DE102016120300A1 - Hochspannungsabschlussstruktur einer Leistungshalbleitervorrichtung - Google Patents

Hochspannungsabschlussstruktur einer Leistungshalbleitervorrichtung Download PDF

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Manfred Pfaffenlehner
Andreas Moser
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Abstract

Eine Leistungshalbleitervorrichtung (1) weist einen Halbleiterkörper (10) auf, der an einen ersten Lastanschluss (11) und einen zweiten Lastanschluss (12) gekoppelt ist, und weist einen Driftbereich (100) mit Dotierstoffen eines ersten Leitfähigkeitstyps auf; einen aktiven Bereich (16) mit mindestens einer Leistungszelle (14), die sich zumindest teilweise in den Halbleiterkörper (10) erstreckt und die mit dem ersten Lastanschluss (11) elektrisch verbunden ist und die einen Teil des Driftbereichs (100) aufweist, wobei die mindestens eine Leistungszelle (14) einen Abschnitt des Driftbereichs (100) aufweist und konfiguriert ist, um einen Laststrom zwischen den Anschlüssen (11, 12) zu leiten und eine Sperrspannung zu sperren, die zwischen den Anschlüssen (11, 12) angelegt ist; eine Chipkante (19), die den Halbleiterkörper (10) seitlich abschließt; eine nicht-aktive Abschlussstruktur (18), die zwischen der Chipkante (19) und dem aktiven Bereich (16) angeordnet ist und eine ohmsche Schicht (17) aufweist, wobei die ohmsche Schicht (17): über einer Oberfläche (10-1) des Halbleiterkörpers (10) angeordnet ist; eine ohmsche Verbindung zwischen einem elektrischen Potential (111) des ersten Lastanschlusses (11) und einem elektrischen Potential (121) des zweiten Lastanschlusses (12) bildet; und seitlich entlang der ohmschen Verbindung strukturiert ist.

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Diese Spezifikation betrifft Ausführungsformen einer Leistungshalbleitervorrichtung und Ausführungsformen eines Verfahrens zum Verarbeiten einer Leistungshalbleitervorrichtung. Insbesondere betrifft diese Spezifikation Ausführungsformen einer Hochspannungsabschlussstruktur einer Leistungshalbleitervorrichtung und Ausführungsformen eines Verfahrens zum Verarbeiten einer derartigen Hochspannungsabschlussstruktur.
  • STAND DER TECHNIK
  • Viele Funktionen von modernen Vorrichtungen in Automobil-, Verbraucher- und Industrieanwendungen, wie etwa Umwandeln von elektrischer Energie und Antreiben eines Elektromotors oder einer elektrischen Maschine, basieren auf Leistungshalbleitervorrichtungen. Zum Beispiel wurden Bipolartransistoren mit isoliertem Gate (IGBT), Metalloxid-Halbleiterfeldeffekttransistoren (MOSFET) und Dioden, um nur ein paar zu nennen, für verschiedene Anwendungen verwendet, einschließlich, aber nicht beschränkt auf, Schalter in Leistungsversorgungen und Leistungswandlern.
  • Eine Leistungshalbleitervorrichtung weist normalerweise einen Halbleiterkörper auf, der konfiguriert ist, um einen Laststrom entlang eines Laststrompfads zwischen zwei Lastanschlüssen der Vorrichtung zu leiten. Der Laststrompfad kann ferner mittels einer isolierten Elektrode gesteuert werden, die manchmal als Gate-Elektrode bezeichnet wird. Zum Beispiel kann die Steuerelektrode beim Empfangen eines entsprechenden Steuersignals von z. B. einer Treibereinheit die Leistungshalbleitervorrichtung in einen eines leitenden Zustands und eines sperrenden Zustands bringen.
  • Zum Leiten des Laststroms kann die Leistungshalbleitervorrichtung ferner eine oder mehrere Leistungszellen aufweisen, die in einem sogenannten aktiven Bereich der Leistungshalbleitervorrichtung angeordnet ist/sind. Die Leistungshalbleitervorrichtung kann seitlich durch eine Chipkante begrenzt sein und zwischen der Chipkante und dem aktiven Bereich, der die eine oder mehreren Leistungszellen aufweist, kann eine Abschlussstruktur angeordnet sein.
  • Bezüglich Leistungshalbleitervorrichtungen wird eine derartige Abschlussstruktur auch als „Hochspannungsabschlussstruktur“ bezeichnet und sie kann dem Zweck eines Beeinflussens des Verlaufs des elektrischen Feldes innerhalb des Halbleiterkörpers dienen, z. B. um eine zuverlässige Sperrfähigkeit der Leistungshalbleitervorrichtung sicherzustellen. Hierzu kann die Abschlussstruktur eine oder mehrere Komponenten aufweisen, die innerhalb des Halbleiterkörpers angeordnet ist/sind, und auch eine oder mehrere Komponenten, die über einer Oberfläche des Halbleiterkörpers angeordnet ist/sind.
  • Zum Beispiel kann eine Abschlussstruktur eine ohmsche Schicht aufweisen, die das elektrische Potential des ersten Lastanschlusses mit dem elektrischen Potential des zweiten Lastanschlusses verbindet. Zum Beispiel kann dies ein Symmetrieren eines elektrischen Feldes zumindest innerhalb des Abschnitts des Halbleiterkörpers erlauben, der einen Teil der Abschlussstruktur bildet.
  • ZUSAMMENFASSUNG
  • Gemäß einer Ausführungsform weist eine Leistungshalbleitervorrichtung Folgendes auf: einen Halbleiterkörper, der an einen ersten Lastanschluss und einen zweiten Lastanschluss gekoppelt ist, und einen Driftbereich mit Dotierstoffen eines ersten Leitfähigkeitstyps aufweist; einen aktiven Bereich mit mindestens einer Leistungszelle, die sich zumindest teilweise in den Halbleiterkörper erstreckt und die mit dem ersten Lastanschluss elektrisch verbunden ist und die einen Teil des Driftbereichs aufweist, wobei die mindestens eine Leistungszelle einen Abschnitt des Driftbereichs aufweist und konfiguriert ist, um einen Laststrom zwischen den Anschlüssen zu leiten und eine Sperrspannung zu sperren, die zwischen den Anschlüssen angelegt ist; eine Chipkante, die den Halbleiterkörper seitlich abschließt; eine nicht-aktive Abschlussstruktur, die zwischen der Chipkante und dem aktiven Bereich angeordnet ist und eine ohmsche Schicht aufweist. Die ohmsche Schicht ist über einer Oberfläche des Halbleiterkörpers angeordnet. Die ohmsche Schicht bildet eine ohmsche Verbindung zwischen einem elektrischen Potential des ersten Lastanschlusses und einem elektrischen Potential des zweiten Lastanschlusses. Die ohmsche Schicht ist seitlich entlang der ohmschen Verbindung strukturiert.
  • Gemäß einer anderen Ausführungsform weist die Leistungshalbleitervorrichtung Folgendes auf: einen Halbleiterkörper, der an einen ersten Lastanschluss und einen zweiten Lastanschluss gekoppelt ist und einen Driftbereich mit Dotierstoffen eines ersten Leitfähigkeitstyps aufweist; einen aktiven Bereich mit mindestens einer Leistungszelle, die sich zumindest teilweise in den Halbleiterkörper erstreckt und die mit dem ersten Lastanschluss elektrisch verbunden ist und die einen Teil des Driftbereichs aufweist, wobei die mindestens eine Leistungszelle einen Abschnitt des Driftbereichs aufweist und konfiguriert ist, um einen Laststrom zwischen den Anschlüssen zu leiten und eine Sperrspannung zu sperren, die zwischen den Anschlüssen angelegt ist, und wobei die mindestens eine Leistungszelle eine Steuerelektrode aufweist, die von jedem Lastanschluss elektrisch isoliert und konfiguriert ist, um einen Betrieb der mindestens einen Leistungszelle zu steuern; eine Chipkante, die den Halbleiterkörper seitlich abschließt; eine nicht-aktive Abschlussstruktur, die zwischen der Chipkante und dem aktiven Bereich angeordnet ist und eine ohmsche Schicht aufweist. Die ohmsche Schicht ist über einer Oberfläche des Halbleiterkörpers angeordnet. Die ohmsche Schicht bildet eine ohmsche Verbindung zwischen einem elektrischen Potential des zweiten Lastanschlusses und einem elektrischen Potential der Steuerelektrode. Die ohmsche Schicht ist seitlich entlang der ohmschen Verbindung strukturiert.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist ein Verfahren zum Verarbeiten einer Leistungshalbleitervorrichtung dargelegt. Die verarbeitete Leistungshalbleitervorrichtung weist einen Halbleiterkörper auf, der an einen ersten Lastanschluss und einen zweiten Lastanschluss gekoppelt ist und einen Driftbereich mit Dotierstoffen eines ersten Leitfähigkeitstyps aufweist; einen aktiven Bereich mit mindestens einer Leistungszelle, die sich zumindest teilweise in den Halbleiterkörper erstreckt und die mit dem ersten Lastanschluss elektrisch verbunden ist und die einen Teil des Driftbereichs aufweist, wobei die mindestens eine Leistungszelle einen Abschnitt des Driftbereichs aufweist und konfiguriert ist, um einen Laststrom zwischen den Anschlüssen zu leiten und eine Sperrspannung zu sperren, die zwischen den Anschlüssen angelegt ist; eine Chipkante, die den Halbleiterkörper seitlich abschließt; eine nicht-aktive Abschlussstruktur, die zwischen der Chipkante und dem aktiven Bereich angeordnet ist. Das Verfahren umfasst Folgendes: Erstellen über einer Oberfläche des Halbleiterkörpers einer ohmschen Schicht in der Abschlussstruktur, wodurch eine ohmsche Verbindung zwischen einem elektrischen Potential des ersten Lastanschlusses und einem elektrischen Potential des zweiten Lastanschlusses gebildet wird, wobei ein Bilden der ohmschen Schicht ein Strukturieren der ohmschen Schicht entlang der ohmschen Verbindung umfasst.
  • Gemäß noch einer weiteren Ausführungsform ist ein Verfahren zum Verarbeiten einer Leistungshalbleitervorrichtung dargelegt. Die Leistungshalbleitervorrichtung weist einen Halbleiterkörper auf, der an einen ersten Lastanschluss und einen zweiten Lastanschluss gekoppelt ist und einen Driftbereich mit Dotierstoffen eines ersten Leitfähigkeitstyps aufweist; einen aktiven Bereich mit mindestens einer Leistungszelle, die sich zumindest teilweise in den Halbleiterkörper erstreckt und die mit dem ersten Lastanschluss elektrisch verbunden ist und die einen Teil des Driftbereichs aufweist, wobei die mindestens eine Leistungszelle einen Abschnitt des Driftbereichs aufweist und konfiguriert ist, um einen Laststrom zwischen den Anschlüssen zu leiten und eine Sperrspannung zu sperren, die zwischen den Anschlüssen angelegt ist, wobei die mindestens eine Leistungszelle eine Steuerelektrode aufweist, die von jedem Lastanschluss elektrisch isoliert ist und konfiguriert ist, um einen Betrieb der mindestens einen Leistungszelle zu steuern; eine Chipkante, die den Halbleiterkörper seitlich abschließt; und eine nicht-aktive Abschlussstruktur, die zwischen der Chipkante und dem aktiven Bereich angeordnet ist. Das Verfahren umfasst Folgendes: Erstellen über einer Oberfläche des Halbleiterkörpers einer ohmschen Schicht in der Abschlussstruktur, wodurch eine ohmsche Verbindung zwischen einem elektrischen Potential der Steuerelektrode und einem elektrischen Potential des zweiten Lastanschlusses gebildet wird, wobei ein Bilden der ohmschen Schicht ein Strukturieren der ohmschen Schicht entlang der ohmschen Verbindung aufweist.
  • Fachleute auf dem Gebiet werden zusätzliche Merkmale und Vorteile beim Lesen der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung und beim Ansehen der beigefügten Zeichnungen erkennen.
  • Figurenliste
  • Die Teile in den Figuren sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu, stattdessen liegt der Schwerpunkt auf der Darstellung von Grundsätzen der Erfindung. Des Weiteren bezeichnen in den Figuren gleiche Bezugszeichen entsprechende Teile. In den Zeichnungen:
    • 1 - 5 stellen jeweils schematisch und beispielhaft einen Abschnitt eines vertikalen Querschnitts einer Leistungshalbleitervorrichtung gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen dar;
    • 6 - 7 stellen jeweils schematisch und beispielhaft einen Abschnitt eines Grundrisses einer Leistungshalbleitervorrichtung gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen dar; und
    • 8 - 15 stellen jeweils schematisch und beispielhaft einen Abschnitt eines Grundrisses einer seitlich strukturierten ohmschen Schicht einer Leistungshalbleitervorrichtung gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen dar.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
  • In der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung wird auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen, die einen Teil davon bilden und in denen mithilfe von Darstellungen spezifische Ausführungsformen gezeigt werden, in denen die Erfindung ausgeführt werden kann.
  • Diesbezüglich kann Richtungsterminologie, wie etwa „oben“, „unten“, „unter“, „vor“, „hinter“, „hintere/s/r“, „führend“, „nachlaufend“, „unter“, „über“ usw. mit Bezug auf die Ausrichtung der beschriebenen Figuren verwendet werden. Da Teile von Ausführungsformen in einer Anzahl von unterschiedlichen Ausrichtungen positioniert werden können, wird die Richtungsterminologie zum Zweck der Darstellung verwendet und ist in keiner Weise beschränkend. Es versteht sich, dass andere Ausführungsformen benutzt und strukturelle oder logische Änderungen vorgenommen werden können, ohne von dem Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Die nachfolgende ausführliche Beschreibung ist daher nicht beschränkend zu verstehen und der Umfang der vorliegenden Erfindung ist durch die beigefügten Ansprüche definiert.
  • Nun wird ausführlich auf verschiedene Ausführungsformen Bezug genommen, von denen ein oder mehrere Beispiele in den Figuren dargestellt sind. Jedes Beispiel ist mittels einer Erklärung bereitgestellt und ist nicht als Beschränkung der Erfindung gemeint. Zum Beispiel können Merkmale, die als Teil einer Ausführungsform dargestellt oder beschrieben sind, auf oder in Verbindung mit anderen Ausführungsformen verwendet werden, um noch eine weitere Ausführungsform zu ergeben. Die vorliegende Erfindung soll derartige Veränderungen und Variationen einschließen. Die Beispiele sind unter Verwendung von bestimmter Sprache beschrieben, die nicht als den Umfang der beigefügten Ansprüche beschränkend auszulegen ist. Die Zeichnungen sind nicht maßstabsgetreu und nur zum darstellerischen Zweck. Zum besseren Verständnis wurden die gleichen Elemente oder Fertigungsschritte in den unterschiedlichen Zeichnungen, wenn nicht anders angegeben, durch die gleichen Bezüge bezeichnet.
  • Der Begriff „horizontal“, wie er in dieser Spezifikation verwendet wird, soll eine Ausrichtung beschreiben, die im Wesentlichen parallel zu einer horizontalen Oberfläche eines Halbleitersubstrats oder einer Halbleiterstruktur ist. Diese kann zum Beispiel die Oberfläche einer Halbleiterscheibe oder eines Plättchens sein. Zum Beispiel können die erste seitliche Richtung X und die zweite seitliche Richtung Y, die unten erwähnt werden, horizontale Richtungen sein, wobei die erste seitliche Richtung X und die zweite seitliche Richtung Y senkrecht zueinander sein können.
  • Der Begriff „vertikal“ soll, wie er in dieser Spezifikation verwendet wird, eine Ausrichtung beschreiben, die im Wesentlichen senkrecht zu der horizontalen Oberfläche ist, d.h. parallel zu der normalen Richtung der Oberfläche der Halbleiterscheibe. Zum Beispiel kann die Erstreckungsrichtung Z, die unten erwähnt wird, eine Erstreckungsrichtung sein, die senkrecht zu sowohl der ersten seitlichen Richtung X als auch der zweiten seitlichen Richtung Y ist.
  • In dieser Spezifikation bezieht sich n-dotiert auf einen „ersten Leitfähigkeitstyp“, während sich p-dotiert auf einen „zweiten Leitfähigkeitstyp“ bezieht. Alternativ können entgegengesetzte Dotierbeziehungen derart eingesetzt werden, dass der erste Leitfähigkeitstyp p-dotiert sein kann und der zweite Leitfähigkeitstyp n-dotiert sein kann.
  • Ferner kann sich innerhalb dieser Spezifikation der Begriff „Dotierstoffkonzentration“ auf eine Durchschnittsdotierstoffkonzentration beziehungsweise auf eine mittlere Dotierstoffkonzentration oder eine Flächenladungsträgerkonzentration eines spezifischen Halbleiterbereichs oder einer spezifischen Halbleiterzone beziehen. Daher kann z. B. eine Aussage, dass ein spezifischer Halbleiterbereich eine gewisse Dotierstoffkonzentration aufweist, die höher oder niedriger im Vergleich zu einer Dotierstoffkonzentration eines anderen Halbleiterbereichs ist, anzeigen, dass die jeweiligen mittleren Dotierstoffkonzentrationen der Halbleiterbereiche voneinander abweichen.
  • Im Kontext der vorliegenden Spezifikation sollen die Begriffe „in elektrischer Verbindung“ und „elektrisch verbunden“ beschreiben, dass es eine niedrige elektrische ohmsche Verbindung oder einen niedrigen ohmschen Strompfad zwischen zwei Bereichen, Abschnitten, Zonen, Stücken oder Teilen einer Halbleitervorrichtung oder zwischen unterschiedlichen Anschlüssen einer oder mehrerer Vorrichtungen oder zwischen einem Anschluss oder einer Metallisierung oder einer Elektrode und einem Stück oder Teil einer Halbleitervorrichtung gibt. Ferner soll im Kontext der vorliegenden Spezifikation der Begriff „in Verbindung“ beschreiben, dass es eine direkte physische Verbindung zwischen zwei Elementen der jeweiligen Halbleitervorrichtung gibt; z. B. kann ein Übergang zwischen zwei Elementen, die miteinander in Verbindung sind, kein weiteres Zwischenelement oder dergleichen aufweisen.
  • Zudem wird im Kontext der vorliegenden Spezifikation der Begriff „elektrische Isolierung“, wenn nicht anders angegeben, im Kontext seiner allgemein gültigen Bedeutung verwendet und soll daher beschreiben, dass zwei oder mehrere Komponenten getrennt voneinander positioniert sind und dass es keine elektrische Verbindung gibt, die diese Komponenten verbindet. Komponenten, die elektrisch voneinander isoliert sind, können jedoch nichtsdestoweniger aneinander gekoppelt sein, zum Beispiel mechanisch gekoppelt und/oder kapazitiv gekoppelt und/oder induktiv gekoppelt. Um ein Bespiel zu nennen, können zwei Elektroden eines Kondensators elektrisch voneinander isoliert sein und gleichzeitig mechanisch und kapazitiv aneinander gekoppelt sein, z. B. mittels einer Isolierung, z. B. eines Dielektrikums.
  • Spezifische Ausführungsformen, die in dieser Spezifikation beschrieben sind, gelten, ohne darauf beschränkt zu sein, für eine Leistungshalbleitervorrichtung, die eine Streifenzell- oder Zellkonfiguration aufweist, wie etwa ein Leistungshalbleitertransistor oder eine Leistungshalbleiterdiode, die innerhalb eines Leistungswandlers oder einer Leistungsversorgung verwendet werden. Daher ist in einer Ausführungsform die Halbleitervorrichtung konfiguriert, um einen Laststrom zu tragen, der einer Ladung zuzuführen ist und/oder der jeweils durch eine Leistungsquelle bereitgestellt ist. Zum Beispiel kann die Halbleitervorrichtung eine oder mehrere aktive Leistungszellen aufweisen, wie etwa eine monolithisch integrierte Diodenzelle und/oder eine monolithisch integrierte Transistorzelle und/oder eine monolithisch integrierte IGBT-Zelle und/oder ein IGBT mit einer monolithisch integrierten rückwärts leitenden Dioden(RC-IGBT)-Zelle und/oder eine monolithisch integrierte MOS Gate-gesteuerte Diodenzelle (MGD-Zelle) und/oder eine monolithisch integrierte MOSFET-Zelle und/oder Derivate davon. Eine derartige Diodenzelle und/oder derartige Transistorzellen können in ein Leistungshalbleitermodul integriert sein. Mehrere derartige Zellen können ein Zellenfeld bilden, das mit einem aktiven Bereich der Leistungshalbleitervorrichtung angeordnet ist.
  • Der Begriff „Leistungshalbleitervorrichtung“ soll, wie er in dieser Spezifikation verwendet wird, eine Halbleitervorrichtung auf einem einzelnen Chip mit Hochspannungssperr- und/oder hohen Stromtragfähigkeiten beschreiben. Mit anderen Worten ist eine derartige Leistungshalbleitervorrichtung für Starkstrom vorgesehen, typischerweise im Amperebereich, z. B. bis zu mehreren zehn oder hundert Ampere oder sogar bis zu einigen kA, und/oder Hochspannungen, typischerweise über 15 V, noch typischer 100 V und mehr, z. B. bis zu mindestens 400 V, bis zu mindestens einem oder mehreren kV. Zum Beispiel kann die verarbeitete Halbleitervorrichtung, die unten beschrieben wird, eine Halbleitervorrichtung sein, die eine Streifenzellkonfiguration oder eine polygonale/Nadel-Zellkonfiguration aufweist, und kann konfiguriert sein, um als eine Leistungskomponente in einer Anwendung mit Niedrig-, Mittel- und/oder Hochspannung eingesetzt zu werden.
  • Zum Beispiel richtet sich der Begriff „Leistungshalbleitervorrichtung“, wie er in dieser Spezifikation verwendet wird, nicht auf logische Halbleitervorrichtungen, die z. B. zum Speichern von Daten, Berechnen von Daten und/oder anderen Typen von Halbleiter-basiertem Datenverarbeiten verwendet werden.
  • 1 stellt schematisch und beispielhaft einen Abschnitt eines vertikalen Querschnitts der Leistungshalbleitervorrichtung 1 gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen dar. Der dargestellte Querschnitt ist parallel zu einer Ebene, die durch die erste seitliche Richtung X und die Erstreckungsrichtung Z definiert ist, wobei die Erstreckungsrichtung Z eine vertikale Richtung sein kann. Jede der dargestellten Komponenten kann sich entlang der zweiten seitlichen Richtung Y erstrecken.
  • Die Leistungshalbleitervorrichtung 1 weist einen Halbleiterkörper 10 auf, der an jeden des ersten Lastanschlusses 11 und eines zweiten Lastanschlusses 12 gekoppelt ist. Zum Beispiel basiert der Halbleiterkörper 10 auf einem Halbleitermaterial, das Silizium oder Siliziumkarbid oder Galliumnitrid (GaN) aufweist.
  • Zum Beispiel kann der erste Lastanschluss 11 mindestens einen der folgenden Anschlüsse aufweisen: einen Source-/Emitteranschluss eines Leistungstransistors und einen Anodenanschluss einer Leistungsdiode; und kann z. B. auf einer Vorderseite der Leistungshalbleitervorrichtung 1 angeordnet sein. Ferner kann der erste Lastanschluss 11 mittels einer Vorderseitenmetallisierung umgesetzt sein.
  • Ferner kann der zweite Lastanschluss 12 mindestens einen der folgenden Anschlüsse aufweisen, die z. B. auf einer Rückseite der Leistungshalbleitervorrichtung 1 angeordnet sind: einen Kollektoranschluss, einen Drainanschluss und einen Kathodenanschluss. Ferner kann der zweite Lastanschluss 12 mittels der Rückseitenmetallisierung umgesetzt sein. Daher können in einer Ausführungsform der erste Lastanschluss 11 und der zweite Lastanschluss 12 die Leistungshalbleitervorrichtung 1 vertikal abschließen.
  • Der Halbleiterkörper 10 weist einen Driftbereich 100 auf, der Dotierstoffe des ersten Leitfähigkeitstyps hat. In einer Ausführungsform ist der Driftbereich 100 ein n-dotierter Bereich. Zum Beispiel können sowohl die Dotierstoffkonzentration als auch die Gesamterstreckung des Driftbereichs 100 entlang der Erstreckungsrichtung Z die Sperrfähigkeit definieren, d.h. die Sperrspannung der Leistungshalbleitervorrichtung 1.
  • Bezugnehmend auf 6-7, die jeweils schematisch und beispielhaft einen Abschnitt eines Grundrisses der Leistungshalbleitervorrichtung 1 gemäß einigen Ausführungsformen darstellen, kann sich der Driftbereich 100 in jede/n eines aktiven Bereichs 16 und einer nicht-aktiven Abschlussstruktur 18 der Leistungshalbleitervorrichtung 1 erstrecken.
  • Zum Beispiel weist der aktive Bereich 16 eine oder mehrere Leistungszellen 14 auf, die sich jeweils zumindest teilweise in den Halbleiterkörper 10 erstrecken und die jeweils mit dem ersten Lastanschluss 11 elektrisch verbunden sein können. In einer Ausführungsform weist die Leistungshalbleitervorrichtung sehr viele Leistungszellen 14 auf, z. B. mehr als 100, mehr als 1000 oder sogar mehr als 10.000. Jede der Leistungszellen 14 kann in einer identischen Weise eingerichtet sein. Folglich kann die Leistungszelle 14, die unten beschrieben wird, als eine Leistungseinheitszelle betrachtet werden. Die nachfolgende Erklärung kann sich daher auf jede Leistungszelle 14 beziehen, die in der Leistungshalbleitervorrichtung 1 vorgesehen sein kann.
  • Jede der einen oder mehreren Leistungszellen 14 kann einen Teil des Driftbereichs 100 aufweisen. Wie in 6 dargestellt, können die Leistungszellen 14 eine Streifenkonfiguration aufweisen, die sich z. B. über den gesamten aktiven Bereich 16 entlang der zweiten seitlichen Richtung Y erstrecken kann. In einer anderen Ausführungsform, wie in 7 dargestellt, können die Leistungszellen 14 eine Zellkonfiguration aufweisen, die z. B. einen horizontalen Querschnitt hat, der eine der folgenden Formen hat: eine rechteckige Form, eine kreisförmige Form und eine elliptische Form, eine rechteckige Form mit abgerundeten Ecken. In noch einer anderen Ausführungsform weist der aktive Bereich 16 sowohl Leistungszellen 14 in einer Streifenkonfiguration als auch Leistungszellen 14 in einer Zellkonfiguration auf.
  • Jede der einen oder mehreren Leistungszellen 14, die in dem aktiven Bereich 16 der Leistungshalbleitervorrichtung 1 vorgesehen sein kann, kann konfiguriert sein, um einen jeweiligen Anteil des Laststroms zwischen den Anschlüssen 11 und 12 zu leiten und um eine Sperrspannung zu sperren, die zwischen den Anschlüssen 11 und 12 angelegt ist.
  • Die vorliegende Spezifikation beschränkt sich nicht auf eine spezifische Art von Konfiguration der Leistungszellen 14. Vielmehr können die Leistungszellen 14 eine beliebige Konfiguration aufweisen, die für eine Leistungshalbleitervorrichtung üblich ist, z. B. mindestens eine der folgenden Konfigurationen: eine Diodenkonfiguration, eine Thyristorkonfiguration, eine MOS Gate-gesteuerte Diodenkonfiguration (MGD-Konfiguration), eine Transistorkonfiguration, z. B. eine IGBT-Konfiguration, eine RC-IGBT-Konfiguration, eine MOSFET-Konfiguration und eine Konfiguration, die davon abgeleitet ist. Ferner kann die mindestens eine Leistungszelle 14 eine Kompensationsstruktur aufweisen, die auch als „Superverbindung“-Struktur bezeichnet wird. Die mindestens eine Leistungszelle 14 kann für eine spezifische Sperrspannung konfiguriert sein, z. B. eine Sperrspannung von mindestens 100 V, von mindestens 300 V oder sogar von mehr als 500 V.
  • Zum Beispiel kann ein Steueranschluss (nicht dargestellt) bereitgestellt sein, der konfiguriert sein kann, um ein Steuersignal zu einer Steuerelektrodenstruktur der einen oder mehreren Leistungszellen 14 weiterzuleiten, um die eine oder mehreren Leistungszellen 14 zu steuern. Zum Beispiel kann der Steueranschluss ein Gateanschluss sein. Dadurch kann die Leistungshalbleitervorrichtung in einen des leitenden Zustands und des sperrenden Zustands gebracht werden. In einer Ausführungsform kann ein derartiges Steuersignal mittels eines Anlegens einer Spannung zwischen dem Steueranschluss und dem ersten Lastanschluss 11 bereitgestellt sein.
  • Der Fachmann kennt mögliche Konfigurationen einer Leistungszelle. Folglich ist in 1 die Leistungszelle 14 nur schematisch dargestellt, da die exakte Konfiguration kein Hauptgegenstand dieser Spezifikation ist.
  • Um nichtsdestoweniger nur ein nicht beschränkendes Beispiel eines möglichen Aufbaus der mindestens einen Leistungszelle 14 zu geben, wird auf Ausführungsbeispiele gemäß den 2-3 Bezug genommen, die jeweils einen kleinen Abschnitt des aktiven Bereichs 16 zeigen, der vier Leistungszellen 14 aufweist, die eine Grabenkonfiguration aufweisen. Zum Beispiel kann jede Leistungszelle 14 eine Steuerelektrode 132 aufweisen, die von jedem des ersten Lastanschlusses 11 und des zweiten Lastanschlusses 12 elektrisch isoliert ist. Die Steuerelektroden 132 können in einem jeweiligen Graben vorgesehen und konfiguriert sein, um beim Empfangen eines entsprechenden Steuersignals, z. B. wenn sie einem gewissen elektrischen Potential ausgesetzt sind, einen Inversionskanal in einem Halbleiterkörperbereich 102 mit Dotierstoffen des zweiten Leitfähigkeitstyps, der zu dem ersten Leitfähigkeitstyp komplementär ist, zu induzieren. Der Halbleiterkörperbereich 102 kann sich in jede Leistungszelle 14 erstrecken. Jede Leistungszelle 14 kann ferner einen jeweiligen Halbleitersourcebereich 101 mit Dotierstoffen des ersten Leitfähigkeitstyps aufweisen, z. B. mit einer erheblich höheren Dotierstoffkonzentration im Vergleich zu der Dotierstoffkonzentration des Driftbereichs 100 (manchmal auch als „n-Source“ bezeichnet). Die Sourcebereiche 101 können von dem Driftbereich 100 mittels des Halbleiterkörperbereichs 102 isoliert sein. Jeder der Halbleitersourcebereiche 101 und des Halbleiterkörperbereichs 102 kann mit dem ersten Lastanschluss 11 elektrisch verbunden sein. Folglich kann in einer Ausführungsform jede Leistungszelle 14 eine pn-Isolierung aufweisen, die z. B. konfiguriert ist, um der Sperrspannung standzuhalten.
  • Wie bereits oben dargelegt wurde, beschränkt sich die vorliegende Spezifikation jedoch nicht auf eine beliebige spezifische Konfiguration der Leistungszellen 14, ist z. B. nicht auf eine Grabenkonfiguration beschränkt. Zum Beispiel sind Leistungszellen in einer anderen Ausführungsform bereitgestellt, die Steuerelektroden in einer ebenen Konfiguration haben, die z. B. vollständig über der Oberfläche 10-1 des Halbleiterkörpers 10 angeordnet sind.
  • Der Halbleiterkörper 10 kann seitlich begrenzt sein, z. B. in der ersten seitlichen Richtung X, in der zweiten seitlichen Richtung Y und in einer Richtung, die sich durch eine beliebige Kombination der zwei seitlichen Richtungen X und Y durch eine Chipkante 19 ergibt. In einer Ausführungsform kann die Chipkante 19 mittels Scheibenzerteilung zustande kommen, um ein Beispiel zu nennen. Zum Beispiel erstreckt sich die Chipkante 19 entlang der Erstreckungsrichtung Z.
  • Zwischen der Chipkante 19 und dem aktiven Bereich 16 kann die nicht-aktive Abschlussstruktur 18 angeordnet sein, die im Nachfolgenden auch einfach als „Abschlussstruktur 18“ bezeichnet wird. In einer Ausführungsform umgibt die Abschlussstruktur 18 den aktiven Bereich 16 vollständig, wie schematisch in 6-7 dargestellt ist. Ferner ist die Abschlussstruktur 18 nicht zum Leiten des Laststroms zwischen den Lastanschlüssen 11 und 12 konfiguriert, sondern vielmehr konfiguriert, um zuverlässige Sperrfähigkeiten der Leistungshalbleitervorrichtung 1 gemäß einer Ausführungsform sicherzustellen. Die Abschlussstruktur 18 kann eine Hochspannungsabschlussstruktur 18 sein. Zum Beispiel wird mindestens der wesentliche Teil des Laststroms, z. B. mehr als 95% des Laststroms, nur durch den aktiven Bereich 16 geleitet.
  • Die Abschlussstruktur 18 kann eine oder mehrere Komponenten aufweisen, die über der Oberfläche 10-1 des Halbleiterkörpers 10 angeordnet sind, sowie eine oder mehrere Komponenten, die einen Teil des Halbleiterkörpers 10 bilden. Zum Beispiel, wie bereits oben erklärt wurde, erstreckt sich der Driftbereich 100 nicht nur in den aktiven Bereich 16, sondern bildet auch einen Teil des Halbleiterkörpers 10, der zu der Abschlussstruktur 18 gemäß einer Ausführungsform gehört. Ferner kann auf der Oberfläche 10-1 eine Isolierschicht 152, z. B. eine Oxidschicht, angeordnet sein.
  • Zum Beispiel weist die Abschlussstruktur 18 eine ohmsche Schicht 17 auf, die über der Oberfläche 10-1 angeordnet ist, z. B. über der Isolierschicht 152. Die ohmsche Schicht 17 kann aus einem ohmschen Material, z. B. amorphem Silizium (am-Si) oder halbisolierendem polykristallinen Silizium (SIPOS) oder dergleichen, hergestellt sein. Ferner kann die ohmsche Schicht 17 konfiguriert sein, um in Bezug auf eine Ladung, die in dem Halbleiterkörper 10 vorliegt, der zumindest teilweise durch die ohmsche Schicht 17 abgedeckt ist, eine Gegenladung zu bilden. Zum Beispiel kann dies ein Symmetrieren eines elektrischen Feldes erlauben, zumindest innerhalb des Abschnitts des Halbleiterkörpers 10, der einen Teil der Abschlussstruktur 18 bildet.
  • Zum Beispiel kann in einer Ausführungsform die ohmsche Schicht 17 konfiguriert sein, um die Leistungshalbleitervorrichtung 1 vor einem Ioneneindringen, z. B. an empfindlichen Bereichen, zu schützen.
  • Ferner kann die ohmsche Schicht 17 konfiguriert sein, um eine ohmsche Verbindung zwischen zwei elektrischen Potentialen zu bilden. Ein erstes dieser elektrischen Potentiale kann durch das elektrische Potential des zweiten Lastanschlusses 12 gebildet sein. Zum Beispiel weist die Halbleitervorrichtung 1 einen zweiten Kontakt 121 auf, der über der Oberfläche 10-1 und in der Abschlussstruktur 18 angeordnet ist. Der zweite Kontakt 121 kann konfiguriert sein, um das elektrische Potential des zweiten Lastanschlusses 12 bereitzustellen. Daher kann in einer Ausführungsform das elektrische Potential des zweiten Lastanschlusses 12 an der Vorderseite der Halbleitervorrichtung 1 bereitgestellt sein. Die Halbleitervorrichtung 1 kann eine elektrische Verbindung (nicht dargestellt) aufweisen, die den zweiten Lastanschluss 12 mit dem zweiten Kontakt 121 elektrisch verbindet. Zudem oder alternativ kann in einer Ausführungsform der zweite Kontakt 121 in elektrischer Verbindung mit dem Halbleiterkörper 10 sein, z. B. in einem feldfreien Bereich, und kann dadurch mit dem zweiten Lastanschluss 12 elektrisch verbunden sein. Zum Beispiel ist der zweite Kontakt 121 ein Drain-Ring der Abschlussstruktur 18.
  • Das zweite der elektrischen Potentiale kann durch eines des elektrischen Potentials des ersten Lastanschlusses 11 und des elektrischen Potentials eines Steueranschlusses (nicht dargestellt) gebildet sein, wobei Letzterer mit den Steuerelektroden 132 der Leistungszellen 14 elektrisch verbunden ist. Zum Beispiel weist die Halbleitervorrichtung 1 mindestens einen des ersten Kontakts 111 und eines dritten Kontakts 131 auf, wobei jeder dieser Kontakte 111 und 131 über der Oberfläche 10-1 und innerhalb der Abschlussstruktur 18 angeordnet sein kann. Der erste Kontakt 111 kann konfiguriert sein, um das elektrische Potential des ersten Lastanschlusses 11 bereitzustellen. Der dritte Kontakt 131 kann konfiguriert sein, um das elektrische Potential der Steuerelektrode 132 bereitzustellen. Daher kann/können in einer Ausführungsform das elektrische Potential des ersten Lastanschlusses 11 und/oder das elektrische Potential der Steuerelektroden 132 an der Vorderseite der Halbleitervorrichtung 1 bereitgestellt sein. Die Halbleitervorrichtung 1 kann eine elektrische Verbindung (nicht dargestellt), die den ersten Lastanschluss 11 mit dem ersten Kontakt 111 elektrisch verbindet, und/oder eine elektrische Verbindung (nicht dargestellt) aufweisen, die die Steuerelektroden 132 mit dem dritten Kontakt 131 elektrisch verbindet.
  • Ferner, nun auch unter Bezugnahme auf 2-5, kann die Abschlussstruktur 18 einen oder mehrere dotierte Halbleiterbereiche 181, 182, 183, 184 aufweisen, die in dem Halbleiterkörper 10 vorgesehen sind, wobei die ohmsche Schicht 17 seitlich mit mindestens einem dieser dotierten Halbleiterbereiche überlappen kann.
  • Zum Beispiel kann gemäß den Ausführungsformen, die in 2-3 dargestellt sind, entlang einer Richtung von dem aktiven Bereich 16 zu der Abschlussstruktur 18 ein erster Halbleiterbereich 181, ein zweiter Halbleiterbereich 182 und ein dritter Halbleiterbereich 183 angeordnet sein. In einer Ausführungsform kann mindestens der zweite Halbleiterbereich 182 seitlich mit der ohmschen Schicht 17 überlappen.
  • Zum Beispiel kann der erste Halbleiterbereich 181, der auch gemäß den Ausführungsformen vorgesehen sein kann, die schematisch in 4-5 dargestellt sind, unter dem Körperbereich 102 angeordnet sein und kann Dotierstoffe des zweiten Leitfähigkeitstyps aufweisen. Der erste Halbleiterbereich 181 kann mit dem ersten Lastanschluss 11 elektrisch verbunden sein und kann sich entlang der Erstreckungsrichtung Z erstrecken, z. B. etwa so weit wie oder ein bisschen weiter als die Gräben, die die Steuerelektroden 132 aufweisen. Der erste Halbleiterbereich 181 kann seitlich mit dem ersten Lastanschluss 11 und einem Steuersignalläufer 133 überlappen, der mit den Steuerelektroden 132 elektrisch verbunden sein kann.
  • In einer Ausführungsform weist der zweite Halbleiterbereich 182 auch Dotierstoffe des zweiten Leitfähigkeitstyps auf. Ferner kann der zweite Halbleiterbereich 182 eine Übergangsabschlusserweiterung(JTE)-Konfiguration aufweisen, z. B. eine Variation der seitlichen Dotierstoffkonzentration(VLD)-Konfiguration. Zum Beispiel variiert die Dotierstoffkonzentration des zweiten Halbleiterbereichs 182 in der seitlichen Richtung, z. B. kann die Dotierstoffkonzentration entlang der ersten seitlichen Richtung X abnehmen. In einer Ausführungsform ist die Dotierstoffkonzentration des zweiten Halbleiterbereichs 182 niedriger im Vergleich zu der Dotierstoffkonzentration des ersten Halbleiterbereichs 181.
  • Jeder des ersten Halbleiterbereichs 181 und des zweiten Halbleiterbereichs 182 kann räumlich von der Isolierschicht 152 in der Erstreckungsrichtung Z z. B. mittels eines Oxidblocks 154 der Abschlussstruktur 18 verschoben sein.
  • Unter dem Isolierblock 154 und getrennt von dem zweiten Halbleiterbereich 182 kann ein dritter Halbleiterbereich 183 angeordnet sein, der Dotierstoffe des ersten oder des zweiten Leitfähigkeitstyps hat, z. B. mit einer höheren Dotierstoffkonzentration als der Driftbereich 100. Zum Beispiel kann dieser dritte Halbleiterbereich 183 ein Kanalstopperbereich sein. Der dritte Halbleiterbereich 183 kann seitlich mit dem zweiten Kontakt 121 überlappen, der das elektrische Potential des zweiten Lastanschlusses 12 bereitstellt. In einer Ausführungsform kann der dritte Halbleiterbereich 183 mit dem zweiten Kontakt 121 elektrisch verbunden sein.
  • Gemäß den Ausführungsformen, die schematisch in 4 und 5 dargestellt sind, kann die Abschlussstruktur 18 einen oder mehrere vierte Halbleiterbereiche 184 aufweisen. Zum Beispiel sind die vierten Halbleiterbereiche 184 als sogenannte Schutzringe umgesetzt, die jeweils Dotierstoffe des zweiten Leitfähigkeitstyps aufweisen können, wobei die Schutzringe 184 getrennt voneinander entlang der ersten seitlichen Richtung X angeordnet sein können. Ferner können die Schutzringe seitlich mit der ohmschen Schicht 17 überlappen. In einer Ausführungsform sind die Schutzringe 184 als eine Alternative zu dem zweiten Halbleiterbereich 182 bereitgestellt, der einen kontinuierlichen Halbleiterbereich bilden kann und, wie oben dargestellt wurde, eine VLD-Konfiguration bilden kann.
  • Bevor ferner beispielhafte Merkmale der Abschlussstruktur 18 und ihrer ohmschen Schicht 17 beschrieben werden, werden weitere optionale Aspekte der Ausführungsbeispiele, die in 2 bis 5 dargestellt sind, aufgezeigt:
  • Gemäß den Ausführungsformen, die schematisch in 2 dargestellt sind, können Leistungszellen 14 eine Grabenkonfiguration aufweisen, wobei die Steuerelektroden 132 innerhalb der Gräben angeordnet sind und von dem Halbleiterkörper mittels einer jeweiligen Isolierung 155 isoliert sind, die gleichzeitig Grabenböden und Grabenseitenwände bilden kann. Der erste Lastanschluss 11 und auch der erste Kontakt 111 und der Steuersignalläufer 133 können räumlich von dem Halbleiterkörper 10 verschoben sein, z. B. von seiner Oberfläche 10-1 entlang der Erstreckungsrichtung Z, z. B. mittels der Isolierschicht 152. Ferner kann eine Einkapselung 156 bereitgestellt sein, die Imid aufweisen beziehungsweise daraus hergestellt sein kann. Zum Beispiel erstreckt sich die Einkapselung 156 entgegen der Erstreckungsrichtung Z, z. B. um den zweiten Kontakt 121, die ohmsche Schicht 17, den ersten Kontakt 111, den Steuersignalläufer 133 in dem ersten Lastanschluss 11 gemäß einer Ausführungsform (vgl. auch 4-5) vollständig zu umgeben. Zum Beispiel kann die elektrische Verbindung zwischen dem ersten Lastanschluss 11 und dem Halbleiterkörperbereich 102 und den Halbleitersourcebereichen 101 mittels kleiner Kontaktrillen beziehungsweise kleiner Kontaktstöpsel bereitgestellt sein, die sich entlang der Erstreckungsrichtung Z, wie schematisch und beispielhaft in 2 dargestellt, erstrecken. Gemäß der Ausführungsform von 2 verbindet die ohmsche Schicht den zweiten Kontakt 121 mit dem ersten Kontakt 111 elektrisch, wobei der zweite Kontakt 121 das elektrische Potential des zweiten Lastanschlusses 12 bereitstellt (z. B. der Rückseitenmetallisierung) und der erste Kontakt 111 das elektrische Potential des ersten Lastanschlusses 11 bereitstellt (z. B. der Vorderseitenmetallisierung). Zum Beispiel sind der erste Kontakt 111 und der zweite Kontakt 121 in einem seitlichen Abstand D1 voneinander angeordnet.
  • Die Ausführungsform, die schematisch und beispielhaft in 3 dargestellt ist, kann fast identisch zu der Ausführungsform von 2 sein, wobei der Unterschied beinhaltet, dass die ohmsche Schicht 17 den zweiten Kontakt 121 mit dem dritten Kontakt 131 elektrisch verbindet, wobei der dritte Kontakt 131 das elektrische Potential der Steuerelektroden 132 bereitstellt. Zum Beispiel sind der erste Kontakt 111 und der dritte Kontakt 131 in einem seitlichen Abstand D2 zueinander angeordnet.
  • Gemäß den Ausführungsformen, die schematisch in 4 und 5 dargestellt sind, sind anstatt dem zweiten Halbleiterbereich 182 die Schutzringe 184 bereitgestellt. Zum Beispiel kann die Abschlussstruktur 18 ferner eine oder mehrere Feldplatten 115 aufweisen. Jede der Feldplatten 115 kann seitlich mit dem jeweiligen der Schutzringe 184 überlappen. In einer Ausführungsform kann die Feldplatte 115, die seitlich mit einem der Schutzringe 184 überlappt, auch damit elektrisch verbunden sein. Wie dargestellt, kann die ohmsche Schicht 17 die bereitgestellten Feldplatten 115 entlang ihres Verlaufs von dem ersten Kontakt 111 zu dem zweiten Kontakt 121 abdecken.
  • Während die ohmsche Schicht 17 zum Symmetrieren eines elektrischen Feldes zumindest innerhalb dieses Abschnitts des Halbleiterkörpers 10 konfiguriert sein kann, der einen Teil der Abschlussstruktur 18 bildet, kann sie aufgrund der ohmschen Verbindung, die sie zwischen den Kontakten 121 und 111 beziehungsweise 131 bildet, auch einen Strompfad bereitstellen, der einen Leckstrom während eines sperrenden Zustands der Leistungshalbleitervorrichtung erhöhen kann, z. B. während der Anwesenheit einer vergleichsweise hohen Spannung zwischen dem ersten Lastanschluss 11 und dem zweiten Lastanschluss 12 beziehungsweise während der Anwesenheit einer vergleichsweise hohen Spannung zwischen den Steuerelektroden 132 (die ein elektrisches Potential nah an dem elektrischen Potential des ersten Lastanschlusses 11 aufweisen können).
  • Nun unter Bezugnahme auf alle Ausführungsformen, die hierin beschrieben sind, kann die ohmsche Schicht 17 seitlich entlang der ohmschen Verbindung, die sie zwischen dem zweiten Kontakt 121 und einem des ersten Kontakts 111 und des dritten Kontakts 131 bildet, strukturiert sein.
  • Zum Beispiel kann die seitlich strukturierte ohmsche Schicht 17 ein Erhöhen des ohmschen Widerstands zwischen den zwei Kontakten erlauben, wodurch der Leckstrom abnimmt. Gemäß einer Ausführungsform wird der Anstieg des ohmschen Widerstands der ohmschen Schicht 17 nicht, zumindest nicht nur, durch ein Nachbearbeiten des ohmschen Schichtmaterials 17 erreicht, z. B. durch eine Behandlung mit hoher Temperatur und/oder durch Implantieren von Verunreinigungen oder dergleichen, sondern durch ein seitliches Strukturieren der ohmschen Schicht 17 entlang der ohmschen Verbindung, d.h. zwischen den zwei Kontakten 121 und 111/131.
  • In einer Ausführungsform weist die ohmsche Verbindung, die durch die seitlich strukturierte ohmsche Schicht 17 gebildet ist, einen ohmschen Widerstand innerhalb eines spezifischen Wertebereichs auf. Zum Beispiel ist der ohmsche Widerstand - bezüglich seiner Größe - derart, dass er mindestens zwei Bedingungen erfüllt. Einerseits kann ein Minimalwert des ohmschen Widerstands derart gewählt werden, dass Leistungsverluste, die durch einen Leckstrom zwischen den zwei Kontakten 111/131 und 121 verursacht werden, unter einem Schwellenwert gehalten werden, z. B. unter 1 W oder unter 0,1 W oder unter 50 mW, wenn die Sperrspannung zwischen den zwei Lastanschlüssen 11 und 12 angelegt ist. Zum Beispiel kann der Minimalwert des ohmschen Widerstands der ohmschen Schicht 17 in Abhängigkeit von der Sperrspannung angepasst werden, für die die Leistungshalbleitervorrichtung 1, d.h. ihre eine oder mehreren Leistungszellen 14, ausgelegt ist/sind. Zum Beispiel je höher die Sperrspannung desto höher der Minimalwert des ohmschen Widerstands der ohmschen Schicht 17. Andererseits kann die ohmsche Schicht 17 konfiguriert sein, um für eine geeignete Verteilung des elektrischen Potentials entlang der ohmschen Verbindung bereitzustellen, wobei eine derartige Funktion einen Maximalwert des ohmschen Widerstands der ohmschen Schicht 17 begrenzen kann. Vor dem Hintergrund des weiten Bereichs von Sperrspannungen, für die Leistungshalbleitervorrichtungen ausgelegt sein können, kann der Bereich des ohmschen Widerstands der ohmschen Schicht 17 dementsprechend weit sein. Zum Beispiel kann der ohmsche Widerstand der ohmschen Schicht 17 innerhalb des Bereichs von 100 kΩ bis 100 GΩ, innerhalb des Bereichs von 10 MΩ bis 100 GΩ oder innerhalb des Bereichs von 100 MΩ bis 100 GΩ oder innerhalb des Bereichs von 1 GΩ bis 10 GΩ liegen.
  • Wie oben darauf hingewiesen wurde, ist in einer Ausführungsform der ohmsche Widerstand der ohmschen Schicht 17 mittels eines seitlichen Strukturierens der ohmschen Schicht 17 zwischen der ohmschen Verbindung angepasst, die sie zwischen den zwei Kontakten 111/131 und 121 bildet.
  • In einer Ausführungsform weist die seitlich strukturierte ohmsche Schicht 17 eine Dicke in der Erstreckungsrichtung auf, die im Bereich von 10 nm bis 10 µm, innerhalb des Bereichs von 100 nm bis 1 µm oder innerhalb des Bereichs von 100 nm bis 500 nm liegt.
  • Gemäß einer Ausführungsform kann aufgrund der seitlichen Struktur der ohmschen Schicht 17 die ohmsche Verbindung, die durch die seitlich strukturierte ohmsche Schicht 17 gebildet ist, eine Länge aufweisen, die mindestens 1,3-mal so lang wie der seitliche Abstand zwischen den jeweiligen zwei Kontakten 121 und 111/131 ist. Zum Beispiel, bezugnehmend auf die Ausführungsform gemäß 2, kann die ohmsche Verbindung eine Länge aufweisen, die mindestens 1,3-mal den Abstand D1 zwischen dem ersten Kontakt 111 und dem zweiten Kontakt 121 beträgt. Bezugnehmend auf die Ausführungsform gemäß 3, kann die ohmsche Verbindung eine Länge aufweisen, die mindestens 1,3-mal den Abstand D2 zwischen dem zweiten Kontakt 121 und dem dritten Kontakt 131 beträgt. Dieser Faktor kann größer als 1,3 sein, z. B. kann der Faktor mindestens zwei, mindestens drei betragen oder der Faktor kann sogar mindestens fünf, zehn oder sogar mindestens zwanzig betragen.
  • In Bezug auf die Ausführungsformen, die schematisch in 8 bis 15 dargestellt sind, werden einige beispielhafte und nicht-beschränkende Weisen eines seitlichen Strukturierens der ohmschen Schicht 17 beschrieben. Jedes dieser nicht-beschränkenden Beispiele kann auf die Ausführungsformen angewandt werden, die in 1 bis 7 dargestellt sind, wobei die seitliche Struktur der ohmschen Schicht 17 nicht dargestellt ist.
  • In einer Ausführungsform ist die seitliche Struktur der ohmschen Schicht 17 mittels mehrerer Isolierbereiche 171 realisiert. Mit anderen Worten kann die Abschlussstruktur 18 die mehreren Isolierbereiche 171 aufweisen, die die seitliche Struktur der ohmschen Schicht 17 bilden. Zum Beispiel können die mehreren Isolierbereiche 171 Vertiefungen der ohmschen Schicht 17 aufweisen beziehungsweise dadurch gebildet sein. Zum Beispiel, bezüglich eines Verarbeitungsverfahrens, von dem Ausführungsbeispiele unten ferner beschrieben werden, kann die ohmsche Schicht 17 über der Oberfläche 10-1 mittels eines Aufbringens eines ohmschen Schichtmaterials bereitgestellt sein, z. B. eines aus amorphem Silizium und SIPOS, und unter Verwendung einer Maske und eines lokalen Entfernens der ohmschen Schicht. Folglich kann die erstellte ohmsche Schicht 17 einige Öffnungen aufweisen, die innerhalb nachfolgender Verarbeitungsschritte mit einem Isoliermaterial gefüllt werden, wodurch die mehreren Isolierbereiche 171 gebildet werden. Die mehreren Isolierbereiche 171 können die seitliche Struktur der ohmschen Schicht 17 bilden.
  • Zum Beispiel ist die ohmsche Schicht 17 in Bezug auf die Ausführungsformen, die in 8 und 9 schematisch dargestellt sind, durch die Isolierbereiche 171 unterbrochen. Wie mittels der gestrichelten Linie dargestellt ist, kann der (Leck)Strom zwischen dem zweiten Kontakt 121 und dem anderen Kontakt (entweder dem ersten Kontakt 111 oder dem dritten Kontakt 131) nicht den direkten Pfad zwischen den Kontakten 121 und 111/131 nehmen, sondern muss entlang des Verlaufs verlaufen, der durch die Stromgates 173 gegeben ist, die durch die Isolierbereiche 171 definiert sind. Die Stromgates 173 der ohmschen Schicht 17 sind mittels des eng gestrichelten Bereichs in 8 und 9 dargestellt, während die übrigen Bereiche der ohmschen Schicht 17 durch die regemäßig gepunkteten Bereiche dargestellt sind. Der Verlauf des Leckstroms ist erheblich länger als der Abstand zwischen den zwei Kontakten 121 und 111/131 und die seitliche Struktur 17 weist zudem einen oder mehrere lokal erhöhte Widerstände auf, die durch die engen Stromgates 173 verursacht sind.
  • In einer Ausführungsform kann die ohmsche Schicht 17 ein Gesamtvolumen aufweisen. Die mehreren Isolierbereiche 171 können räumlich mindestens ein Stromgate 173 der ohmschen Schicht begrenzen. Das mindestens eine Stromgate 173 kann ein Volumen aufweisen, das weniger als 10% des Gesamtvolumens der ohmschen Schicht 17 beträgt. Dieser Anteil kann sogar kleiner als 10% sein, z. B. kleiner als 5%, kleiner als 3% oder sogar kleiner als 1%. Der Strompfad (vgl. gestrichelte Linie in 8) zwischen den Kontakten 121 und 111/131 durchläuft das mindestens eine Stromgate 173.
  • Folglich wird in einer Ausführungsform der erhöhte ohmsche Widerstand der ohmschen Schicht 17 durch die seitliche Struktur erreicht und nicht, zumindest nicht nur, durch ein Verarbeiten des Materials der ohmschen Schicht 17. Natürlich schließen die vorliegenden Ausführungsformen nicht aus, dass das Material der ohmschen Schicht 17 nach einem Aufbringen nachbearbeitet wird.
  • Zum Beispiel weisen die mehreren Isolierbereiche 171 mindestens einen ersten Isolator 1711 mit einem ersten Ende und einen zweiten Isolator 1712 mit einem zweiten Ende, das dem ersten Ende zugewandt ist, auf. Jedes der Enden kann eine Flanschform aufweisen, wie in 8 dargestellt. Zum Beispiel kann ein jeweiliges Stromgate 173 räumlich in einer derartigen Weise begrenzt sein. Zum Beispiel sind die zwei Enden in einem Abstand D zueinander angeordnet, wobei jeder der Flansche eine Breite W1 aufweisen kann, die größer als die Breite W2 ihrer jeweiligen seitlichen Erweiterungen sein kann. Folglich kann das Volumen des Stromgates 173 durch das Produkt der Breite W1, des Abstands D und der Dicke der ohmschen Schicht 17 definiert sein. In einer Ausführungsform kann das Verhältnis zwischen dem Abstand D und der Breite W1 proportional zu dem ohmschen Widerstand des Strompfads zwischen den zwei Kontakten 121 und 111/131 sein.
  • Zum Beispiel kann aufgrund der kleinen Stromgates 173 ein Hauptteil des Bereichs zwischen den zwei Kontakten 121 und 111/131 durch die ohmsche Schicht 17 abgedeckt sein, während der ohmsche Widerstand der ohmschen Verbindung durch die ohmsche Schicht 17 zwischen den zwei Kontakten 121 und 111/131 gleichzeitig vergleichsweise hoch sein kann.
  • Andere Beispiele der seitlichen Struktur der ohmschen Schicht 17 werden nun in Bezug auf die übrigen Zeichnungen erklärt. Im Allgemeinen können die mehreren Isolierbereiche 171 räumlich verteilt sein, um große Spannungsabfälle entlang des Abstands zwischen den zwei Kontakten 121 und 111/131 zu vermeiden. Zum Beispiel kann dies durch vergleichsweises Kleinhalten der räumlichen Verschiebung entlang des Abstands zwischen jeweiligen zwei benachbarten Isolierbereichen 171 erreicht werden. Ferner können die mehreren Isolierbereiche 171 auch verteilt sein, um sicherzustellen, dass die kritischen Bereiche der Abschlussstruktur 18 durch die ohmsche Schicht 17 abgedeckt sind, z. B. um sicherzustellen, dass die Gegenladung in der ohmschen Schicht 17 an kritischen Bereichen vorliegt, z. B. an einem seitlichen Endabschnitt des zweiten Halbleiterbereichs 182.
  • Zum Beispiel, bezugnehmend auf 10, kann jeder der mehreren Isolierbereiche 171 einen horizontalen Querschnitt mit einer im Wesentlichen rechteckigen Form aufweisen, wobei die Isolierbereiche 171 seitlich voneinander verschoben sind, z. B. derart, dass die gebildeten Stromgates 173 nicht entlang einer geraden Linie angeordnet sind, sondern auch seitlich voneinander derart verschoben sind, dass der Strom zwischen den zwei Kontakten 121 und 111/131 einem mäanderartigen Pfad folgen muss, wie beispielhaft durch die gestrichelte Linie dargestellt ist. Daher weist die ohmsche Verbindung, die durch die ohmsche Schicht 17 gebildet ist, eine Länge auf, die mindestens ein Mehrfaches des Abstands zwischen den zwei Kontakten 121 und 111/131 beträgt.
  • In einem anderen Beispiel, das schematisch in 11 dargestellt ist, können die Stromgates 173 entlang einer geraden Linie angeordnet sein, die ein Verwenden einer einfach strukturierten Maske erlauben kann, wenn die ohmsche Schicht 17 seitlich strukturiert wird. Dennoch begrenzen die mehreren Isolierbereiche 171 seitlich den Verlauf der ohmschen Verbindung zwischen den zwei Kontakten 121 und 111/131.
  • Zum Beispiel sind die Ausführungsformen gemäß 10 und 11 angewandt, wenn die Abschlussstruktur 18 den zweiten Halbleiterbereich 182 aufweist, der eine JTE aufweisen kann, z. B. eine VLD-Konfiguration.
  • Zum Beispiel können die Ausführungsformen gemäß der übrigen 12 bis 15 angewandt sein, wenn die Abschlussstruktur 18 die Schutzringe 184 aufweist. Gemäß der Ausführungsform, die in 12 dargestellt ist, können manche Stromgates 173 entlang einer geraden Linie angeordnet sein, während andere Stromgates 173 nicht entlang einer geraden Linie angeordnet sind. Zum Beispiel kann die Länge (z. B. entlang der Stromrichtung) der Stromgates 173 proportional zu der Breite (z. B. senkrecht zu der Stromrichtung) der Isolierbereiche 171 sein, die das jeweilige Stromgate 173 räumlich begrenzen. Ein anderes Beispiel der räumlichen Verteilung der mehreren Isolierbereiche 171 ist in 13 und 14 dargestellt.
  • Ferner, bezugnehmend auf die Ausführungsform gemäß 15, kann die ohmsche Schicht 17 mindestens eine ohmsche Brücke 172 aufweisen, die einen größeren Abstand zu der Oberfläche 10-1 (entlang der Erstreckungsrichtung Z) im Vergleich zu den Isolierbereichen 171 hat und die mindestens einen der mehreren Isolierbereiche 171 überbrückt. Dieser optionale Aspekt ist auch schematisch in 5 dargestellt. Zum Beispiel, wenn die Abschlussstruktur 18 die Schutzringe 184 und die Feldplatten 115 aufweist, können die Isolierbereiche 171 derart platziert sein, dass mindestens eine der Feldplatten 115 nicht vollständig durch die ohmsche Schicht 17 abgedeckt ist. Stattdessen decken die Isolierbereiche 171 den Hauptteil der jeweiligen Feldplatte 115 ab und die Feldplatte 115 ist von der ohmschen Brücke 172 überbrückt, die gleichzeitig ein Stromgate bilden kann.
  • Gemäß einer anderen Ausführungsform wird ein Verfahren zum Verarbeiten einer Leistungshalbleitervorrichtung dargelegt. Die Leistungshalbleitervorrichtung 1, die zu verarbeiten ist, weist einen Halbleiterkörper 10 auf, der an einen ersten Lastanschluss 11 und einen zweiten Lastanschluss 12 gekoppelt ist und einen Driftbereich 100 mit Dotierstoffen eines ersten Leitfähigkeitstyps aufweist; einen aktiven Bereich 16 mit mindestens einer Leistungszelle 14, die sich zumindest teilweise in den Halbleiterkörper 10 erstreckt und die mit dem ersten Lastanschluss 11 elektrisch verbunden ist und die einen Teil des Driftbereichs 100 aufweist, wobei die mindestens eine Leistungszelle 14 einen Abschnitt des Driftbereichs 100 aufweist und konfiguriert ist, um einen Laststrom zwischen den Anschlüssen 11, 12 zu leiten und eine Sperrspannung zu sperren, die zwischen den Anschlüssen 11, 12 angelegt ist; eine Chipkante 19, die den Halbleiterkörper 10 seitlich abschließt; und eine nicht-aktive Abschlussstruktur 18, die zwischen der Chipkante 19 und dem aktiven Bereich 16 angeordnet ist. Das Verfahren umfasst Folgendes: Erstellen über einer Oberfläche 10-1 des Halbleiterkörpers 10 einer ohmschen Schicht 17 in der Abschlussstruktur 18, wodurch eine ohmsche Verbindung zwischen einem elektrischen Potential 111 des ersten Lastanschlusses 11 und einem elektrischen Potential 121 des zweiten Lastanschlusses 12 gebildet wird, wobei ein Bilden der ohmschen Schicht 17 ein Strukturieren der ohmschen Schicht 17 entlang der ohmschen Verbindung aufweist.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird ein weiteres Verfahren zum Verarbeiten einer Leistungshalbleitervorrichtung dargelegt. Die Leistungshalbleitervorrichtung 1, die zu verarbeiten ist, weist einen Halbleiterkörper 10 auf, der an einen ersten Lastanschluss 11 und einen zweiten Lastanschluss 12 gekoppelt ist und einen Driftbereich 100 mit Dotierstoffen eines ersten Leitfähigkeitstyps aufweist; einen aktiven Bereich 16 mit mindestens einer Leistungszelle 14, die sich zumindest teilweise in den Halbleiterkörper 10 erstreckt und die mit dem ersten Lastanschluss 11 elektrisch verbunden ist und die einen Teil des Driftbereichs 100 aufweist, wobei die mindestens eine Leistungszelle 14 einen Abschnitt des Driftbereichs 100 aufweist und konfiguriert ist, um einen Laststrom zwischen den Anschlüssen 11, 12 zu leiten und eine Sperrspannung zu sperren, die zwischen den Anschlüssen 11, 12 angelegt ist, wobei die mindestens eine Leistungszelle 14 eine Steuerelektrode 132 aufweist, die von jedem Lastanschluss 11, 12 elektrisch isoliert ist und konfiguriert ist, um einen Betrieb der mindestens einen Leistungszelle 14 zu steuern; eine Chipkante 19, die den Halbleiterkörper 10 seitlich abschließt; und eine nicht-aktive Abschlussstruktur 18, die zwischen der Chipkante 19 und dem aktiven Bereich 16 angeordnet ist. Das Verfahren umfasst Folgendes: Erstellen über einer Oberfläche 10-1 des Halbleiterkörpers 10 einer ohmschen Schicht 17 in der Abschlussstruktur 18, wodurch eine ohmsche Verbindung zwischen einem elektrischen Potential 111 der Steuerelektrode 132 und einem elektrischen Potential 121 des zweiten Lastanschlusses 12 gebildet wird, wobei ein Bilden der ohmschen Schicht 17 ein Strukturieren der ohmschen Schicht 17 entlang der ohmschen Verbindung aufweist.
  • Ausführungsformen der Verfahren, die oben beschrieben sind, können den Ausführungsformen der Leistungshalbleitervorrichtung entsprechen, die oben beschrieben ist, z. B. in Bezug auf die 1-15, und wie in den abhängigen Ansprüchen definiert. Insofern wird auf das oben Genannte Bezug genommen.
  • Zum Beispiel wird die ohmsche Schicht 17 durch Auftragen einer Maske und durch Ausführen eines Ätzverarbeitungsschritts strukturiert, z. B. um Vertiefungen in der ohmschen Schicht 17 zu bilden, die durch ein isolierendes Material befüllt werden können, um die Isolierbereiche 171 zu bilden. Daher kann die ohmsche Schicht 17 in einer Ausführungsform in einem ersten Schritt homogen (unstrukturiert) über der Oberfläche 10-1 des Halbleiterkörpers 10 aufgebracht werden und dann innerhalb von weiteren Verarbeitungsschritten seitlich strukturiert werden. Ein Nachbearbeiten der ohmschen Schicht 17 in Bezug auf ihr Material kann hingegen verhindert werden, z. B. ist ein Ausführen eines Behandelns mit hoher Temperatur und/oder einer Schadenimplantation oder dergleichen gemäß einer Ausführungsform nicht notwendig. Daher kann gemäß einer Ausführungsform der ohmsche Widerstand zwischen den zwei Kontakten 121 und 111/131 durch ein intelligentes Strukturieren der ohmschen Schicht 17 und nicht, zumindest nicht nur, durch ein Verarbeiten der ohmschen Schicht 17, um ihren materialspezifischen Widerstandswert anzupassen, angepasst werden.
  • Im oben Genannten wurden Ausführungsformen, die für Halbleitervorrichtungen und für Verarbeitungsverfahren gelten, erklärt. Zum Beispiel basieren diese Halbleitervorrichtungen auf Silizium (Si). Folglich kann ein/e monokristalline/r Halbleiterbereich oder -schicht, z. B. der Halbleiterkörper 10, der Driftbereich 100, der Bereich 181 bis 184, der Sourcebereich 101, der Körperbereich 102 von Ausführungsbeispielen ein/e monokristalline/r Si-Bereich oder Si-Schicht sein. In anderen Ausführungsformen kann polykristallines oder amorphes Silizium eingesetzt werden.
  • Es ist jedoch zu verstehen, dass der Halbleiterkörper 10, der Driftbereich 100, der Bereich 181 bis 184, der Sourcebereich 101, der Körperbereich 102 aus einem beliebigen Halbleitermaterial hergestellt sein kann, das zum Fertigen einer Halbleitervorrichtung geeignet ist. Beispiele für derartige Materialien beinhalten, ohne darauf beschränkt zu sein, elementare Halbleitermaterialien, wie etwa Silizium (Si) oder Germanium (Ge), Halbleiterverbundwerkstoffe aus Gruppe IV, wie etwa Siliziumkarbid (SiC) oder Siliziumgermanium (SiGe), binäre, ternäre oder quartäre III-V-Halbleitermaterialien, wie etwa Galliumnitrid (GaN), Galliumarsenid (GaAs), Galliumphosphid (GaP), Indiumphosphid (InP), Indiumgalliumphosphid (InGaP), Aluminiumgalliumnitrid (AIGaN), Aluminiumindiumnitrid (AlInN), Indiumgalliumnitrid (InGaN), Aluminiumgalliumindiumnitrid (AlGaInN) oder Indiumgalliumarsenidphosphid (InGaAsP), und binäre oder ternäre II-VI-Halbleitermaterialien, wie etwa Kadmiumtellurid (CdTe) und Quecksilberkadmiumtellurid (HgCdTe), um nur einige zu nennen. Die zuvor genannten Halbleitermaterialien werden auch als „Halbleiterhomoübergangsmaterialien“ bezeichnet. Wenn zwei unterschiedliche Halbleitermaterialien kombiniert werden, wird ein Halbleiterheteroübergangsmaterial gebildet. Beispiele für Halbleiterhomoübergangsmaterialien beinhalten, ohne darauf zu beschränkt zu sein, Aluminiumgalliumnitrid (AIGaN) - Aluminiumgalliumindiumnitrid (AlGaInN), Indiumgalliumnitrid (InGaN) - Aluminiumgalliumindiumnitrid (AlGaInN), Indiumgalliumnitrid (InGaN) - Galliumnitrid (GaN), Aluminiumgalliumnitrid (AIGaN) - Galliumnitrid (GaN), Indiumgalliumnitrid (InGaN) - Aluminiumgalliumnitrid (AIGaN), Silizium-Silizium-Karbid (SixC1-x) und Silizium-SiGe-Halbleiterhomoübergangsmaterialien. Für Leistungshalbleitervorrichtungsanwendungen werden gegenwärtig Si-, SiC-, GaAs- und GaN-Materialien verwendet.
  • Relative räumliche Begriffe wie etwa „unter, „unterhalb“, „niedrig“, „über“, „oberhalb“ und dergleichen werden für eine einfachere Beschreibung verwendet, um die Positionierung eines Elements relativ zu einem zweiten Element zu erklären. Diese Begriffe sollen unterschiedliche Ausrichtungen der jeweiligen Vorrichtung zusätzlich zu unterschiedlichen Ausrichtungen wie diejenigen umschließen, die in den Figuren abgebildet sind. Ferner werden Begriffe wie „erste/r“, „zweite/r“ und dergleichen auch verwendet, um verschiedene Elemente, Bereiche, Abschnitte usw. zu beschreiben und sollen ebenfalls nicht beschränken. Gleiche Begriffe beziehen sich in der gesamten Beschreibung auf gleiche Elemente.
  • Die Begriffe „mit“, „haben“, „beinhalten“, „aufweisen“ und dergleichen, die hierin verwendet werden, sind unbegrenzte Begriffe, die die Anwesenheit von genannten Elementen oder Merkmalen angeben, aber nicht zusätzliche Elemente oder Merkmale ausschließen. Die Artikel „ein/e“ und „der/die/das“ sollen sowohl den Plural als auch den Singular beinhalten, soweit der Kontext nicht eindeutig Anderes angibt.
  • Vor dem Hintergrund der oben genannten Auswahl von Variationen und Anwendungen ist zu verstehen, dass die vorliegende Erfindung nicht durch die vorangegangene Beschreibung beschränkt ist, noch durch die beigefügten Zeichnungen beschränkt ist. Stattdessen ist die vorliegende Erfindung nur durch die nachfolgenden Ansprüche und ihre rechtlichen Entsprechungen beschränkt.

Claims (20)

  1. Leistungshalbleitervorrichtung (1), die einen Halbleiterkörper (10) aufweist, der an einen ersten Lastanschluss (11) und einen zweiten Lastanschluss (12) gekoppelt ist, und einen Driftbereich (100) mit Dotierstoffen eines ersten Leitfähigkeitstyps aufweist; - einen aktiven Bereich (16) mit mindestens einer Leistungszelle (14), die sich zumindest teilweise in den Halbleiterkörper (10) erstreckt und die mit dem ersten Lastanschluss (11) elektrisch verbunden ist und die einen Teil des Driftbereichs (100) aufweist, wobei die mindestens eine Leistungszelle (14) einen Abschnitt des Driftbereichs (100) aufweist und konfiguriert ist, um einen Laststrom zwischen den Anschlüssen (11, 12) zu leiten und eine Sperrspannung zu sperren, die zwischen den Anschlüssen (11, 12) angelegt ist; - eine Chipkante (19), die den Halbleiterkörper (10) seitlich abschließt; - eine nicht-aktive Abschlussstruktur (18), die zwischen der Chipkante (19) und dem aktiven Bereich (16) angeordnet ist und eine ohmsche Schicht (17) aufweist, wobei die ohmsche Schicht (17): - über einer Oberfläche (10-1) des Halbleiterkörpers (10) angeordnet ist; - eine ohmsche Verbindung zwischen einem elektrischen Potential (111) des ersten Lastanschlusses (11) und einem elektrischen Potential (121) des zweiten Lastanschlusses (12) bildet; und - seitlich entlang der ohmschen Verbindung strukturiert ist.
  2. Leistungshalbleitervorrichtung (1) nach Anspruch 1, wobei das elektrische Potential des ersten Lastanschlusses (11) durch einen ersten Kontakt (111) bereitgestellt ist und das elektrische Potential des zweiten Lastanschlusses (12) durch einen zweiten Kontakt (121) bereitgestellt ist, wobei jeder der Kontakte (111, 121) in der Abschlussstruktur (18) und über der Oberfläche (10-1) angeordnet ist.
  3. Leistungshalbleitervorrichtung (1) nach Anspruch 2, wobei ein Verlauf der ohmschen Verbindung, die durch die ohmsche Schicht (17) gebildet ist, eine Länge aufweist, die mindestens 1,3-mal so lang wie der seitliche Abstand (D1) zwischen den Kontakten (111, 121) ist.
  4. Leistungshalbleitervorrichtung (1), die einen Halbleiterkörper (10) aufweist, der an einen ersten Lastanschluss (11) und einen zweiten Lastanschluss (12) gekoppelt ist, und einen Driftbereich (100) mit Dotierstoffen eines ersten Leitfähigkeitstyps aufweist; - einen aktiven Bereich (16) mit mindestens einer Leistungszelle (14), die sich zumindest teilweise in den Halbleiterkörper (10) erstreckt und die mit dem ersten Lastanschluss (11) elektrisch verbunden ist und die einen Teil des Driftbereichs (100) aufweist, wobei die mindestens eine Leistungszelle (14) einen Abschnitt des Driftbereichs (100) aufweist und konfiguriert ist, um einen Laststrom zwischen den Anschlüssen (11, 12) zu leiten und eine Sperrspannung zu sperren, die zwischen den Anschlüssen (11, 12) angelegt ist, und wobei die mindestens eine Leistungszelle (14) eine Steuerelektrode (132) aufweist, die von jedem Lastanschluss (11, 12) elektrisch isoliert und konfiguriert ist, um einen Betrieb der mindestens einen Leistungszelle (14) zu steuern; - eine Chipkante (19), die den Halbleiterkörper (10) seitlich abschließt; - eine nicht-aktive Abschlussstruktur (18), die zwischen der Chipkante (19) und dem aktiven Bereich (16) angeordnet ist und eine ohmsche Schicht (17) aufweist, wobei die ohmsche Schicht (17): - über einer Oberfläche (10-1) des Halbleiterkörpers (10) angeordnet ist; - eine ohmsche Verbindung zwischen einem elektrischen Potential (121) des zweiten Lastanschlusses (12) und einem elektrischen Potential (131) der Steuerelektrode (132) bildet; und - seitlich entlang der ohmschen Verbindung strukturiert ist.
  5. Leistungshalbleitervorrichtung (1) nach Anspruch 4, wobei das elektrische Potential des zweiten Lastanschlusses (12) durch einen zweiten Kontakt (121) bereitgestellt ist und das elektrische Potential der Steuerelektrode (132) durch einen dritten Kontakt (131) bereitgestellt ist, wobei jeder der Kontakte (121, 131) in der Abschlussstruktur (18) und über der Oberfläche (10-1) angeordnet ist.
  6. Leistungshalbleitervorrichtung (1) nach Anspruch 5, wobei ein Verlauf der ohmschen Verbindung, die durch die ohmsche Schicht (17) gebildet ist, eine Länge aufweist, die mindestens 1,3-mal so lang wie der seitliche Abstand (D2) zwischen den Kontakten (111, 131) ist.
  7. Leistungshalbleitervorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Abschlussstruktur (18) mehrere Isolierbereiche (171) aufweist, die die seitliche Struktur der ohmschen Schicht (17) bilden.
  8. Leistungshalbleitervorrichtung (1) nach Anspruch 7, wobei die mehreren Isolierbereiche (171) einen Verlauf der ohmschen Verbindung zwischen den Kontakten (111; 131 und 121) seitlich begrenzen, die durch die ohmsche Schicht (17) gebildet ist.
  9. Leistungshalbleitervorrichtung (1) nach Anspruch 7 oder 8, wobei die mehreren Isolierbereiche (171) Vertiefungen der ohmschen Schicht (17) aufweisen.
  10. Leistungshalbleitervorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 7 bis 9, wobei die mehreren Isolierbereiche (171) einen ersten Isolator (1711) mit einem ersten Ende und einen zweiten Isolator (1712) mit einem zweiten Ende, das dem ersten Ende zugewandt ist, aufweisen, wobei jedes der Enden eine Flanschform aufweist.
  11. Leistungshalbleitervorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 7 bis 10, wobei die ohmsche Schicht (17) mindestens eine ohmsche Brücke (172) aufweist, die einen größeren Abstand zu der Oberfläche (10-1) im Vergleich zu den Isolierbereichen (171) hat und die mindestens einen der mehreren Isolierbereiche (171) überbrückt.
  12. Leistungshalbleitervorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 7 bis 11, wobei die ohmsche Schicht (17) ein Gesamtvolumen aufweist und wobei die mehreren Isolierbereiche (171) räumlich mindestens ein Stromgate (173) der ohmschen Schicht (17) begrenzen, wobei das mindestens eine Stromgate (173) ein Volumen aufweist, das weniger als 10% des Gesamtvolumens der ohmschen Schicht (17) beträgt, wobei ein Strompfad zwischen den Kontakten (121 und 111; 131) das mindestens eine Stromgate (173) durchläuft.
  13. Leistungshalbleitervorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die ohmsche Verbindung einen ohmschen Widerstand innerhalb des Bereichs von 1 GΩ bis 10 GΩ aufweist.
  14. Leistungshalbleitervorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die ohmsche Schicht (17) aus amorphem Silizium oder halbisolierendem polykristallinen Silizium hergestellt ist.
  15. Leistungshalbleitervorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die ohmsche Schicht (17) konfiguriert ist, um in Bezug auf eine Ladung, die in dem Halbleiterkörper (10) vorliegt, der zumindest teilweise durch die ohmsche Schicht (17) abgedeckt ist, eine Gegenladung zu bilden.
  16. Leistungshalbleitervorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Abschlussstruktur (18) einen oder mehrere dotierte Halbleiterbereiche (181, 182, 183, 184) aufweist, die in dem Halbleiterkörper (10) vorgesehen sind, wobei die ohmsche Schicht (17) seitlich mit mindestens einem des einen oder der mehreren dotierten Halbleiterbereiche (181, 182, 183, 184) überlappt.
  17. Leistungshalbleitervorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Abschlussstruktur (18) eine Hochspannungsabschlussstruktur ist.
  18. Leistungshalbleitervorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste Lastanschluss (11) und der zweite Lastanschluss (12) die Leistungshalbleitervorrichtung (1) vertikal abschließen.
  19. Verfahren zum Verarbeiten einer Leistungshalbleitervorrichtung (1), wobei die Leistungshalbleitervorrichtung (1) einen Halbleiterkörper (10) aufweist, der an einen ersten Lastanschluss (11) und einen zweiten Lastanschluss (12) gekoppelt ist, und einen Driftbereich (100) mit Dotierstoffen eines ersten Leitfähigkeitstyps aufweist; einen aktiven Bereich (16) mit mindestens einer Leistungszelle (14), die sich zumindest teilweise in den Halbleiterkörper (10) erstreckt und die mit dem ersten Lastanschluss (11) elektrisch verbunden ist und die einen Teil des Driftbereichs (100) aufweist, wobei die mindestens eine Leistungszelle (14) einen Abschnitt des Driftbereichs (100) aufweist und konfiguriert ist, um einen Laststrom zwischen den Anschlüssen (11, 12) zu leiten und eine Sperrspannung zu sperren, die zwischen den Anschlüssen (11, 12) angelegt ist; eine Chipkante (19), die den Halbleiterkörper (10) seitlich abschließt; und eine nicht-aktive Abschlussstruktur (18), die zwischen der Chipkante (19) und dem aktiven Bereich (16) angeordnet ist; wobei das Verfahren Folgendes aufweist: Erstellen über einer Oberfläche (10-1) des Halbleiterkörpers (10) einer ohmschen Schicht (17) in der Abschlussstruktur (18), wodurch eine ohmsche Verbindung zwischen einem elektrischen Potential (111) des ersten Lastanschlusses (11) und einem elektrischen Potential (121) des zweiten Lastanschlusses (12) gebildet wird, wobei ein Bilden der ohmschen Schicht (17) ein Strukturieren der ohmschen Schicht (17) entlang der ohmschen Verbindung umfasst.
  20. Verfahren zum Verarbeiten einer Leistungshalbleitervorrichtung (1), wobei die Leistungshalbleitervorrichtung (1) einen Halbleiterkörper (10) aufweist, der an einen ersten Lastanschluss (11) und einen zweiten Lastanschluss (12) gekoppelt ist, und einen Driftbereich (100) mit Dotierstoffen eines ersten Leitfähigkeitstyps aufweist; einen aktiven Bereich (16) mit mindestens einer Leistungszelle (14), die sich zumindest teilweise in den Halbleiterkörper (10) erstreckt und die mit dem ersten Lastanschluss (11) elektrisch verbunden ist und die einen Teil des Driftbereichs (100) aufweist, wobei die mindestens eine Leistungszelle (14) einen Abschnitt des Driftbereichs (100) aufweist und konfiguriert ist, um einen Laststrom zwischen den Anschlüssen (11, 12) zu leiten und eine Sperrspannung zu sperren, die zwischen den Anschlüssen (11, 12) angelegt ist, wobei die mindestens eine Leistungszelle (14) eine Steuerelektrode (132) aufweist, die von jedem Lastanschluss (11, 12) elektrisch isoliert und konfiguriert ist, um einen Betrieb der mindestens einen Leistungszelle (14) zu steuern; eine Chipkante (19), die den Halbleiterkörper (10) seitlich abschließt; und eine nicht-aktive Abschlussstruktur (18), die zwischen der Chipkante (19) und dem aktiven Bereich (16) angeordnet ist; wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Erstellen über einer Oberfläche (10-1) des Halbleiterkörpers (10) einer ohmschen Schicht (17) in der Abschlussstruktur (18), wodurch eine ohmsche Verbindung zwischen einem elektrischen Potential (111) der Steuerelektrode (132) und einem elektrischen Potential (121) des zweiten Lastanschlusses (12) gebildet wird, wobei ein Bilden der ohmschen Schicht (17) ein Strukturieren der ohmschen Schicht (17) entlang der ohmschen Verbindung umfasst.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111326566A (zh) * 2018-12-14 2020-06-23 英飞凌科技股份有限公司 功率半导体器件

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102018115637A1 (de) * 2018-06-28 2020-01-02 Infineon Technologies Ag Leistungshalbleiterbauelement
CN110993557A (zh) 2018-10-02 2020-04-10 英飞凌科技奥地利有限公司 用于在半导体主体中形成绝缘层的方法和晶体管器件
DE102018124418A1 (de) * 2018-10-02 2020-04-02 Infineon Technologies Austria Ag Verfahren zum herstellen einer isolationsschicht in einem halbleiterkörper und halbleiterbauelement
DE102019103899A1 (de) * 2019-02-15 2020-08-20 Infineon Technologies Ag Leistungshalbleiterbauelement und Verfahren zur Verarbeitung eines Leistungshalbleiterbauelements
US20220140132A1 (en) * 2020-11-04 2022-05-05 Cree, Inc. Passivation structures for semiconductor devices
CN114093866B (zh) * 2021-11-19 2023-03-14 陕西亚成微电子股份有限公司 集成启动装置的mosfet结构及制造方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2231521A1 (de) * 1971-07-02 1973-01-18 Philips Nv Halbleiteranordnung
US4707719A (en) * 1984-11-21 1987-11-17 U.S. Philips Corporation Semiconductor device having an annular region for improved voltage characteristics
JPH10163482A (ja) * 1996-11-27 1998-06-19 Denso Corp 絶縁分離型半導体装置
JP2003008009A (ja) * 2001-06-27 2003-01-10 Fuji Electric Co Ltd 半導体装置
DE102006056139A1 (de) * 2006-05-31 2007-12-06 Mitsubishi Electric Corp. Halbleitervorrichtung mit einem verbesserten Aufbau für eine hohe Spannungsfestigkeit

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3832750A1 (de) * 1988-09-27 1990-03-29 Asea Brown Boveri Leistungshalbleiterbauelement
JP2812093B2 (ja) * 1992-09-17 1998-10-15 株式会社日立製作所 プレーナ接合を有する半導体装置
US6525389B1 (en) * 2000-02-22 2003-02-25 International Rectifier Corporation High voltage termination with amorphous silicon layer below the field plate
JP5224289B2 (ja) * 2009-05-12 2013-07-03 三菱電機株式会社 半導体装置
JP5748188B2 (ja) * 2009-09-29 2015-07-15 富士電機株式会社 半導体装置
JP5218474B2 (ja) * 2010-05-27 2013-06-26 富士電機株式会社 半導体装置
JP2014204038A (ja) * 2013-04-08 2014-10-27 三菱電機株式会社 半導体装置及びその製造方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2231521A1 (de) * 1971-07-02 1973-01-18 Philips Nv Halbleiteranordnung
US4707719A (en) * 1984-11-21 1987-11-17 U.S. Philips Corporation Semiconductor device having an annular region for improved voltage characteristics
JPH10163482A (ja) * 1996-11-27 1998-06-19 Denso Corp 絶縁分離型半導体装置
JP2003008009A (ja) * 2001-06-27 2003-01-10 Fuji Electric Co Ltd 半導体装置
DE102006056139A1 (de) * 2006-05-31 2007-12-06 Mitsubishi Electric Corp. Halbleitervorrichtung mit einem verbesserten Aufbau für eine hohe Spannungsfestigkeit

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111326566A (zh) * 2018-12-14 2020-06-23 英飞凌科技股份有限公司 功率半导体器件

Also Published As

Publication number Publication date
US10600862B2 (en) 2020-03-24
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