringe sein. Beispielsweise können zwei oder drei vergrabene Elektrodenstrukturen 210 eine Anordnung mit zwei oder drei konzentrischen Ringen bilden, wobei die Ringe Kreise, Ellipsoide, Ovale oder Rechtecke, beispielsweise Quadrate mit gerundeten Ecken, sein können.
  • Jede Transistorzelle TC kann zwischen zwei benachbarten vergrabenen Elektrodenstrukturen 210 oder innerhalb einer ringförmigen vergrabenen Elektrodenstruktur 210 gebildet sein. Der Halbleiterkörper 100 kann eine Vielzahl von angenähert identischen Transistorzellen TC umfassen, die in regelmäßigen Mustern in einem oder mehreren Zellarrays bzw. einer oder mehreren Zellanordnungen vorgesehen sind. In jeder Transistorzelle TC kann sich eine Bodyzone 115 des zweiten Leitfähigkeitstyps zwischen den zwei benachbarten vergrabenen Elektrodenstrukturen 210 oder innerhalb der ringförmigen vergrabenen Elektrodenstruktur 210 erstrecken. Die Bodyzone 115 bildet einen pn-Übergang mit der Driftzone 121. In jeder Transistorzelle TC können sich wenigstens eine, beispielsweise zwei Sourcezonen 110 des ersten Leitfähigkeitstyps von der ersten Oberfläche 101 in den Halbleiterkörper 100 erstrecken.
  • Die Bodyzonen 115 können wenigstens eine, beispielsweise zwei Kontaktzonen 115x des zweiten Leitfähigkeitstyps umfassen. Die Kontaktzonen 115x sind zwischen den Sourcezonen 110 und verbleibenden Teilen der Bodyzone 115 außerhalb der Kontaktzonen 115x gebildet und grenzen direkt an die Sourcezonen 110 an. Eine maximale Nettofremdstoffkonzentration in den Kontaktzonen 115x ist merklich höher als eine maximale Nettofremdstoffkonzentration in den verbleibenden Teilen der Bodyzonen 115 außerhalb der Kontaktzonen 115x. Beispielsweise überschreitet die maximale Nettofremdstoffkonzentration in den Kontaktzonen 115x wenigstens zehnmal die maximale Nettofremdstoffkonzentration in den verbleibenden Teilen der Bodyzonen 115. Die Kontaktzonen 115x können aus einem Implantationsprozess resultieren, der zusätzlich zu der Bildung der Bodyzonen 115 vorgesehen ist, und reduzieren die Gefahr von Latch-up-Effekten.
  • Jede Sourcezone 110 bildet einen pn-Übergang mit den Bodyzonen 115, die Kontaktzonen 115x umfassen oder nicht umfassen können. Die Sourcezonen grenzen direkt an die dielektrische Auskleidung 205 an. Die Kontaktzonen 115x können sich tiefer in den Halbleiterkörper 100 als die Sourcezonen 110 erstrecken.
  • Vergrabene Elektrodenstrukturen 210, die direkt an die Transistorzellen TC angrenzen, sehen isolierte Gateelektroden Ga vor. Ein an die isolierten Gateelektroden Ga angelegtes Potential steuert eine Minoritätsladungsträgerverteilung in Kanalteilen der Bodyzonen 115, wobei die Kanalteile an die isolierten Gateelektroden Ga zwischen den Sourcezonen 110 und der Driftzone 121 angrenzen. Wenn in einem Vorwärtsmodus das an die isolierten Gateelektroden Ga angelegte Gatepotential eine vorbestimmte Schwellenspannung überschreitet, werden Inversionskanäle des ersten Leitfähigkeitstyps in den Bodyzonen 115 längs der isolierten Gateelektroden Ga gebildet, und ein Einschaltstrom fließt zwischen den Sourcezonen 110 und der Emitterschicht 130. Andere vergrabene Elektrodenstrukturen 210 können Hilfselektroden Y und Feldelektroden F vorsehen.
  • Durch die Transistorzellen TC treten Majoritätsladungsträger in die Driftzone 121 in einem vorwärts leitenden Modus ein. Wo Bodyzonen 115 oder Kontaktzonen 115x an die Vorderseitenoberfläche 101 oder einen Kontakttrench angrenzen, können erste Diodenzellen DC1 gebildet werden, die Minoritätsladungsträger in dem RC-Modus in die Driftzone 121 injizieren. Die Bodyzonen 115 sind wirksam als Diodenzonen der ersten Diodenzellen DC1, wie dies anhand von 1A erläutert ist.
  • Der Halbleiterkörper 100 kann wenigstens eine weitere Diodenzelle DC2 und/oder wenigstens einen Abstandshalterbereich zwischen den Transistor- und Diodenzellen TC, DC1, DC2 umfassen.
  • Jeder Abstandshalterbereich kann zwei benachbarte Diodenzellen DC1, DC2 trennen oder kann zwischen einer Transistorzelle TC und einer Diodenzelle DC1, DC2 gebildet sein.
  • In jeder zweiten Diodenzelle DC2 ist eine Anodenzone 116 des zweiten Leitfähigkeitstyps zwischen zwei benachbarten vergrabenen Elektrodenstrukturen 210 oder innerhalb einer ringförmigen vergrabenen Elektrodenstruktur 210 zwischen der ersten Oberfläche 101 und der Driftzone 121 gebildet. Jede Anodenzone 116 bildet einen pn-Übergang mit der Driftzone 121. Die Anodenzonen 116 sind wirksam als Diodenzonen der zweiten Diodenzellen DC2, wie dies oben anhand von 1A erläutert ist.
  • In jedem Abstandshalterbereich kann sich eine floatende bzw. potentialfreie Zone 119 des zweiten Leitfähigkeitstyps zwischen benachbarten vergrabenen Elektrodenstrukturen 210 oder innerhalb einer ringförmigen vergrabenen Elektrodenstruktur 210 von der ersten Oberfläche 101 in den Halbleiterkörper 100 erstrecken.
  • Kontaktstrukturen 315, die sich durch Öffnungen einer dielektrischen Schicht 220 erstrecken, verbinden elektrisch eine Vorderseitenelektrode 310 mit den Sourcezonen 110 der Halbleiterzellen TC, den Bodyzonen 115 der ersten Diodenzellen DC1 und den Anodenzonen 116 der zweiten Diodenzellen DC2. Die erste dielektrische Struktur 220 kann dielektrisch die Vorderseitenelektrode 310 von den floatenden Zonen 119 in dem Halbleiterkörper 100 und den vergrabenen Elektrodenstrukturen 210 isolieren. Die Vorderseitenelektrode 310 kann einen Emitteranschluss E bilden oder kann elektrisch mit einem solchen verbunden oder gekoppelt sein. Die Rückseitenelektrode 320 kann einen Kollektoranschluss C bilden oder kann elektrisch mit einem solchen gekoppelt oder verbunden sein.
  • Jede der Vorder- oder Rückseitenelektroden 310, 320 kann aus Aluminium (Al), Kupfer (Cu) oder Legierungen von Aluminium oder Kupfer, beispielsweise AlSi, AlCu oder AlSiCu, bestehen oder diese Stoffe als Hauptbestandteil bzw. Hauptbestandteile enthalten. Gemäß anderen Ausführungsbeispielen kann die Rückseitenelektrode 320 eine, zwei, drei oder mehr Unterschichten enthalten, wobei jede Unterschicht als einen Hauptbestandteil wenigstens einen Stoff aus Nickel (Ni), Titan (Ti), Vanadium (V), Silber (Ag), Gold (Au), Wolfram (W), Platin (Pt) und Palladium (Pd) enthält. Beispielsweise kann eine Unterschicht ein Metallnitrid oder eine Metalllegierung enthalten, die Ni, Ti, V, Ag, Au, W, Pt und/oder Pd enthält.
  • Das Material der Gateelektrodenstrukturen 210 kann hochdotiertes polykristallines Silizium sein. Gemäß anderen Ausführungsbeispielen sind die Gateelektrodenstrukturen 210 geschichtete Strukturen mit einer Metall oder eine Metallverbindung enthaltenden Schicht.
  • Die 6A bis 6C beziehen sich auf ein Verfahren zum Bilden einer Emitterschicht mit ersten Zonen eines ersten Leitfähigkeitstyps, stark dotierten zweiten Zonen des zweiten Leitfähigkeitstyps und weniger stark dotierten dritten Zonen des zweiten Leitfähigkeitstyps. In den Figuren ist der erste Leitfähigkeitstyp der n-Typ, und der zweite Leitfähigkeitstyp ist der p-Typ. Äquivalente Überlegungen gelten für die ersten Zonen des p-Typ und zweite Zonen des n-Typs.
  • 6A bezieht sich auf ein Halbleitersubstrat 500a, das ein Halbleiterwafer aus einem einkristallinen Halbleitermaterial, beispielsweise Silizium (Si), Germanium (Ge), einem Silizium-Germanium-(SiGe-)Kristall, Siliziumcarbid (SiC), Galliumnitrid (GaN), Galliumarsenid (GaAs) oder irgendein anderer AIIIBV-Halbleiter sein kann.
  • Das Halbleitersubstrat 500a kann einen Halbleiterteil 100a mit einer ersten Oberfläche 101a und einer zweiten Oberfläche 102a parallel zu der ersten Oberfläche 101a umfassen. Der Halbleiterteil 100a kann eine schwach dotierte n-Typ-Driftzone 121a und optional eine stärker dotierte Sockelschicht 130a, die die Driftschicht 121a von der zweiten Oberfläche 102a trennt, enthalten.
  • Die Sockelschicht 130a kann ein Basissubstrat sein, das aus einem Silizium-Ingot bzw. -Barren erhalten ist, und die Driftschicht 121a kann eine epitaktische Schicht sein, die durch Epitaxie auf der Sockelschicht 130a gewachsen ist. Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel kann der vollständige bzw. komplette Halbleiterteil 100a von einem Silizium-Ingot erhalten sein. In diesem Fall ist die Sockelschicht 130a der an die zweite Oberfläche 102a angrenzende niedrigere Teil des Halbleiterteiles 100a.
  • Teile der Transistor- und Diodenzellen TC, DC können längs der ersten Oberfläche 101a ausgerichtet gebildet sein.
  • Im Verlauf eines ersten Implantationsprozesses werden p-Typ-Fremdstoffe 401 durch die zweite Oberfläche 102a in einen Teil der Sockelschicht 130a direkt angrenzend an die zweite Oberfläche 102a implantiert.
  • 6B zeigt eine Implantationsschicht 130b, die durch die ersten Fremdstoffe 401 gebildet ist, welche lokal die n-Typ-Fremdstoffe der Sockelschicht 130a überkompensieren. Ein verbleibender Teil der Sockelschicht 130a kann eine Feldstoppschicht 128a bilden, welcher die Driftschicht 121a von der Implantationsschicht 130b trennt.
  • Eine erste Maskenschicht wird auf der zweiten Oberfläche 102a aufgetragen bzw. abgeschieden und durch Lithographie gemustert bzw. strukturiert, um eine erste Implantationsmaske 410 zu bilden. Die erste Implantationsmaske 410 bedeckt vollständig die ersten Bereiche 619 der zweiten Oberfläche 102a. In zweiten Bereichen 611 legen Öffnungen in der ersten Implantationsmaske 410 Teile der Implantationsschicht 130b frei. N-Typ-Fremdstoffe 411 werden in die Implantationsschicht 130b implantiert. Die n-Typ-Fremdstoffe überkompensieren lokal die p-Typ-Fremdstoffe der Implantationsschicht 130b in Abschnitten, die durch die Öffnungen in der ersten Implantationsmaske 410 freigelegt sind, um stark n+-dotierte erste Zonen 131 zu bilden.
  • Eine zweite Implantationsmaske 420 wird gebildet, die wenigstens in einem Teil die erste Implantationsmaske 410 von 6B auf der zweiten Oberfläche 102a ersetzt. Beispielsweise kann die erste Implantationsmaske 410 entfernt werden, eine zweite Maskenschicht kann aufgetragen bzw. abgeschieden und durch Lithographie gemustert bzw. strukturiert werden, um die zweite Implantationsmaske 420 zu bilden.
  • 6C zeigt die zweite Implantationsmaske 420, die vollständig Teile der zweiten Oberfläche 102a in dem ersten Bereich 619 und Teile der zweiten Oberfläche 102a, die den ersten Zonen 131 in dem zweiten Bereich 611 zugewiesen sind, bedeckt. Die Öffnungen in der zweiten Implantationsmaske 420 legen Teile der Implantationsschicht 130b zwischen den ersten Zonen 131 frei. P-Typ-Fremdstoffe 421 werden durch die Öffnungen in der zweiten Implantationsmaske 420 eingeführt, um stark dotierte zweite Zonen 132 vom p-Typ in dem zweiten Bereich 611 zu bilden.
  • Die Sequenz der Implantationen in den 6A bis 6C kann geändert werden. Beispielsweise kann der Schritt des Implantierens der p-Typ-Fremdstoffe 401 nach den anderen oben beschriebenen Schritten und nach einem nach den anderen Implantationsschritten durchgeführten Ausheilprozess vorgenommen werden. Der Ausheilschritt kann eine Temperatur von wenigstens 600°C oder wenigstens 800°C erreichen.
  • In einem Fall, in welchem die Dosis der p-Typ-Fremdstoffe 421 ausreichend niedrig ist, um nicht die n-Typ-Fremdstoffe 411 zu überkompensieren, kann die zweite Implantationsmaske 420 auch den vollständigen zweiten Bereich 611 freilegen.
  • Das Halbleitersubstrat 500a kann geschnitten oder gesägt werden, um eine Vielzahl von identischen Halbleitervorrichtungen 500 zu erhalten, wie diese beispielsweise anhand der 1A und 1B, 2A und 2B, 3A bis 3C und 5 beschrieben sind.
  • Die 7A und 7B beziehen sich auf ein Verfahren zum Bilden einer strukturierten bzw. gemusterten Emitterschicht durch zwei Implantationen.
  • Ausgehend von dem Halbleitersubstrat 500a der 6A und mittels einer ersten Implantationsmaske 410, wie diese anhand von 6B beschrieben ist, werden n-Typ-Fremdstoffe 411 durch die Öffnungen der ersten Implantationsmaske 410 implantiert, um die ersten Zonen 131 vom n-Typ zu bilden, wie dies in 7A gezeigt ist.
  • Die erste Implantationsmaske 410 kann durch eine zweite Implantationsmaske 420 mit ersten Öffnungen in dem ersten Bereich 619 und zweiten Öffnungen, die Teile der Sockelschicht 130a zwischen den ersten Zonen 131 in dem zweiten Bereich 611 freilegen, ersetzt werden. Die ersten Öffnungen in dem ersten Bereich 619 haben einen geringeren Gebiets- bzw. Flächenanteil bzw. -Bruchteil als die zweiten Öffnungen in dem zweiten Bereich 611. Beispielsweise können die ersten Öffnungen kleiner, beispielsweise schmaler als die zweiten Öffnungen oder spärlicher oder beides, nämlich kleiner und spärlicher, sein. P-Typ-Fremdstoffe 421 werden durch die ersten und zweiten Öffnungen in der zweiten Implantationsmaske 420 in die Sockelschicht 130a eingeführt.
  • 7B zeigt stark dotierte zweite Zonen 132 vom p-Typ, die zwischen den ersten Zonen 131 in dem zweiten Bereich 611 gebildet sind, und eine kontinuierliche dritte Zone 133 vom p-Typ mit schwach dotierten Abschnitten und stärker dotierten Abschnitten in dem ersten Bereich 619. Die Sequenz der Implantationen kann geändert werden.
  • 8A zeigt ein Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung. Eine Implantationsmaske wird auf einer Rückseitenoberfläche eines Halbleitersubstrates gebildet, wobei die erste Implantationsmaske frei von Öffnungen in einem ersten Bereich ist und Öffnungen außerhalb des ersten Bereiches aufweist (502). Fremdstoffe eines ersten Leitfähigkeitstyps werden durch die erste Implantationsmaske in eine Sockelschicht des Halbleitersubstrates direkt angrenzend an die Rückseitenoberfläche implantiert, um erste Zonen des ersten Leitfähigkeitstyps in der Sockelschicht zu bilden (504). Eine zweite Implantationsmaske wird auf der Rückseitenoberfläche gebildet, wobei in dem ersten Bereich ein Gebiets- bzw. Flächenbruchteil von Öffnungen in der zweiten Implantationsmaske geringer ist als außerhalb des ersten Bereiches (506). Fremdstoffe eines komplementären zweiten Leitfähigkeitstyps werden durch die zweite Implantationsmaske in die Sockelschicht implantiert, um in der Sockelschicht außerhalb des ersten Bereiches zweite Zonen eines zweiten Leitfähigkeitstyps, die die ersten Zonen trennen, und in dem ersten Bereich eine zusammenhängende dritte Zone des zweiten Leitfähigkeitstyps zu bilden, wobei die dritte Zone eine geringere mittlere Implantationsdosis als die zweiten Zonen hat (508).
  • 8B zeigt ein anderes Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung. Eine erste Implantationsmaske wird auf einer Rückseitenoberfläche eines Halbleitersubstrates gebildet, wobei die erste Implantationsmaske frei von Öffnungen in einem ersten Bereich ist und Öffnungen in einem zweiten Bereich außerhalb des ersten Bereiches aufweist (512). Fremdstoffe eines ersten Leitfähigkeitstyps werden durch die erste Implantationsmaske in eine Sockelschicht des Halbleitersubstrates direkt angrenzend an die Rückseitenoberfläche implantiert, um erste Zonen des ersten Leitfähigkeitstyps in der Sockelschicht zu bilden (514). Eine zweite Implantationsmaske, die frei von Öffnungen in dem ersten Bereich ist, wird auf der Rückseitenoberfläche gebildet (516). Fremdstoffe eines komplementären zweiten Leitfähigkeitstyps werden durch die zweite Implantationsmaske in die Sockelschicht implantiert, um innerhalb des zweiten Bereiches zweite Zonen des zweiten Leitfähigkeitstyps zu bilden, die die ersten Zonen trennen (518). Fremdstoffe des zweiten Leitfähigkeitstyps werden mit der Rückseitenoberfläche implantiert, die in dem ersten Bereich und dem zweiten Bereich, also beiden Bereichen, freiliegt (520). Ein Ausheilprozess kann nach dem Schritt des Implantierens von Fremdstoffen eines komplementären zweiten Leitfähigkeitstyps in die Sockelschicht und vor dem Schritt des Implantierens von Fremdstoffen des zweiten Leitfähigkeitstyps mit der in den ersten und zweiten Bereichen freiliegenden Rückseitenoberfläche durchgeführt werden, um innerhalb des zweiten Bereiches die ersten Zonen trennende zweite Zonen des zweiten Leitfähigkeitstyps zu bilden.
  • Obwohl spezifische Ausführungsbeispiele hier veranschaulicht und beschrieben sind, ist es für den Fachmann selbstverständlich, dass eine Vielzahl von alternativen und/oder äquivalenten Gestaltungen für die gezeigten und beschriebenen spezifischen Ausführungsbeispiele herangezogen werden kann, ohne von dem Bereich der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Diese Anmeldung soll jegliche Anpassungen oder Veränderungen der hier diskutierten spezifischen Ausführungsbeispiele abdecken. Daher ist beabsichtigt, dass diese Erfindung lediglich durch die Patentansprüche und deren Äquivalente begrenzt ist.

Claims (20)

  1. Halbleitervorrichtung, umfassend: eine Driftzone (121) eines ersten Leitfähigkeitstyps in einem Halbleiterkörper (100), steuerbare Zellen (TC), die gestaltet sind, um einen leitenden Kanal zu bilden, der mit der Driftzone (121) in einem ersten Zustand verbunden ist, und erste Zonen (131) eines ersten Leitfähigkeitstyps sowie zweite Zonen (132) und eine dritte Zone (133) eines komplementären, zweiten Leitfähigkeitstyps jeweils zwischen der Driftzone (121) und einer Rückseitenelektrode (320), wobei die dritte Zone (133) breiter ist und eine geringere mittlere Emitterwirksamkeit hat als die zweiten Zonen (132) und wobei die ersten, zweiten und dritten Zonen (131, 132, 133) direkt an die Rückseitenelektrode (320) angrenzen.
  2. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, bei der eine Mindestbreite der dritten Zone (133) wenigstens zweimal so groß wie ein Mindestabstand zwischen benachbarten ersten Zonen (131) ist, die durch eine der zweiten Zonen (132) getrennt sind.
  3. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, weiterhin umfassend: eine Feldstoppschicht (128) zwischen der Driftzone (121) und einer die ersten, zweiten und dritten Zonen (131, 132, 133) aufweisenden Emitterschicht (130), wobei eine maximale Nettofremdstoffkonzentration in der Feldstoppschicht (128) wenigstens fünfmal so hoch wie in der Driftzone (121) ist.
  4. Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der die dritte Zone (133) wenigstens einen ersten Zonenabschnitt (133a) aufweist und eine Nettofremdstoffdosis in den zweiten Zonen (132) wenigstens 1,3 mal so hoch wie in dem ersten Zonenabschnitt (133a) ist.
  5. Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der die dritte Zone (133) wenigstens einen ersten Zonenabschnitt (133a) aufweist und eine Nettofremdstoffdosis in den zweiten Zonen (132) höchstens sechsmal so hoch wie in dem ersten Zonenabschnitt (133a) ist.
  6. Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei der die dritte Zone (133) wenigstens einen ersten Zonenabschnitt (133a) aufweist und eine Nettofremdstoffdosis in den zweiten Zonen (132) wenigstens zweimal und höchstens dreimal so hoch wie in dem ersten Zonenabschnitt (133a) ist.
  7. Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, bei der die dritte Zone (133) zweite Zonenabschnitte (133b) mit einer Nettofremdstoffdosis näher zu der Nettofremdstoffdosis in den zweiten Zonen (132) als zu der Nettofremdstoffdosis in den ersten Zonenabschnitten (133a) aufweist.
  8. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 7, bei der die zweiten Zonenabschnitte (133b) und die zweiten Zonen (132) gleiche Nettofremdstoffdosen haben.
  9. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, bei der die zweiten Zonenabschnitte (133b) direkt an die zweiten Zonen (122) angrenzen.
  10. Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, bei der wenigstens einer der zweiten Zonenabschnitte (133b) in einem Grenzabschnitt der dritten Zone (133) gebildet ist, wobei der Grenzabschnitt an eine oder mehrere der ersten Zonen (131) angrenzt und eine Breite von höchstens fünfmal einer Summe einer mittleren Breite der ersten Zonen (131) und einer mittleren Breite der zweiten Zonen (132) hat.
  11. Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, bei der die zweiten Zonen (132) Streifen sind und die zweiten Zonenabschnitte (133b) in einer longitudinalen Projektion der zweiten Zonen (132) gebildet sind.
  12. Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 11, bei der die zweiten Zonen (132) in einer Matrix angeordnet sind und die zweiten Zonenabschnitte (133b) in einer regelmäßigen Ausdehnung bzw. Erstreckung der Matrix angeordnet sind.
  13. Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, weiterhin umfassend: eine erste Feldstoppzone (128a) zwischen der Driftzone (121) und der dritten Zone (133), wobei eine mittlere Nettofremdstoffkonzentration in der ersten Feldstoppzone (128a) wenigstens zweimal so hoch wie in der Driftzone (121) ist.
  14. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 13, weiterhin umfassend: eine zweite Feldstoppzone (128b) zwischen der Driftzone (121) auf einer Seite und den ersten und zweiten Zonen (131, 132) auf einer entgegengesetzten Seite, wobei eine Nettofremdstoffdosis in der ersten Feldstoppzone (128a) wenigstens zweimal so hoch wie in der zweiten Feldstoppzone (128b) ist.
  15. Rückwärts leitender Bipolartransistor mit isoliertem Gate, umfassend: eine Driftzone (121) eines ersten Leitfähigkeitstyps in einem Halbleiterkörper (100), steuerbare Zellen (TC), die gestaltet sind, um einen leitenden Kanal zu bilden, der mit der Driftzone (121) in einem ersten Zustand verbunden ist, und erste Zonen (131) eines ersten Leitfähigkeitstyps sowie zweite Zonen (132) und eine dritte Zone (133) eines komplementären zweiten Leitfähigkeitstyps jeweils zwischen der Driftzone (121) und einer Rückseitenelektrode (320), wobei die dritte Zone (133) breiter ist als die zweiten Zonen (132) und wenigstens einen ersten Zonenabschnitt (133a) mit einer Nettofremdstoffdosis von höchstens 80% der zweiten Zonen (132) aufweist und wobei die ersten, zweiten und dritten Zonen (131, 132, 133) direkt an die Rückseitenelektrode (320) angrenzen.
  16. Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung, wobei das Verfahren umfasst: Bilden einer ersten Implantationsmaske (410) auf einer Rückseitenoberfläche (102a) eines Halbleitersubstrats (100a), wobei die erste Implantationsmaske (410) frei von Öffnungen in einem ersten Bereich (619) ist und Öffnungen außerhalb des ersten Bereiches (619) aufweist, Implantieren von Fremdstoffen (411) eines ersten Leitfähigkeitstyps durch die erste Implantationsmaske (410) in eine direkt an die Rückseitenoberfläche (102a) angrenzende Sockelschicht (130a) des Halbleitersubstrats (100a), um erste Zonen (131) des ersten Leitfähigkeitstyps in der Sockelschicht (130a) zu bilden, Bilden einer zweiten Implantationsmaske (420) auf der Rückseitenoberfläche (102a), wobei in dem ersten Bereich (619) ein Flächenbruchteil von Öffnungen in der zweiten Implantationsmaske (420) niedriger ist als außerhalb des ersten Bereiches (619), und Implantieren von Fremdstoffen eines komplementären zweiten Leitfähigkeitstyps (421) durch die zweite Implantationsmaske (420) in die Sockelschicht (130a), um außerhalb des ersten Bereiches (619) die ersten Zonen (131) trennende zweite Zonen (132) des zweiten Leitfähigkeitstyps und innerhalb des ersten Bereiches (619) eine zusammenhängende dritte Zone (133) des zweiten Leitfähigkeitstyps mit einer geringeren mittleren Implantationsdosis als die zweiten Zonen (132) zu bilden.
  17. Verfahren nach Anspruch 16, bei dem die zweite Implantationsmaske (420) vollständig den ersten Bereich (619) bedeckt, wobei das Verfahren weiterhin umfasst: Implantieren von Fremdstoffen des zweiten Leitfähigkeitstyps, wobei die Rückseitenoberfläche (102) vollständig freigelegt ist.
  18. Verfahren nach Anspruch 16 oder 17, bei dem erste Öffnungen der zweiten Implantationsmaske (420) in dem ersten Bereich (619) schmaler sind als zweite Öffnungen außerhalb des ersten Bereiches (619).
  19. Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung, wobei das Verfahren umfasst: Bilden einer ersten Implantationsmaske (410) auf einer Rückseitenoberfläche (102a) eines Halbleitersubstrates (100a), wobei die erste Implantationsmaske (410) frei von Öffnungen in einem ersten Bereich (619) ist und Öffnungen in einem zweiten Bereich (611) außerhalb des ersten Bereiches (619) aufweist, Implantieren von Fremdstoffen eines ersten Leitfähigkeitstyps (411) durch die erste Implantationsmaske (410) in eine Sockelschicht (130a) des Halbleitersubstrates (100a) direkt angrenzend an die Rückseitenoberfläche (102a), um erste Zonen (131) des ersten Leitfähigkeitstyps in der Sockelschicht (130) zu bilden, Bilden einer zweiten Implantationsmaske (420) auf der Rückseitenoberfläche, wobei die zweite Implantationsmaske (420) frei von Öffnungen in dem ersten Bereich (619) ist, Implantieren von Fremdstoffen eines komplementären, zweiten Leitfähigkeitstyps durch die zweite Implantationsmaske (420) in die Sockelschicht (130a), um innerhalb des zweiten Bereiches (611) zweite Zonen (132) des zweiten Leitfähigkeitstyps, die die ersten Zonen (131) trennen, zu bilden, und Implantieren von Fremdstoffen des zweiten Leitfähigkeitstyps (421), wobei die Rückseitenoberfläche (102a) in dem ersten Bereich (619) und dem zweiten Bereich (611) freiliegt.
  20. Verfahren nach Anspruch 19, bei dem vor dem Schritt des Implantierens von Fremdstoffen des zweiten Leitfähigkeitstyps (421) mit der in dem ersten Bereich (619) und dem zweiten Bereich (611) freiliegenden Rückseitenoberfläche (102A) und nach dem Schritt des Implantierens von Fremdstoffen eines komplementären, zweiten Leitfähigkeitstyps in die Sockelschicht (130a), um innerhalb des zweiten Bereiches (611) zweite Zonen (132) des zweiten Leitfähigkeitstyps zu bilden, die die ersten Zonen (131) trennen, ein Ausheilprozess durchgeführt wird.
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