DE102017128241B3 - Layout für einen Nadelzellengraben-MOSFET und Verfahren zu dessen Verarbeitung - Google Patents

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Christof Altstaetter
Michael Hutzler
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Abstract

Ein Leistungshalbleiter-Die (100) ist dafür ausgelegt, einen Laststrom zwischen einem vorderseitigen Lastanschluss (101) und einem rückseitigen Lastanschluss (102) des Leistungshalbleiter-Dies (100) zu leiten. Der Leistungshalbleiter-Die (100) umfasst ein aktives Gebiet (110) mit mehreren säulenförmigen Grabenzellen (120), wobei jede säulenförmige Grabenzelle (120) Folgendes umfasst: einen Abschnitt (111) einer Driftzone eines ersten Leitfähigkeitstyps, einen Abschnitt einer Kanalzone (112) eines zweiten Leitfähigkeitstyps und einen Abschnitt einer Source-Zone (113) des ersten Leitfähigkeitstyps, wobei der Kanalzonenabschnitt (112) elektrisch mit dem vorderseitigen Lastanschluss (101) verbunden ist und den Source-Zonenabschnitt (113) vom Driftzonenabschnitt (111) isoliert, und einen Steuerabschnitt mit wenigstens einer Steuerelektrode (122) in einem Steuergraben (121), wobei der Steuerabschnitt ausgelegt ist, einen Inversionskanal innerhalb des Kanalzonenabschnitts (112) zur Leitung des Laststroms zu induzieren. Der Leistungshalbleiter-Die (100) umfasst ferner einen Die-Rand (140), ein Randabschlussgebiet (130) zwischen dem Die-Rand (140) und dem aktiven Gebiet (110), wobei das Randabschlussgebiet (130) eine vorderseitige Zone (131) aufweist, die so ausgelegt ist, dass sie ein vom elektrischen Potential des vorderseitigen Lastanschlusses (101) verschiedenes elektrisches Potential aufweist, und eine isolierende Grabenstruktur (150), die zwischen der vorderseitigen Zone (131) und der elektrisch mit dem vorderseitigen Lastanschluss (101) verbundenen Kanalzone (112) angeordnet ist.

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Diese Spezifikation betrifft Ausführungsformen eines Leistungshalbleiter-Dies mit mehreren säulenförmigen Grabenzellen und Ausführungsformen eines Verfahrens zur Verarbeitung eines solchen Leistungshalbleiter-Dies. Die vorliegende Spezifikation betrifft insbesondere Ausführungsformen eines Leistungshalbleiter-Dies, wobei die säulenförmigen Grabenzellen von einer vorderseitigen Zone eines Randabschlussgebiets isoliert sind, und Ausführungsformen eines Verfahrens zur Verarbeitung eines solchen Leistungshalbleiter-Dies.
  • HINTERGRUND
  • Viele Funktionen moderner Vorrichtungen in Automobil-, Endverbraucher- und Industrieanwendungen in der Art des Umwandelns elektrischer Energie und des Antreibens eines Elektromotors oder einer elektrischen Maschine beruhen auf Leistungshalbleitervorrichtungen.
  • Beispielsweise wurden Bipolartransistoren mit isoliertem Gate (IGBT), Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistoren (MOSFET) und Dioden, um einige zu nennen, für verschiedene Anwendungen verwendet, einschließlich Schalter in Stromversorgungen und Leistungswandlern, jedoch ohne Einschränkung auf diese.
  • Eine Leistungshalbleitervorrichtung umfasst gewöhnlich einen Halbleiterkörper, der dafür ausgelegt ist, einen Laststrom entlang einem Laststromweg zwischen zwei Lastanschlüssen der Vorrichtung zu leiten. Ein vorderseitiger Lastanschluss, beispielsweise ein Source-Anschluss, kann auf der Vorderseite des Dies angeordnet sein, und ein rückseitiger Lastanschluss, beispielsweise ein Drain-Anschluss, kann auf der Rückseite des Dies angeordnet sein. Der Die kann in eine Baugruppe der Leistungshalbleitervorrichtung aufgenommen sein, wobei diese Baugruppe elektrische Verbindungen zu den Lastanschlüssen bereitstellen kann.
  • Ferner kann der Laststromweg durch eine Steuerelektrode, die manchmal als Gate-Elektrode bezeichnet wird, gesteuert werden. Beispielsweise kann die Steuerelektrode nach dem Empfang eines entsprechenden Steuersignals beispielsweise von einer Treibereinheit den Leistungshalbleiter-Die entweder in einen leitenden Zustand oder einen Blockierzustand versetzen.
  • Zum Leiten des Laststroms kann der Leistungshalbleiter-Die eine oder mehrere Leistungszellen aufweisen, die in einem so genannten aktiven Gebiet der Leistungshalbleitervorrichtung angeordnet sein können. Beispielsweise sind innerhalb des aktiven Gebiets die eine oder die mehreren Leistungszellen elektrisch mit dem vorderseitigen Lastanschluss verbunden. Das aktive Gebiet kann mit einem Streifenmuster versehen sein, bei dem sich die Leistungszellen streifenartig über das gesamte aktive Gebiet erstrecken, oder das aktive Gebiet kann mit einem Zellenmuster versehen sein, bei dem die Leistungszellen einen säulenförmigen Entwurf (auch als „Nadelentwurf“ bezeichnet) aufweisen und innerhalb des aktiven Gebiets verteilt sind.
  • Der Leistungshalbleiter-Die kann lateral durch einen Die-Rand begrenzt sein, und zwischen dem Die-Rand und dem aktiven Gebiet kann ein Randabschlussgebiet angeordnet sein. In Bezug auf Leistungshalbleiter-Dies wird dieses Randabschlussgebiet auch als „Hochspannungsabschlussstruktur“ bezeichnet, und es kann dazu dienen, die Spannungsbehandlungsfähigkeit des Leistungshalbleiter-Dies zu unterstützen, beispielsweise durch Beeinflussen des Verlaufs des elektrischen Felds innerhalb des Leistungshalbleiter-Dies, beispielsweise um eine zuverlässige Blockierfähigkeit des Leistungshalbleiter-Dies zu gewährleisten.
  • Zu diesem Zweck kann das Randabschlussgebiet eine oder mehrere innerhalb des Halbleiterkörpers angeordnete Komponenten und auch eine oder mehrere oberhalb einer Fläche des Halbleiterkörpers angeordnete Komponenten umfassen. Beispielsweise kann das Randabschlussgebiet eine vorderseitige Zone umfassen, die während des Betriebs des Leistungshalbleiter-Dies ein elektrisches Potential des rückseitigen Lastanschlusses aufweist.
  • Insbesondere während eines Blockierzustands des Leistungshalbleiter-Dies, wobei eine hohe Spannungsdifferenz zwischen dem vorderseitigen Lastanschluss und dem rückseitigen Lastanschluss auftreten kann, sollten Leckströme vermieden werden.
  • Aus der Druckschrift DE 10 2016 103 384 A1 ist ein Leistungshalbleiter-Die in einer MOSFET-Konfiguration bekannt, die nadelförmige Feldplattenstrukturen aufweist.
  • KURZFASSUNG
  • Gemäß einigen hier beschriebenen Ausführungsformen umgibt eine isolierende Grabenstruktur ein aktives Gebiet, das mehrere säulenförmige Grabenzellen aufweist, wobei die isolierende Grabenanordnung dafür ausgelegt ist, einen Leckstrom auf der Vorderseite des Dies, nämlich zwischen einer vorderseitigen Zone, die beispielsweise das Drain-Potential aufweist, und Abschnitten säulenförmiger Grabenzellen, die beispielsweise das Source-Potential aufweisen, zu verringern.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist ein Leistungshalbleiter-Die dafür ausgelegt, einen Laststrom zwischen einem vorderseitigen Lastanschluss und einem rückseitigen Lastanschluss des Leistungshalbleiter-Dies zu leiten. Der Leistungshalbleiter-Die umfasst ein aktives Gebiet mit mehreren säulenförmigen Grabenzellen, wobei jede säulenförmige Grabenzelle Folgendes umfasst: einen Abschnitt einer Driftzone eines ersten Leitfähigkeitstyps, einen Abschnitt einer Kanalzone eines zweiten Leitfähigkeitstyps und einen Abschnitt einer Source-Zone des ersten Leitfähigkeitstyps, wobei der Kanalzonenabschnitt elektrisch mit dem vorderseitigen Lastanschluss verbunden ist und den Source-Zonenabschnitt vom Driftzonenabschnitt isoliert, und einen Steuerabschnitt mit wenigstens einer Steuerelektrode in einem Steuergraben, wobei der Steuerabschnitt ausgelegt ist, einen Inversionskanal innerhalb des Kanalzonenabschnitts zur Leitung des Laststroms zu induzieren. Der Leistungshalbleiter-Die umfasst ferner einen Die-Rand, ein Randabschlussgebiet zwischen dem Die-Rand und dem aktiven Gebiet, wobei das Randabschlussgebiet eine vorderseitige Zone aufweist, die so ausgelegt ist, dass sie ein vom elektrischen Potential des vorderseitigen Lastanschlusses verschiedenes elektrisches Potential aufweist, und eine isolierende Grabenstruktur, die zwischen der vorderseitigen Zone und der elektrisch mit dem vorderseitigen Lastanschluss verbundenen Kanalzone angeordnet ist.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird ein Verfahren zur Verarbeitung eines Leistungshalbleiter-Dies vorgestellt. Der Leistungshalbleiter-Die ist dafür ausgelegt, einen Laststrom zwischen einem vorderseitigen Lastanschluss und einem rückseitigen Lastanschluss des Leistungshalbleiter-Dies zu leiten. Der Leistungshalbleiter-Die umfasst ein aktives Gebiet mit mehreren säulenförmigen Grabenzellen, wobei jede säulenförmige Grabenzelle Folgendes umfasst: einen Abschnitt einer Driftzone eines ersten Leitfähigkeitstyps, einen Abschnitt einer Kanalzone eines zweiten Leitfähigkeitstyps und einen Abschnitt einer Source-Zone des ersten Leitfähigkeitstyps, wobei der Kanalzonenabschnitt elektrisch mit dem vorderseitigen Lastanschluss verbunden ist und den Source-Zonenabschnitt vom Driftzonenabschnitt isoliert, und einen Steuerabschnitt mit wenigstens einer Steuerelektrode in einem Steuergraben, wobei der Steuerabschnitt ausgelegt ist, einen Inversionskanal innerhalb des Kanalzonenabschnitts zur Leitung des Laststroms zu induzieren. Der Leistungshalbleiter-Die umfasst ferner einen Die-Rand und ein Randabschlussgebiet zwischen dem Die-Rand und dem aktiven Gebiet, wobei das Randabschlussgebiet eine vorderseitige Zone aufweist, die so ausgelegt ist, dass sie ein vom elektrischen Potential des vorderseitigen Lastanschlusses verschiedenes elektrisches Potential aufweist. Das Verfahren umfasst das Bereitstellen einer isolierenden Grabenstruktur zwischen der vorderseitigen Zone und der Kanalzone, die elektrisch mit dem vorderseitigen Lastanschluss verbunden ist.
  • Fachleute werden zusätzliche Merkmale und Vorteile beim Lesen der folgenden detaillierten Beschreibung und bei Betrachtung der anliegenden Zeichnungen erkennen.
  • Figurenliste
  • Die Teile in den Figuren sind nicht notwendigerweise maßstabsgerecht, wobei der Nachdruck vielmehr auf das Erläutern von Grundgedanken der Erfindung gelegt wird. Überdies bezeichnen in den Figuren gleiche Bezugszahlen entsprechende Teile. Es zeigen:
    • 1 schematisch und beispielhaft einen Abschnitt einer horizontalen Projektion eines Leistungshalbleiter-Dies gemäß einigen Ausführungsformen,
    • 2 schematisch und beispielhaft einen Abschnitt eines vertikalen Querschnitts eines Leistungshalbleiter-Dies gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen,
    • 3 schematisch und beispielhaft einen Abschnitt einer horizontalen Projektion eines Leistungshalbleiter-Dies gemäß einigen Ausführungsformen,
    • 4 schematisch und beispielhaft einen Abschnitt eines vertikalen Querschnitts eines Leistungshalbleiter-Dies gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen und
    • 5 schematisch und beispielhaft einen Abschnitt eines vertikalen Querschnitts eines Leistungshalbleiter-Dies gemäß einigen Ausführungsformen.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
  • In der folgenden detaillierten Beschreibung wird auf die anliegenden Zeichnungen Bezug genommen.
  • In dieser Hinsicht können die Richtung betreffende Begriffe, wie „oben“, „unten“, „vorne“, „hinten“, „rückseitig“, „vorausgehend“, „nachfolgend“, „unterhalb“, „oberhalb“ usw., mit Bezug auf die Orientierung der beschriebenen Figuren verwendet werden. Weil Teile von Ausführungsformen in einer Anzahl verschiedener Orientierungen positioniert werden können, werden die die Richtung betreffenden Begriffe nur zur Erläuterung verwendet und sollten in keiner Weise als einschränkend angesehen werden.
  • Es wird nun detailliert auf verschiedene Ausführungsformen Bezug genommen, von denen ein oder mehrere Beispiele in den Figuren dargestellt sind. Merkmale, die als Teil einer Ausführungsform erläutert oder beschrieben sind, können bei anderen Ausführungsformen oder in Zusammenhang mit anderen Ausführungsformen verwendet werden, um eine weitere Ausführungsform zu erhalten. Es ist beabsichtigt, dass die vorliegende Erfindung solche Modifikationen und Abänderungen enthält. Die Zeichnungen sind nicht maßstabsgerecht und dienen nur der Veranschaulichung. Aus Gründen der Klarheit wurden die gleichen Elemente in den verschiedenen Zeichnungsbestandteilen mit den gleichen Bezugszahlen bezeichnet, sofern nichts anderes angegeben ist.
  • Der in dieser Spezifikation verwendete Begriff „horizontal“ soll eine Orientierung beschreiben, die im Wesentlichen parallel zu einer horizontalen Fläche eines Halbleitersubstrats oder einer Halbleiterstruktur ist. Diese kann beispielsweise die Oberfläche eines Halbleiterwafers oder - dies oder -chips sein. Beispielsweise können sowohl die (erste) laterale X-Richtung als auch die (zweite) laterale Y-Richtung, die nachstehend erwähnt werden, horizontale Richtungen sein, wobei die erste laterale X-Richtung und die zweite laterale Y-Richtung senkrecht zueinander sein können.
  • Der in dieser Spezifikation verwendete Begriff „vertikal“ soll eine Orientierung beschreiben, die im Wesentlichen senkrecht zur horizontalen Fläche angeordnet ist, d.h. parallel zur Normalenrichtung der Oberfläche des Halbleiterwafers/Chips/Dies. Beispielsweise kann die nachstehend erwähnte Erstreckungsrichtung Z eine Verlaufsrichtung sein, die senkrecht sowohl zur ersten lateralen X-Richtung als auch zur zweiten lateralen Y-Richtung ist.
  • In Zusammenhang mit der vorliegenden Spezifikation sollen die Begriffe „in ohmschem Kontakt“, „in elektrischem Kontakt“, „in ohmscher Verbindung“ und „elektrisch verbunden“ beschreiben, dass es eine niederohmige elektrische Verbindung oder einen niederohmigen Stromweg zwischen zwei Gebieten, Sektoren, Zonen, Abschnitten oder Teilen der hier beschriebenen Vorrichtung gibt. Ferner soll in Zusammenhang mit der vorliegenden Spezifikation der Begriff „in Kontakt“ beschreiben, dass es eine direkte physikalische Verbindung zwischen zwei Elementen der jeweiligen Halbleitervorrichtung gibt, wobei beispielsweise ein Übergang zwischen zwei in Kontakt miteinander stehenden Elementen kein weiteres Zwischenelement oder dergleichen einschließen kann, d. h. die beiden genannten Elemente können einander berühren.
  • Zusätzlich wird in Zusammenhang mit der vorliegenden Spezifikation der Begriff „elektrische Isolation“, falls nichts anderes erwähnt wird, in Zusammenhang mit seinem allgemein gültigen Verständnis verwendet und soll demgemäß beschreiben, dass zwei oder mehr Komponenten getrennt voneinander angeordnet sind und dass es keine ohmsche Verbindung gibt, die diese Komponenten verbindet. Komponenten, die elektrisch voneinander isoliert sind, können jedoch nichtsdestoweniger miteinander gekoppelt sein, beispielsweise mechanisch und/oder kapazitiv und/oder induktiv gekoppelt sein. Um ein Beispiel zu geben, können zwei Elektroden eines Kondensators voneinander elektrisch isoliert sein und gleichzeitig mechanisch und kapazitiv miteinander gekoppelt sein, beispielsweise durch eine Isolation, beispielsweise ein Dielektrikum.
  • In dieser Spezifikation wird n-dotiert als „erster Leitfähigkeitstyp“ bezeichnet, während p-dotiert als „zweiter Leitfähigkeitstyp“ bezeichnet wird. Alternativ können entgegengesetzte Dotierungsbeziehungen verwendet werden, so dass der erste Leitfähigkeitstyp p-dotiert sein kann und der zweite Leitfähigkeitstyp n-dotiert sein kann.
  • Spezifische in dieser Spezifikation beschriebene Ausführungsformen betreffen ohne Einschränkung einen Leistungshalbleiter-Die, beispielsweise einen Leistungshalbleiter-Die, der innerhalb eines Leistungswandlers oder einer Stromversorgung verwendet werden kann. Beispielsweise ist der hier beschriebene Leistungshalbleiter-Die dafür ausgelegt, innerhalb eines Leistungsgleichrichters oder eines Leistungswechselrichters, beispielsweise innerhalb eines Synchronleistungsgleichrichters oder -leistungswechselrichters, verwendet zu werden. Dieser Gleichrichter/Wechselrichter wird beispielsweise als Teil eines Motorantriebs verwendet. Dementsprechend kann gemäß einer Ausführungsform der hier beschriebene Leistungshalbleiter-Die dafür ausgelegt sein, einen Teil des Stroms zu führen, der einer Last zuzuführen ist bzw. durch eine Stromquelle bereitzustellen ist.
  • Dementsprechend soll der in dieser Spezifikation verwendete Begriff „Leistungshalbleiter-Die“ einen einzelnen Die mit hohen Spannungsblockier- und/oder hohen Stromführungsfähigkeiten beschreiben. Mit anderen Worten ist ein solcher Leistungshalbleiter-Die für einen hohen Strom, typischerweise im Amperebereich, beispielsweise bis zu 5 oder 300 Ampere, und/oder für Spannungen typischerweise oberhalb von 15 V, typischer bis zu 400 V und darüber, beispielsweise bis zu wenigstens 500 V oder mehr als 500 V, beispielsweise wenigstens 600 V, vorgesehen. Ferner kann der hier beschriebene Leistungshalbleiter-Die für hohe Schaltfrequenzen, beispielsweise für eine Schaltfrequenz von wenigstens 100 kHz und bis zu 2 MHz, ausgelegt sein.
  • Beispielsweise kann der nachstehend beschriebene Leistungshalbleiter-Die ein Die sein, der dafür ausgelegt ist, als Leistungskomponente bei einer Nieder-, Mittel- und/oder Hochspannungsanwendung verwendet zu werden. Beispielsweise betrifft der in dieser Spezifikation verwendete Begriff „Leistungshalbleiter-Die“ keine logischen Halbleitervorrichtungen, die beispielsweise zum Speichern von Daten, zum Berechnen von Daten und/oder für andere Typen einer halbleiterbasierten Datenverarbeitung verwendet werden.
  • Beispielsweise kann der Die eine oder mehrere aktive Leistungszellen in der Art einer monolithisch integrierten Diodenzelle und/oder einer monolithisch integrierten Transistorzelle und/oder einer monolithisch integrierten IGBT-Zelle und/oder einer monolithisch integrierten RC-IGBT-Zelle und/oder einer monolithisch integrierten MOS-Gated-Diode(MGD)-Zelle und/oder einer monolithisch integrierten MOSFET-Zelle und/oder Ableitungen davon umfassen. Mehrere solcher Leistungszellen können in den Die integriert sein.
  • Gemäß den hier beschriebenen Ausführungsformen weist der Leistungshalbleiter-Die Leistungszellen auf, die von einem säulenförmigen Grabenzellentyp sind. Beispielsweise sind die Leistungszellen nicht vom Streifengrabentyp. Die säulenförmigen Grabenzellen können jeweils wenigstens einen Nadelgraben umfassen. Beispielsweise belaufen sich bei einer solchen säulenförmigen Konfiguration die lateralen Gesamtabmessungen jeder Zelle entlang der ersten lateralen Richtung X und der zweiten lateralen Richtung Y auf nur einen Bruchteil der lateralen Gesamtabmessungen entlang der ersten lateralen Richtung X und der zweiten lateralen Richtung Y des Leistungshalbleiter-Dies. Beispielsweise beläuft sich die laterale Gesamtabmessung einer jeweiligen säulenförmigen Zelle auf weniger als 1 % oder sogar weniger als 0,05 % der Gesamtabmessung des Leistungshalbleiter-Dies entlang einer von der ersten lateralen Richtung X und der zweiten lateralen Richtung Y. Beispielsweise führt ein Die mit einer Seitenlänge von etwa 4 mm entlang der ersten lateralen Richtung X und einer typischen Zellenteilung von etwa 2 µm zu einer lateralen Gesamtabmessung einer jeweiligen säulenförmigen Zelle von etwa 2/4000 = 0,05 % der Gesamtabmessung des Dies entlang der ersten lateralen Richtung X. Ferner kann jede säulenförmige Grabenzelle parallel zur XY-Ebene einen rechteckigen, beispielsweise einen quadratischen horizontalen Querschnitt, beispielsweise einen rechteckigen horizontalen Querschnitt mit abgerundeten Ecken, oder einen elliptischen horizontalen Querschnitt oder einen kreisförmigen horizontalen Querschnitt oder einen polygonalen, beispielsweise einen oktagonalen oder einen hexagonalen horizontalen Querschnitt, aufweisen. Gemäß einer Ausführungsform hat jede säulenförmige Grabenzelle eine maximale laterale Abmessung und eine maximale vertikale Abmessung, wobei die maximale laterale Abmessung kleiner als 1/3, 1/4 oder 1/5 der maximalen vertikalen Abmessung ist.
  • 1 zeigt schematisch und beispielhaft einen Abschnitt einer horizontalen Projektion eines Leistungshalbleiter-Dies 100 gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen. 2 zeigt schematisch und beispielhaft einen Abschnitt eines vertikalen Querschnitts des Leistungshalbleiter-Dies 100 gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen, beispielsweise der in 1 dargestellten Ausführungsform. In 1 sind säulenförmige Grabenzellen 120 nur schematisch angegeben, während 2 einige Einzelheiten in Bezug auf eine beispielhafte Konfiguration der säulenförmigen Grabenzellen 120 zeigt. Nachfolgend wird sowohl auf 1 als auch auf 2 Bezug genommen.
  • Der Leistungshalbleiter-Die 100 kann beispielsweise ein MOSFET, beispielsweise ein MOSFET, der mit einer Blockierspannung von wenigstens 15 V und/oder für eine Schaltfrequenz von wenigstens 50 kHz ausgelegt ist, sein.
  • Der Leistungshalbleiter-Die 100 ist dafür ausgelegt, einen Laststrom zwischen dem vorderseitigen Lastanschluss 101 und einem rückseitigen Lastanschluss 102 zu leiten. Der vorderseitige Lastanschluss 101 kann ein Source-Anschluss sein, und der rückseitige Lastanschluss 102 kann ein Drain-Anschluss sein. Beispielsweise ist der Leistungshalbleiter-Die 100 dafür ausgelegt, einen Laststrom von wenigstens 10 A zu leiten.
  • Der vorderseitige Lastanschluss 101 kann an der Vorderseite des Leistungshalbleiter-Dies 100 angeordnet sein, und der rückseitige Lastanschluss 102 kann an der Rückseite des Leistungshalbleiter-Dies 100 angeordnet sein, wobei die Rückseite entgegengesetzt zur Vorderseite angeordnet ist. Daher kann der Leistungshalbleiter-Die 100 eine vertikale Konfiguration aufweisen, entsprechend der der Laststrom parallel zur vertikalen Richtung Z geleitet wird.
  • Die Vorderseite des Leistungshalbleiter-Dies 100 kann beispielsweise zumindest in Bezug auf ein aktives Gebiet 110 und ein Randabschlussgebiet 130 strukturiert sein. Beispielsweise ist der vorderseitige Lastanschluss 101 nur innerhalb des aktiven Gebiets 110 angeordnet. Dagegen ist gemäß einer Ausführungsform die Rückseite des Leistungshalbleiter-Dies 100 nicht strukturiert, und der rückseitige Lastanschluss 102 ist beispielsweise vielmehr durch eine rückseitige Metallisierung gebildet, die auf der Die-Rückseite gleichmäßig angeordnet ist.
  • Ein Halbleiterkörper 190 ist sowohl mit dem vorderseitigen Lastanschluss 101 als auch mit dem rückseitigen Lastanschluss 102 gekoppelt. Gemäß einer Ausführungsform ist der Halbleiterkörper 190 zwischen dem vorderseitigen Lastanschluss 101 und dem rückseitigen Lastanschluss 102 angeordnet, beispielsweise in einer Sandwichkonfiguration.
  • Wie angegeben ist, weist der Leistungshalbleiter-Die 100 das aktive Gebiet 110 auf. Das Randabschlussgebiet 130 ist zwischen einem Außenrand 140 des Dies und dem aktiven Gebiet 110 angeordnet. Der Die-Rand 140 kann durch einen Waferzerlegungs-Verarbeitungsschritt erzeugt werden.
  • Gemäß einer Ausführungsform umgibt das Randabschlussgebiet 130 ganz das aktive Gebiet 110. Die minimale Breite W des Randabschlussgebiets 130 kann zumindest ein Vielfaches der Teilungsbreite P des Dies 100, beispielsweise wenigstens 8 µm, betragen. Beispielsweise weist das Randabschlussgebiet 130, wenn es das aktive Gebiet 110 umgibt, entlang seinem gesamten Verlauf wenigstens diese minimale Breite W auf.
  • Hier werden die Begriffe „aktives Gebiet“ und „Randabschlussgebiet“ ihren jeweiligen typischen technischen Bedeutungen zugeordnet. Daher wird der Laststrom des Leistungshalbleiter-Dies 100 zumindest vorherrschend, beispielsweise ausschließlich, durch das aktive Gebiet 110 geleitet, während das Randabschlussgebiet 130 den Laststrom nicht leitet bzw. nur einen unerheblichen Anteil davon leitet. Das Randabschlussgebiet 130 kann eine Hochspannungsabschlussstruktur bilden bzw. umfassen. Der Hauptzweck des Randabschlussgebiets 130 besteht darin, einen robusten Übergang vom aktiven Gebiet 110 zum Die-Rand 140 zu bilden, beispielsweise einen Übergang, der in Bezug auf die Spannungsblockierfähigkeit des Leistungshalbleiter-Dies 100 robust ist. Es kann ausgelegt werden, um den Verlauf eines innerhalb des Halbleiterkörpers 190 vorhandenen elektrischen Felds geeignet zu beeinflussen, beispielsweise während eines Blockierzustands des Leistungshalbleiter-Dies 100.
  • Nachfolgend werden beispielhafte Aspekte des aktiven Gebiets 110 kurz sowohl mit Bezug auf 1 als auch mit Bezug auf 2 erklärt. Danach werden beispielhafte Aspekte des Abschlussgebiets 130 auch mit Bezug auf die restlichen Zeichnungen erklärt.
  • Das aktive Gebiet 110 weist mehrere säulenförmige Grabenzellen 120 auf. Beispielsweise ist jede säulenförmige Grabenzelle 120 dafür ausgelegt, einen Teil des Laststroms zu leiten, wenn sich der Leistungshalbleiter-Die 100 im leitenden Zustand befindet. Daher kann jede säulenförmige Grabenzelle 120 eine aktive säulenförmige Grabenzelle 120 sein.
  • Wie vorstehend erklärt wurde, kann jede der säulenförmigen Grabenzellen 120 zumindest einen Nadelgraben umfassen. Gemäß einer Ausführungsform kann jede säulenförmige Grabenzelle 120 einen Feldplattengraben 127 umfassen, wobei jeder Feldplattengraben 127 eine Feldplatten-Grabenelektrode 128 aufweist, wobei die Feldplattenelektrode einen Nadelentwurf aufweisen kann und durch einen Feldplatten-Grabenisolator 126 elektrisch vom Halbleiterkörper 190 isoliert sein kann. Der Feldplattengraben 127 kann ein Nadelgraben sein, beispielsweise ein Nadelgraben mit einer polygonalen horizontalen Querschnittsfläche.
  • In 1 ist jede Zelle zur Veranschaulichung nur durch die äußere Kontur des jeweiligen Feldplatten-Grabenisolators 126 und durch einen jeweiligen Feldplatten-Kontaktstopfen 1015 dargestellt, der zur Herstellung einer elektrischen Verbindung zwischen dem vorderseitigen Lastanschluss 101 und der Feldplatten-Grabenelektrode 128 verwendet werden kann.
  • Beispielsweise hat jeder Feldplattengraben 127 eine horizontale Querschnittsfläche, die erheblich kleiner ist als die horizontale Querschnittsfläche des aktiven Gebiets 110. Gemäß einer Ausführungsform hat jeder Feldplattengraben 127 eine polygonale horizontale Querschnittsfläche, beispielsweise eine oktagonale horizontale Querschnittsfläche, wie in 1 dargestellt ist. Die hier beschriebenen Ausführungsformen sind jedoch nicht auf einen solchen beispielhaften Grabenentwurf beschränkt. Beispielsweise hat gemäß einer anderen Ausführungsform jeder Feldplattengraben 127 einen rechteckigen, beispielsweise einen quadratischen horizontalen Querschnitt, beispielsweise einen rechteckigen horizontalen Querschnitt mit abgerundeten Ecken, oder einen elliptischen horizontalen Querschnitt oder einen kreisförmigen horizontalen Querschnitt. Gemäß allen hier beschriebenen Ausführungsformen weisen die Zellen 120 jedoch keine Streifenkonfiguration auf. Beispielsweise sind die Feldplatten-Grabenelektroden 128 nicht innerhalb eines Streifengrabens bereitgestellt.
  • Beispielsweise weist das aktive Gebiet 110 mindestens eintausend säulenförmige Grabenzellen 120, wenigstens zehntausend säulenförmige Grabenzellen 120 oder sogar mehr als eine Million säulenförmige Grabenzellen 120 auf. Das Zellenmuster des Leistungshalbleiter-Dies kann durch die Anordnung der Feldplattengräben 127 definiert werden. Beispielsweise umfasst jede säulenförmige Grabenzelle 120 einen Feldplattengraben 127, der als Nadelgraben ausgelegt ist. Die Nadel-Feldplattengräben 127 können in einem durch Zeilen und Spalten definierten matrixartigen Muster angeordnet sein, und dieses Muster kann innerhalb des gesamten aktiven Gebiets 110 und auch zumindest teilweise innerhalb des Randabschlussgebiets vorhanden sein.
  • Wie dargestellt ist, sind die säulenförmigen Grabenzellen 120 nicht als Streifenzellen ausgelegt (welche eine laterale Gesamtabmessung aufweisen würden, die im Wesentlichen der lateralen Gesamtabmessung des aktiven Gebiets 110 entspricht).
  • Der Halbleiterkörper 190 umfasst eine Driftzone 111 des ersten Leitfähigkeitstyps. Beispielsweise ist die Driftzone 111 eine schwach n-dotierte Zone. Auf der Rückseite kann die Driftzone 111 beispielsweise durch ein Substrat 108, das vom ersten Leitfähigkeitstyp sein kann und mit einer höheren Konzentration als die Driftzone 111 dotiert sein kann, mit dem rückseitigen Lastanschluss 102 gekoppelt sein.
  • Jede säulenförmige Grabenzelle 120 kann einen Abschnitt der Driftzone 111, einen Abschnitt einer Kanalzone 112 des zweiten Leitfähigkeitstyps und einen Abschnitt einer Source-Zone 113 des ersten Leitfähigkeitstyps umfassen. Die Kanalzone 112 kann p-dotiert sein, wobei die Dotierungskonzentration der Kanalzone 112 variieren kann, beispielsweise entlang der vertikalen Richtung Z. Die Source-Zone 113 kann n-dotiert sein und eine Dotierungskonzentration aufweisen, die größer ist als die Dotierungskonzentration der Driftzone 111 und beispielsweise auch größer ist als die Dotierungskonzentration des Substrats 108.
  • Innerhalb des aktiven Gebiets 110 ist die Kanalzone 112 elektrisch mit dem vorderseitigen Lastanschluss 101 verbunden. Zu diesem Zweck können mehrere Mesa-Kontaktstopfen 1011 verwendet werden, die sich vom vorderseitigen Lastanschluss 101 in den Halbleiterkörper 190 erstrecken, so dass die Kanalzonenabschnitte 112 in jeder der säulenförmigen Grabenzellen 120 kontaktiert werden. Wie dargestellt ist, können die Mesa-Kontaktstopfen 1011 auch eine elektrische Verbindung zwischen den Source-Zonenabschnitten 113 und dem vorderseitigen Lastanschluss 101 herstellen, beispielsweise durch Kontaktieren der Source-Zonenabschnitte 113. Die Kanalzonenabschnitte 112 isolieren die Source-Zonenabschnitte 113 von den Driftzonenabschnitten 111. Ein Übergang zwischen der Kanalzone 112 und der Driftzone 111 bildet einen pn-Übergang 114. Der pn-Übergang 114 kann sich in jede säulenförmige Grabenzelle 120 erstrecken.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist die Kanalzone 112 durch eine gleichmäßige p-Schicht gebildet, die lokal von Komponenten der säulenförmigen Grabenzellen 120 geschnitten wird. Daher wird in Bezug auf die säulenförmigen Grabenzellen 120 ausgesagt, dass jede säulenförmige Grabenzelle 120 einen Abschnitt der Kanalzone 112 umfasst. Analog kann die Source-Zone 113 durch eine gleichmäßige n+-Schicht gebildet werden, die lokal durch Komponenten der säulenförmigen Grabenzellen 120 geschnitten wird. Daher wird in Bezug auf die säulenförmigen Grabenzellen 120 ausgesagt, dass jede säulenförmige Grabenzelle 120 einen Abschnitt der Source-Zone 113 umfasst. Analog kann die Driftzone 111 durch eine gleichmäßige n-Schicht gebildet sein und können Komponenten der säulenförmigen Grabenzellen 120 diese n-Schicht lokal schneiden. Daher wird in Bezug auf die säulenförmigen Grabenzellen 120 ausgesagt, dass jede säulenförmige Grabenzelle 120 einen Abschnitt der Driftzone 111 umfasst. Es sei bemerkt, dass die gleiche Bezugszahl 112 verwendet wird, um sowohl die gesamte Kanalzone als auch einen oder mehrere Kanalzonenabschnitte zu bezeichnen, und dass die gleiche Bezugszahl 113 verwendet wird, um sowohl die gesamte Source-Zone als auch einen oder mehrere Source-Zonenabschnitte zu bezeichnen, und dass die gleiche Bezugszahl 111 verwendet wird, um sowohl die gesamte Driftzone als auch einen oder mehrere Driftzonenabschnitte zu bezeichnen.
  • Jede säulenförmige Grabenzelle 120 weist ferner einen Steuerabschnitt zum Steuern der jeweiligen säulenförmigen Grabenzelle 120 auf. Jeder Steuerabschnitt kann wenigstens eine Steuerelektrode 122 aufweisen, die zumindest teilweise in einem Steuergraben 121 angeordnet sein kann. Die Steuerelektroden 122 können isolierte Steuerelektroden 122 sein. Beispielsweise ist zum Bereitstellen einer Isolation zwischen dem Halbleiterkörper 190 und den Steuerelektroden 122 ein Steuergrabenisolator 123 innerhalb jedes Steuergrabens 121 angeordnet. Die Steuerabschnitte sind dafür ausgelegt, Inversionskanäle innerhalb der Kanalzonenabschnitte 112 zur Leitung des Laststroms zu induzieren.
  • Beispielsweise ist jede Steuerelektrode 122 elektrisch mit einem Ausgang einer Treiberkomponente (nicht dargestellt) verbunden. Beispielsweise stellt die Treiberkomponente eine Steuerspannung zwischen ihrem Ausgang und dem vorderseitigen Lastanschluss 101 bereit und versetzen die Steuerelektroden 122 abhängig vom Wert der Ausgangsspannung den Leistungshalbleiter-Die 100 entweder in den leitenden oder den Blockierzustand. Während des leitenden Zustands wird ein Inversionskanal innerhalb jedes Kanalzonenabschnitts 112 induziert. Während des Blockierzustands wird verhindert, dass ein solcher Inversionskanal entsteht. Wie dargestellt ist, überlappen die Steuerelektroden 122 entlang der vertikalen Richtung Z jeden der Source-Zonenabschnitte 113 und der Kanalzonenabschnitte 112. Gemäß einer Ausführungsform erstreckt sich jede Steuerelektrode 122 weiter entlang der vertikalen Richtung Z als der pn-Übergang 114.
  • Gemäß einer Ausführungsform kann, wie vorstehend bereits erwähnt wurde, jede säulenförmige Grabenzelle 120 ferner einen Feldplattengraben 127 umfassen, wobei jeder Feldplattengraben eine Feldplatten-Grabenelektrode 128 aufweist, die durch einen Feldplatten-Grabenisolator 126 elektrisch isoliert ist. Der Feldplattengraben 127 kann ein Nadelgraben sein, beispielsweise ein Nadelgraben mit einer polygonalen horizontalen Querschnittsfläche.
  • Beispielsweise ist der Feldplatten-Grabenisolator 126 in jeder säulenförmigen Grabenzelle 120 vom Source-Zonenabschnitt 113 und vom Kanalzonenabschnitt 112 der jeweiligen säulenförmigen Grabenzelle 120 umgeben. Beispielsweise bildet der Feldplattengraben 127 das Zentrum der jeweiligen säulenförmigen Grabenzelle 120. Demgemäß können auch die Mesa-Kontaktstopfen 1011 einen solchen Entwurf aufweisen, dass sie einen oberen Abschnitt des Feldplattengrabens umgeben und den Source-Zonenabschnitt 113 und den Kanalzonenabschnitt 112 kontaktieren, wie im vertikalen Querschnitt von 2 und auch in der horizontalen Projektion von 3 dargestellt ist.
  • Beispielsweise ist jede Feldplatten-Grabenelektrode 128 elektrisch mit dem vorderseitigen Lastanschluss 101 verbunden, wobei zu diesem Zweck die Feldplatten-Kontaktstopfen 1015 verwendet werden können, wie dargestellt ist.
  • Die Gesamtabmessung jedes Feldplattengrabens 127 entlang der vertikalen Richtung Z kann erheblich größer sein als die Gesamtabmessung jedes Steuergrabens 123, beispielsweise um einen Faktor 5. Auch kann die Gesamtabmessung jeder Feldplatten-Grabenelektrode 128 entlang der vertikalen Richtung Z erheblich größer sein als die Gesamtabmessung jeder Steuerelektrode 122, beispielsweise um einen Faktor 5. Beispielsweise erstreckt sich jeder Steuergraben 123 um wenigstens 1 µm entlang der vertikalen Richtung Z in den Halbleiterkörper 109 und erstreckt sich jeder Feldplattengraben 127 um wenigstens 5 µm entlang der vertikalen Richtung Z in den Halbleiterkörper 109.
  • Ferner kann zur Herstellung der elektrischen Verbindung zwischen dem jeweiligen Feldplatten-Kontaktstopfen 1015 und der jeweiligen Feldplatten-Grabenelektrode 128 ein Haftförderer 1016 verwendet werden, wobei der Haftförderer 1016 aus einem Material bestehen kann, das zumindest eines von Titan, Titan-Nitrid (beispielsweise einen Titan/Titan-Nitrid-Stapel), Platin, Polysilicium, Wolfram umfasst, und/oder eine Dicke innerhalb des Bereichs von 10 bis 500 nm aufweisen.
  • Die elektrisch leitende Kopplungsschicht 1012 kann verwendet werden, um die elektrische Verbindung zwischen den Kontaktstopfen 1011, 1015 und dem vorderseitigen Lastanschluss 101 bereitzustellen, und zwischen dem Halbleiterkörper 190 und der elektrisch leitenden Kopplungsschicht 1012 kann eine Isolationsschicht 104 angeordnet werden, wie in 2 dargestellt ist.
  • Die Teilungsbreite P entlang der ersten lateralen Richtung X jeder säulenförmigen Grabenzelle 120 kann innerhalb des Bereichs von 1 µm bis 10 µm liegen. Beispielsweise kann die Breite entlang der zweiten lateralen Richtung Y jeder säulenförmigen Grabenzelle 120 auch innerhalb des Bereichs von 1 µm bis 10 µm liegen. Wie vorstehend bereits angegeben wurde, kann jede säulenförmige Grabenzelle 120 eine maximale laterale Abmessung und eine maximale vertikale Abmessung aufweisen, wobei die maximale laterale Abmessung kleiner ist als 1/3, 1/4 oder 1/5 der maximalen vertikalen Abmessung.
  • Nun kann, wie unter genauerem Bezug auf 1 bemerkt sei, das aktive Gebiet 110 vom Randabschlussgebiet 130 umgeben sein, wie vorstehend bereits beschrieben wurde. Beispielsweise erstreckt sich das Randabschlussgebiet 130 vom Die-Rand 114 zum aktiven Gebiet 110.
  • Gemäß einer Ausführungsform weist das Randabschlussgebiet 130 keine (aktive) säulenförmige Grabenzelle 120 auf. Allerdings kann das Randabschlussgebiet 130 mehrere nicht aktive säulenförmige Grabenzellen 129 aufweisen. Beispielsweise sind diese nicht aktiven säulenförmigen Grabenzellen 129 ähnlich konfiguriert wie die (aktiven) säulenförmigen Grabenzellen 120, wobei der Unterschied beispielsweise darin besteht, dass die Halbleitergebiete der nicht aktiven säulenförmigen Grabenzellen 129 nicht elektrisch mit dem vorderseitigen Lastanschluss 101 verbunden sind und/oder dass die nicht aktiven säulenförmigen Grabenzellen 129 nicht mit einem Steuerabschnitt versehen sind, wobei beispielsweise kein Steuergraben 122 in den nicht aktiven säulenförmigen Grabenzellen 129 enthalten ist, und/oder dass die nicht aktiven säulenförmigen Grabenzellen 129 nicht mit einer Source-Zone versehen sind.
  • Beispielsweise können die nicht aktiven säulenförmigen Grabenzellen 129 in einer in 2 dargestellten Weise ausgelegt sein, wobei keine Mesa-Kontaktstopfen 1011 zur Kontaktierung des Halbleiterkörpers 190 bereitgestellt sind und/oder wobei kein Steuergraben 121 bereitgestellt ist und/oder wobei der Source-Zonenabschnitt 113 bereitgestellt ist.
  • Gemäß einer Ausführungsform kann jede nicht aktive säulenförmige Grabenzelle 129 einen Feldplattengraben 127 umfassen, der in der gleichen Weise wie vorstehend beschrieben ausgelegt sein kann. Beispielsweise ist für jede nicht aktive säulenförmige Grabenzelle 129 ein Feldplattengraben-Kontaktstopfen 1115 bereitgestellt, um die Feldplatten-Grabenelektroden 128 der nicht aktiven säulenförmigen Grabenzellen 129 mit dem vorderseitigen Lastanschluss 101 zu verbinden.
  • Beispielsweise sind die nicht aktiven säulenförmigen Grabenzellen 129 nicht dafür ausgelegt, den Laststrom oder einen Teil davon zu leiten. Während im Randabschlussgebiet 130 typischerweise gar kein Strom geleitet wird, können nicht aktive säulenförmige Grabenzellen 129 innerhalb des aktiven Gebiets 110 gemäß einer Ausführungsform dafür ausgelegt sein, einen Strom zu leiten, der erzeugt werden kann, wenn der Die 100 in einer solchen Weise betätigt wird, dass eine durch die Kanalzone 112 und die Driftzone 100 gebildete Diode in Durchlassrichtung vorgespannt wird, wobei in einem solchen Betriebsmodus ein Strom in nicht aktiven säulenförmigen Grabenzellen 129 fließen kann, die sich innerhalb des aktiven Gebiets 110 befinden.
  • Das innerhalb des aktiven Gebiets 110 vorhandene Zellenmuster, beispielsweise die Zellenzeilen und/oder die Zellenspalten, können sich zumindest teilweise innerhalb des Randabschlussgebiets 130 fortsetzen, wobei die sich innerhalb des Randabschlussgebiets 130 befindenden Zellen nicht für eine Laststromleitung ausgelegt sind. Beispielsweise kann die Fortsetzung des Zellenmusters außerhalb des aktiven Gebiets 110 ermöglichen, dass der Herstellungsprozess gleichmäßiger ausgeführt wird. Zusätzlich können die nicht aktiven säulenförmigen Grabenzellen 129 auch den Betrieb des Leistungshalbleiter-Dies 100 verbessern. Beispielsweise können die nicht aktiven säulenförmigen Grabenzellen 129 die Zuverlässigkeit des Dies 100 verbessern, beispielsweise durch Beitragen zu einer Erhöhung des Abstands zu einem Gebiet, von wo unerwünschte Verunreinigungen (beispielsweise Natriumionen (Na+)) in das aktive Gebiet 110 eintreten könnten, wo sie Schaden verursachen.
  • Ferner kann das aktive Gebiet 110 auch mehrere nicht aktive säulenförmige Grabenzellen 129 aufweisen. Demgemäß braucht nicht jede Zelle des aktiven Gebiets 110 eine aktive säulenförmige Grabenzelle 120 zu sein. Dieser optionale Aspekt wird nachstehend in weiteren Einzelheiten beschrieben.
  • Das Randabschlussgebiet 130 umfasst eine vorderseitige Zone 131. Die vorderseitige Zone 131 ist so ausgelegt, dass sie ein vom elektrischen Potential des vorderseitigen Lastanschlusses 101 verschiedenes elektrisches Potential aufweist, wobei die vorderseitige Zone 131 beispielsweise das elektrische Potential des rückseitigen Lastanschlusses 102 aufweist, beispielsweise das Potential des Drain-Anschlusses, beispielsweise zumindest während gewisser Betriebszustände des Leistungshalbleiter-Dies 100, beispielsweise während eines Blockierzustands des Leistungshalbleiter-Dies 100.
  • Es sei bemerkt, dass der hier verwendete Begriff „vorderseitige Zone“ 131 nicht notwendigerweise eine spezifisch ausgelegte Komponente des Randabschlussgebiets 130 bezeichnet. Vielmehr können infolge des Aufbaus des gesamten Dies 100 Situationen auftreten, während derer eine Zone in der Nähe einer vorderseitigen Fläche des Randabschlussgebiets 130 vorübergehend das Potential des rückseitigen Lastanschlusses 102 aufweisen kann, wobei die räumlichen Abmessungen dieser Zone variieren können. Beispielsweise ist die vorderseitige Zone 131 gemäß einer Ausführungsform kein umgebender Drain-Graben oder ein spezifisch ausgelegter Kontakt oder dergleichen.
  • Beispielsweise umgibt die vorderseitige Zone 131, beispielsweise eine Zone in der Nähe der vorderseitigen Fläche des Randabschlussgebiets 130, die vorübergehend (beispielsweise während des Blockierzustands) das Potential des rückseitigen Lastanschlusses 102 aufweisen kann, das aktive Gebiet 110. Die vorderseitige Zone 131 kann ferner die nicht aktiven säulenförmigen Grabenzellen 129 des Randabschlussgebiets umgeben. Die vorderseitige Zone 131 kann eine Halbleiterzone sein, beispielsweise eine Halbleiterzone des zweiten Leitfähigkeitstyps, wobei sich die Halbleiterzone von der Isolationsschicht 104 entlang der vertikalen Richtung Z erstrecken kann, beispielsweise zumindest bis zur Kanalzone 112 oder sogar noch weiter. Wie angegeben ist, kann diese sich innerhalb des Randabschlussgebiets 130 befindende Halbleiterzone das elektrische Potential des rückseitigen Lastanschlusses 102 aufweisen, beispielsweise zumindest während eines Blockierzustands des Dies 100.
  • Im Gegensatz zur beispielhaften und schematischen Darstellung in 1 ist zu verstehen, dass die vorderseitige Zone 131 nicht notwendigerweise das aktive Gebiet 110 umgeben muss und keine zusammenhängende Zone sein muss. Beispielsweise kann das Randabschlussgebiet 130 mehrere vorderseitige Zonen 131 umfassen, die das elektrische Potential des rückseitigen Lastanschlusses 102 aufweisen, beispielsweise zumindest während eines Blockierzustands des Dies 100.
  • Gemäß einer Ausführungsform weist der Leistungshalbleiter-Die 100 eine isolierende Grabenstruktur 150 auf, die zwischen der vorderseitigen Zone 131 und der elektrisch mit dem vorderseitigen Lastanschluss 101 verbundenen Kanalzone 112 angeordnet ist. Beispielsweise gibt es im Gebiet zwischen der isolierenden Grabenstruktur 150 und dem Die-Rand 140 keine elektrische Verbindung zwischen der Kanalzone 112 und dem vorderseitigen Lastanschluss 101, d. h. das gesamte Gebiet zwischen der isolierenden Grabenstruktur 150 und dem Die-Rand 140 ist frei von einer elektrischen Verbindung zwischen der Kanalzone 112 und dem vorderseitigen Lastanschluss 11.
  • Beispielsweise ist die Kanalzone 112 ausschließlich innerhalb des aktiven Gebiets 110 elektrisch mit dem vorderseitigen Lastanschluss 101 verbunden. Die isolierende Grabenstruktur 150 kann die elektrisch mit dem vorderseitigen Lastanschluss 101 verbundene Kanalzone 112 umgeben. Beispielsweise ist die isolierende Grabenstruktur 150 eine geschlossene zusammenhängende Struktur, wie in 1 dargestellt ist. Wie weiter in 4 dargestellt ist, kann die isolierende Grabenstruktur 150 ein isolierender Graben mit einem Grabenisolator 153 sein, welcher die Kanalzone 112, die elektrisch mit dem vorderseitigen Lastanschluss 101 verbunden ist, kontinuierlich und ohne Unterbrechung umgibt.
  • Gemäß einer Ausführungsform sind alle aktiven säulenförmigen Grabenzellen 120 des Leistungshalbleiter-Dies 100 in einem Gebiet enthalten, das ganz von der isolierenden Grabenstruktur 150 umgeben ist, wobei dieses Gebiet das aktive Gebiet 110 sein kann. Beispielsweise kann die isolierende Grabenstruktur 150 das aktive Gebiet 110 vom Randabschlussgebiet 130 trennen.
  • Hier soll der Begriff „isolierende Grabenstruktur“ bedeuten, dass die Grabenstruktur 150 dafür ausgelegt ist, einen lateralen Leckstrom zwischen der vorderseitigen Zone 131 (die das elektrische Potential des rückseitigen Lastanschlusses 102 aufweisen kann) und einer Zone, beispielsweise der Kanalzone 112, die elektrisch mit dem vorderseitigen Lastanschluss 101 innerhalb des aktiven Gebiets 110 verbunden ist, zu verringern bzw. zu verhindern. Beispielsweise erhöht die isolierende Grabenstruktur 150 den gesamten ohmschen Widerstand eines Wegs zwischen diesen beiden Zonen 131, 112.
  • Gemäß einer Ausführungsform stellt die isolierende Grabenstruktur 150 eine vertikale Oxidbarriere bereit, welche die äußersten Kanalzonenabschnitte 112, die elektrisch mit dem vorderseitigen Lastanschluss 101 verbunden sind, von der vorderseitigen Zone 131 isoliert, wobei die vorderseitige Zone 131 ein höheres elektrisches Potential aufweisen kann als der vorderseitige Lastanschluss 101, beispielsweise das elektrische Potential des rückseitigen Lastanschlusses 102, beispielsweise das Drain-Potential. Dies kann es ermöglichen, das Auftreten von Leckströmen zu verhindern, beispielsweise zumindest in der Nähe der vorderseitigen Fläche des Randabschlussgebiets 130. Daher kann die isolierende Grabenstruktur 150 gemäß einer Ausführungsform eine Isolation in Bezug auf Ströme bereitstellen, die entlang einer vorderseitigen Siliciumfläche und entlang einem Körpervolumen bis hinab zu einer maximalen Tiefe, die beispielsweise durch die Tiefe der isolierenden Grabenstruktur 150 definiert ist, fließen.
  • Ferner kann der minimale Abstand D entlang der lateralen Richtung (beispielsweise der ersten lateralen Richtung X, der zweiten lateralen Richtung Y oder einer Linearkombination dieser lateralen Richtungen X und Y) zwischen der isolierenden Grabenstruktur 150 und der vorderseitigen Zone 131 wenigstens das Zweifache der Teilungsbreite P jeder der säulenförmigen Grabenzellen 120 betragen.
  • Nun sei unter zusätzlichem Bezug auf 3 bemerkt, dass entlang dem Abstand D zwischen der vordereitigen Zone 131 und der isolierenden Grabenstruktur 150 wenigstens zwei, wenigstens zehn oder sogar mehr als zehn der nicht aktiven säulenförmigen Grabenzellen 129 angeordnet werden können. Beispielsweise erstreckt sich die vorderseitige Zone 131 nicht in eine Teilzone des Randabschlussgebiets 130, die die meisten oder sogar alle nicht aktiven säulenförmigen Grabenzellen 129 des Randabschlussgebiets 130 enthält, wie in 1 dargestellt ist.
  • Die isolierende Grabenstruktur 150 kann einen Randabschnitt der Kanalzone 112 schneiden. Beispielsweise kann, wie in 3 dargestellt ist, ein kleiner Restabschnitt 1121 der Kanalzone 112 innerhalb des Abschlussgebiets 130 angeordnet sein, wobei dieser kleine Restabschnitt 1021 der Kanalzone 112 nicht elektrisch mit dem vorderseitigen Lastanschluss 101 verbunden ist, und der Restabschnitt 1021 kann vielmehr elektrisch schwebend sein. Dagegen ist der innerhalb des aktiven Gebiets 110 angeordnete Hauptabschnitt der Kanalzone 112 elektrisch mit dem vorderseitigen Lastanschluss 101 verbunden, beispielsweise durch die vorstehend erwähnten Mesa-Kontaktstopfen 1011.
  • Wie in 4 beispielhaft dargestellt ist, kann sich die isolierende Grabenstruktur 150 tiefer in den Halbleiterkörper 190 als der pn-Übergang 114 erstrecken. Beispielsweise beträgt der minimale Abstand DZ entlang der vertikalen Richtung Z zwischen dem pn-Übergang 114 und dem Boden 159 der isolierenden Grabenstruktur 150 wenigstens 40 nm.
  • Die isolierende Grabenstruktur 150 kann den Grabenisolator 153 aufweisen, wobei der Grabenisolator 153 in Kontakt mit der Kanalzone 112 angeordnet sein kann. Wie in 4 angegeben ist, kann die Kanalzone 112, wenn die isolierende Grabenstruktur 150 nicht vorhanden ist, typischerweise einen Randabschnitt mit einem gebogenen Verlauf (durch die beiden gepunkteten Linien angegeben) aufweisen, der sich vom pn-Übergang 114 erstreckt, bis er die Isolationsschicht 104 erreicht. Gemäß einer Ausführungsform unterbricht die isolierende Grabenstruktur 150 den Randabschnitt der Kanalzone 112 bzw. schneidet den Randabschnitt der Kanalzone 112. Und schließlich ist der Restabschnitt 1121 der Kanalzone 112, der dem Abschlussgebiet 130 gegenübersteht bzw. einen Teil davon bildet, nicht elektrisch mit dem vorderseitigen Lastanschluss 101 verbunden, sondern gemäß einer Ausführungsform elektrisch schwebend. Wie durch die obere gepunktete Linie in 4 schematisch dargestellt ist, ist zu verstehen, dass gemäß einer anderen Ausführungsform dieser Restabschnitt 1121 der Kanalzone innerhalb des Abschlussgebiets 130 nicht vorhanden ist.
  • Gemäß einer Ausführungsform liegt der Schnittwinkel α zwischen dem pn-Übergang 114 und dem Grabenisolator 153 der isolierenden Grabenstruktur 150 innerhalb des Bereichs von 80° bis 100°, wobei der Schnittwinkel α beispielsweise 90° beträgt. Beispielsweise erstreckt sich der pn-Übergang 114 innerhalb des aktiven Gebiets 110 im Wesentlichen horizontal, beispielsweise entlang der ersten lateralen Richtung X und entlang der zweiten lateralen Richtung Y. Eine Seitenwand 154 der isolierenden Grabenstruktur 150 kann sich im Wesentlichen vertikal erstrecken. Beispielsweise erstreckt sich der pn-Übergang 114 am Punkt, wo er den Grabenisolator 153 schneidet, zumindest im Wesentlichen horizontal, beispielsweise parallel zu einer durch die beiden lateralen Richtungen X und Y definierten Ebene.
  • Ferner erstreckt sich der pn-Übergang 114 innerhalb des aktiven Gebiets 110 im Wesentlichen horizontal in einer ersten Ebene, wobei der Grabenisolator 153 den pn-Übergang 114 in einer Ebene innerhalb des Bereichs von 90 % bis 150 % der ersten Ebene schneidet. Jedoch kann es angemessen sein, dass sich die isolierende Grabenstruktur 150 zur Erfüllung ihrer Isolationsfunktion tiefer als bis zur ersten Ebene erstreckt, wobei die Schnittebene beispielsweise innerhalb des Bereichs von 100 % bis 150 % der ersten Ebene sein kann. Beispielsweise ist die erste Ebene die vertikale Zwischenebene des pn-Übergangs 114 innerhalb des aktiven Gebiets 110.
  • Beispielsweise kann die isolierende Grabenstruktur 150 daher so verwendet werden, dass der gebogene Verlauf des Randabschnitts der Kanalzone 112 zerstört wird. Dadurch kann das Auftreten zu hoher Spitzenwerte eines elektrischen Felds, die gelegentlich mit einem solchen gebogenen Verlauf einhergehen, verhindert werden.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist die Kanalzone 112 durch eine vertikal verlaufende Kanalzonen-Abschlussseitenwand 1122 abgeschlossen. Beispielsweise erstreckt sich die Kanalzonen-Abschlussseitenwand 1122 senkrecht zum pn-Übergang 114, beispielsweise ausschließlich parallel zur vertikalen Richtung Z, beispielsweise mit einer maximalen Winkelvariation von +/- 5° zur vertikalen Richtung Z oder sogar innerhalb des Bereichs von +/- 1° zur vertikalen Richtung Z. Beispielsweise umgibt die vertikal verlaufende Kanalzonen-Abschlussseitenwand 1122 ganz die Kanalzone 112, die elektrisch mit dem vorderseitigen Lastanschluss 101 innerhalb des aktiven Gebiets 110 verbunden ist. Wie vorstehend angegeben wurde, kann die Seitenwand 154 der isolierenden Grabenstruktur 150 die Kanalzonen-Abschlussseitenwand 1122 schneiden. Beispielsweise berührt die Kanalzonen-Abschlussseitenwand 1122 die Seitenwand 154 und überlappt sie vertikal entlang ihrer gesamten vertikalen Erstreckung, wobei sich die Seitenwand 154 der isolierenden Grabenstruktur 150 weiter entlang der vertikalen Richtung Z erstrecken kann als die Kanalzonen-Abschlussseitenwand 1122, beispielsweise wenigstens um 10 nm weiter (vergl. Abstand DZ in 4).
  • Die laterale Breite der isolierenden Grabenstruktur 150, beispielsweise entlang der ersten lateralen Richtung X, kann innerhalb des Bereichs von 100 nm bis 1 µm liegen.
  • Das vorstehend beschriebene Konzept der isolierenden Grabenstruktur 150 ist auch schematisch und beispielhaft in 5 dargestellt. Wie dargestellt ist, kann die Kanalzone 112 durch die isolierende Grabenstruktur 150 abgeschlossen werden. Der pn-Übergang 114 erstreckt sich horizontal, bis er den Grabenisolator 153 unter einem rechten Winkel schneidet.
  • Gemäß einer Ausführungsform besteht die isolierende Grabenstruktur 150 im Wesentlichen aus einem Graben, der vollständig mit einem Isoliermaterial gefüllt ist. Gemäß einer anderen Ausführungsform umfasst die isolierende Grabenstruktur 150 eine Grabenelektrode 152. Beispielsweise kann auch diese Grabenelektrode 152 die Kanalzone 112 ganz umgeben, welche elektrisch mit dem vorderseitigen Lastanschluss 101 verbunden ist.
  • Die Grabenelektrode 152 kann elektrisch mit dem vorderseitigen Lastanschluss 101 oder einem anderen Anschluss des Dies 100 verbunden sein, oder die Grabenelektrode 152 ist elektrisch schwebend.
  • Gemäß einer anderen Ausführungsform ist die Grabenelektrode 152 elektrisch mit einer oder mehreren oder allen Steuerelektroden 122 der säulenförmigen Grabenzellen 120 verbunden.
  • Beispielsweise kann der Leistungshalbleiter-Die 100 zur Verbindung der Grabenelektrode 152 der isolierenden Grabenstruktur 150 mit einer oder mehreren oder allen Steuerelektroden 122 der säulenförmigen Grabenzellen 120 ferner eine Verbinderstruktur 160 umfassen, welche die Grabenelektrode 152 elektrisch mit einer oder mehreren oder allen Steuerelektroden 122 verbindet.
  • Wie vorstehend erklärt wurde, kann das aktive Gebiet 110 nicht nur die aktiven säulenförmigen Grabenzellen 120, sondern auch die nicht aktiven säulenförmigen Grabenzellen 129 umfassen. Gemäß einer Ausführungsform ist jede äußerste Zelle des aktiven Gebiets 110 eine nicht aktive säulenförmige Grabenzelle 129. Beispielsweise schneidet jede dieser nicht aktiven säulenförmigen Grabenzellen 129 die Kanalzone 112, welche elektrisch mit dem vorderseitigen Lastanschluss 101 verbunden ist.
  • Gemäß einer Ausführungsform umfasst das aktive Gebiet 110 ein Teilgebiet, das an die isolierende Grabenstruktur 150 angrenzt und konzentrisch in Bezug auf die isolierende Grabenstruktur 150 angeordnet ist, wobei das Teilgebiet mehrere nicht aktive säulenförmige Grabenzellen 129 umfasst. Beispielsweise durchläuft jeder Weg, der sich senkrecht von der isolierenden Grabenstruktur 150 zum mittleren Gebiet des aktiven Gebiets 110 erstreckt, wenigstens eine, wenigstens zwei oder sogar mehr als zwei der nicht aktiven säulenförmigen Grabenzellen 129 des Teilgebiets (bzw. durchquert diese), bevor er eine der (aktiven) säulenförmigen Grabenzellen 120 durchläuft.
  • Gemäß einer Ausführungsform weist das Teilgebiet keinen Steuergraben 121 auf, wodurch es ermöglicht werden kann, den Die 100 mit einer reduzierten QGD-Ladung zu versehen. Zusätzlich oder alternativ weist das Teilgebiet keinen Source-Zonenabschnitt 113 auf.
  • Das vorstehend dargelegte optionale Konzept des Teilgebiets ist in den 3 und 5 schematisch und beispielhaft dargestellt. Beispielsweise weist das Teilgebiet, wie in 5 dargestellt ist, weder einen Steuergrabenabschnitt 122 noch einen Source-Zonenabschnitt 113 auf. Wie ferner in 5 dargestellt ist, durchläuft jeder Weg, der sich senkrecht von der isolierenden Grabenstruktur 150 zum mittleren Gebiet des aktiven Gebiets 110 erstreckt, wenigstens zehn der nicht aktiven säulenförmigen Grabenzellen 129 des Teilgebiets (bzw. durchquert diese), bevor er eine der (aktiven) säulenförmigen Grabenzellen 120 durchläuft.
  • Beispielsweise beträgt der Abstand zwischen der isolierenden Grabenstruktur 150 und jeder der äußersten aktiven säulenförmigen Zellen 120 wenigstens zwei Teilungsbreiten P, beispielsweise wenigstens zehn Teilungsbreiten P.
  • Wie vorstehend angegeben wurde, kann die isolierende Grabenstruktur 150 die Grabenelektrode 152 aufweisen, wobei die Grabenelektrode 152 elektrisch mit einer oder mehreren oder allen Steuerelektroden 122 verbunden sein kann. Die Grabenelektrode 152 kann auch elektrisch mit dem vorstehend erwähnten Treiberausgang verbunden sein, wobei zu diesem Zweck Grabenelektrodenstopfen 1501 verwendet werden können (vergl. 3).
  • Beispielsweise umfasst die Grabenverbinderstruktur 160 zur Einrichtung der elektrischen Verbindung mit einer oder mehreren oder allen Steuerelektroden 122 wenigstens einen Streifengraben 161, der sich von der Grabenstruktur 150 fort durch das Teilgebiet in das aktive Gebiet 110 erstreckt, wobei der wenigstens eine Streifengraben 161 wenigstens eine der nicht aktiven säulenförmigen Grabenzellen 129 durchläuft, bis er eine der mehreren säulenförmigen Grabenzellen 120 erreicht. Wie vorstehend erklärt wurde, umfasst der Leistungshalbleiter-Die 100 gemäß einer Ausführungsform entlang dem Abstand zwischen jeder äußersten der mehreren säulenförmigen Grabenzellen 120 und der isolierenden Grabenstruktur 150 wenigstens eine der nicht aktiven säulenförmigen Grabenzellen 129, und diese wenigstens eine nicht aktive säulenförmige Grabenzelle 129 kann vom Streifengraben 161 durchlaufen werden.
  • Wie in 3 beispielhaft dargestellt ist, kann die Verbinderstruktur 160 mehrere solcher Streifengraben 161 umfassen. Beispielsweise weist die isolierende Grabenstruktur 150 auch eine Streifenkonfiguration auf und erstreckt sich entlang der zweiten lateralen Richtung Y, wobei sich die Streifengräben 161 der Verbinderstruktur 160 senkrecht dazu erstrecken, nämlich entlang der ersten lateralen Richtung X. Beispielsweise erstrecken sich der eine oder die mehreren Streifengräben 161 lateral durch das gesamte aktive Gebiet 110, bis sie einen anderen Abschnitt der isolierenden Grabenstruktur 150 schneiden, wobei beispielsweise, wie mit Bezug auf 1 erwähnt sei, der eine oder die mehreren Streifengräben 161 die beiden entgegengesetzten Abschnitte der isolierenden Grabenstruktur 150, die sich entlang der zweiten lateralen Richtung Y erstrecken, miteinander verbinden können. Beispielsweise kann es einen Streifengraben 161 für jede Zellenzeile des aktiven Gebiets 110 geben. Gemäß einer anderen Ausführungsform sind weniger Streifengräben 161 bereitgestellt, beispielsweise ein Streifengraben 161 für jede Gruppe von zwei oder drei oder vier benachbarten Zellenzeilen.
  • Beispielsweise gibt es für jede Zeile aktiver säulenförmiger Grabenzellen 120 wenigstens einen Steuergraben 121, der sich entlang der zweiten lateralen Richtung Y erstreckt, beispielsweise durch das gesamte aktive Gebiet 110. Entlang ihren lateralen Abmessungen schneiden die Steuergräben 121 die Streifengräben 161, wobei sie sich beispielsweise mit einem oder mehreren Streifengräben 161 verbinden. Der eine oder die mehreren Streifengräben 161 können jeweils eine Streifengrabenelektrode (nicht dargestellt) umfassen, und die Steuerelektroden 122, die in den Steuergräben 121 enthalten sind, können an den Stellen, an denen die Steuergräben 121 den einen oder die mehreren Streifengräben 161 schneiden, in Kontakt mit der Streifengrabenelektrode angeordnet sein.
  • Wie vorstehend erklärt wurde, gibt es gemäß einer Ausführungsform im Teilgebiet keine Steuergräben. Daher ist die durch Streifengräben 161 und die Steuergräben 121 gebildete leiterartige Konfiguration innerhalb des Teilgebiets nicht vorhanden. Beispielsweise wird innerhalb des Teilgebiets jeder Feldplattengraben 127 (vergl. 2) der nicht aktiven säulenförmigen Grabenzellen 129 nur von einem oder zwei der Streifengräben 161 durchlaufen, wobei im restlichen Abschnitt des aktiven Gebiets 110 jeder Feldplattengraben 127 (vergl. 2) der säulenförmigen Grabenzelle 129 durch einen oder zwei der Streifengräben 161 und einen oder zwei der Steuergräben 121 durchlaufen wird.
  • Daher wird gemäß einer oder mehreren vorstehend beschriebenen Ausführungsformen durch Bereitstellen der isolierenden Grabenstruktur 150, welche die äußersten Kanalzonenabschnitte 112 umgibt, die elektrisch mit dem vorderseitigen Lastanschluss 101 verbunden sind, ein Leckstrom zumindest in der Nähe des vorderseitigen Abschlussgebiets 130 verringert oder sogar ganz unterdrückt. Wie vorstehend erläutert wurde, kann die isolierende Grabenstruktur 150 die Grabenelektrode 152 umfassen, die elektrisch mit den Steuerelektroden 122 der säulenförmigen Grabenzellen 120 verbunden werden kann. Hier wird auch eine spezifische Art der Verbindung der Steuerelektroden 122 mit der Grabenelektrode 152 der isolierenden Grabenstruktur 150 vorgeschlagen. Beispielsweise wird gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen durch die Verbindung der umgebenden Grabenelektrode 152 an verschiedenen Stellen entlang dem Die 100 durch Stopfen 1501 der Einfluss einzelner geschlossener Kontakte durch Kontaktredundanz und Steuerelektrodenstromverteilung entlang der umgebenden Grabenelektrode 152 abgeschwächt. Beispielsweise sind innerhalb des aktiven Gebiets 110 keine Kontaktstopfen (die sich durch die Isolationsschicht 104 erstrecken würden) zur Kontaktierung der Steuerelektroden 122 bereitgestellt. Beispielsweise sind im Teilgebiet des aktiven Gebiets 110, worin es keine aktiven säulenförmigen Grabenzellen 120 gibt (aber beispielsweise nur nicht aktive säulenförmige Grabenzellen 129), keine Steuergräben 121 bereitgestellt, wodurch eine verringerte QGD-Ladung erhalten werden kann.
  • Hier wird auch ein Verfahren zur Verarbeitung eines Leistungshalbleiter-Dies vorgestellt. Der Leistungshalbleiter-Die ist dafür ausgelegt, einen Laststrom zwischen einem vorderseitigen Lastanschluss und einem rückseitigen Lastanschluss des Leistungshalbleiter-Dies zu leiten. Der Leistungshalbleiter-Die umfasst ein aktives Gebiet mit mehreren säulenförmigen Grabenzellen, wobei jede säulenförmige Grabenzelle Folgendes umfasst: einen Abschnitt einer Driftzone eines ersten Leitfähigkeitstyps, einen Abschnitt einer Kanalzone eines zweiten Leitfähigkeitstyps und einen Abschnitt einer Source-Zone des ersten Leitfähigkeitstyps, wobei der Kanalzonenabschnitt elektrisch mit dem vorderseitigen Lastanschluss verbunden ist und den Source-Zonenabschnitt vom Driftzonenabschnitt isoliert, und einen Steuerabschnitt mit wenigstens einer Steuerelektrode in einem Steuergraben, wobei der Steuerabschnitt ausgelegt ist, einen Inversionskanal innerhalb des Kanalzonenabschnitts zur Leitung des Laststroms zu induzieren. Der Leistungshalbleiter-Die umfasst ferner einen Die-Rand und ein Randabschlussgebiet zwischen dem Die-Rand und dem aktiven Gebiet, wobei das Randabschlussgebiet eine vorderseitige Zone aufweist, die so ausgelegt ist, dass sie ein vom elektrischen Potential des vorderseitigen Lastanschlusses verschiedenes elektrisches Potential aufweist. Das Verfahren umfasst das Bereitstellen einer isolierenden Grabenstruktur zwischen der vorderseitigen Zone und der Kanalzone, die elektrisch mit dem vorderseitigen Lastanschluss verbunden ist.
  • Merkmale als Beispiel dienender Ausführungsformen des Verfahrens zur Verarbeitung des Leistungshalbleiter-Dies können den Merkmalen der als Beispiel dienenden Ausführungsformen des Leistungshalbleiter-Dies 100, wie vorstehend erklärt, entsprechen. Demgemäß kann in Bezug auf als Beispiel dienende Ausführungsformen des Verfahrens auf das vorstehend Erwähnte Bezug genommen werden.
  • Vorstehend wurden Ausführungsformen erklärt, die sich auf Leistungshalbleiter-Dies und entsprechende Verarbeitungsverfahren beziehen. Beispielsweise beruhen diese Halbleiter-Dies auf Silicium (Si). Dementsprechend kann ein monokristallines Halbleitergebiet oder eine monokristalline Halbleiterschicht oder ein monokristalliner Halbleiterabschnitt, beispielsweise die Komponenten 190, 108, 111, 112, 113, ein monokristallines Si-Gebiet oder eine monokristalline Si-Schicht sein. Gemäß anderen Ausführungsformen kann polykristallines oder amorphes Silicium verwendet werden.
  • Es ist jedoch zu verstehen, dass der Halbleiter-Die aus einem beliebigen Halbleitermaterial hergestellt werden kann, das für die Herstellung eines Halbleiter-Dies geeignet ist. Beispiele solcher Materialien umfassen ohne Einschränkung elementare Halbleitermaterialien, wie Silicium (Si) oder Germanium (Ge), Verbindungshalbleitermaterialien der Gruppe IV, wie Siliciumcarbid (SiC) oder Siliciumgermanium (SiGe), binäre, ternäre oder quaternäre III-V-Halbleitermaterialien, wie Galliumnitrid (GaN), Galliumarsenid (GaAs), Galliumphosphid (GaP), Indiumphosphid (InP), Indiumgalliumphosphid (InGaP), Aluminiumgalliumnitrid (AIGaN), Aluminiumindiumnitrid (AlInN), Indiumgalliumnitrid (InGaN), Aluminiumgalliumindiumnitrid (AIGalnN) oder Indiumgalliumarsenidphosphid (InGaAsP) und binäre oder ternäre II-VI-Halbleitermaterialien, wie Cadmiumtellurid (CdTe) und Quecksilbercadmiumtellurid (HgCdTe), um einige zu nennen. Die vorstehend erwähnten Halbleitermaterialien werden auch als Homoübergangs-Halbleitermaterialien bezeichnet. Wenn zwei verschiedene Halbleitermaterialien kombiniert werden, wird ein Heteroübergangs-Halbleitermaterial gebildet. Beispiele von Heteroübergangs-Halbleitermaterialien umfassen ohne Einschränkung Aluminiumgalliumnitrid (AlGaN)-Aluminiumgalliumindiumnitrid (AlGaInN)-, Indiumgalliumnitrid (InGaN)-Aluminiumgalliumindiumnitrid (AlGaInN)-, Indiumgalliumnitrid (InGaN)-Galliumnitrid (GaN)-, Aluminiumgalliumnitrid (AlGaN)-Galliumnitrid (GaN)-, Indiumgalliumnitrid (InGaN)-Aluminiumgalliumnitrid (AIGaN)-, Silicium-Siliciumcarbid (SixC1-x)- und Silicium-SiGe-Heteroübergangs-Halbleitermaterialien. Für Leistungshalbleitervorrichtungsanwendungen werden gegenwärtig hauptsächlich Si-, SiC-, GaAs- und GaN-Materialien verwendet.

Claims (19)

  1. Leistungshalbleiter-Die (100), der ausgelegt ist, einen Laststrom zwischen einem vorderseitigen Lastanschluss (101) und einem rückseitigen Lastanschluss (102) des Leistungshalbleiter-Dies (100) zu leiten, und Folgendes umfasst: - ein aktives Gebiet (110) mit mehreren säulenförmigen Grabenzellen (120), wobei jede säulenförmige Grabenzelle (120) Folgendes umfasst: - einen Abschnitt einer Driftzone (111) eines ersten Leitfähigkeitstyps, einen Abschnitt einer Kanalzone (112) eines zweiten Leitfähigkeitstyps und einen Abschnitt einer Source-Zone (113) des ersten Leitfähigkeitstyps, wobei der Kanalzonenabschnitt (112) elektrisch mit dem vorderseitigen Lastanschluss (101) verbunden ist und den Source-Zonenabschnitt (113) vom Driftzonenabschnitt (111) isoliert, und - einen Steuerabschnitt mit wenigstens einer Steuerelektrode (122) in einem Steuergraben (121), wobei der Steuerabschnitt ausgelegt ist, einen Inversionskanal innerhalb des Kanalzonenabschnitts (112) zur Leitung des Laststroms zu induzieren, - einen Die-Rand (140), - ein Randabschlussgebiet (130) zwischen dem Die-Rand (140) und dem aktiven Gebiet (110), wobei das Randabschlussgebiet (130) eine vorderseitige Zone (131) aufweist, die so ausgelegt ist, dass sie ein vom elektrischen Potential des vorderseitigen Lastanschlusses (101) verschiedenes elektrisches Potential aufweist, - eine isolierende Grabenstruktur (150), die zwischen der vorderseitigen Zone (131) und der elektrisch mit dem vorderseitigen Lastanschluss (101) verbundenen Kanalzone (112) angeordnet ist.
  2. Leistungshalbleiter-Die (100) nach Anspruch 1, wobei die isolierende Grabenstruktur (150) die elektrisch mit dem vorderseitigen Lastanschluss (101) verbundene Kanalzone (112) umgibt.
  3. Leistungshalbleiter-Die (100) nach Anspruch 1 oder 2, wobei das gesamte Gebiet zwischen der isolierenden Grabenstruktur (150) und dem Die-Rand (140) frei von einer elektrischen Verbindung zwischen der Kanalzone (112) und dem vorderseitigen Lastanschluss (11) ist.
  4. Leistungshalbleiter-Die (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die isolierende Grabenstruktur (150) einen Grabenisolator (153) aufweist, der in Kontakt mit der elektrisch mit dem vorderseitigen Lastanschluss (101) verbundenen Kanalzone (112) angeordnet ist.
  5. Leistungshalbleiter-Die (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Übergang zwischen der Kanalzone (112) und der Driftzone (111) einen pn-Übergang (114) bildet und wobei sich die isolierende Grabenstruktur (150) weiter entlang einer vertikalen Richtung (Z) als der pn-Übergang (114) erstreckt.
  6. Leistungshalbleiter-Die (100) nach Anspruch 4 und 5, wobei der Schnittwinkel (α) zwischen dem pn-Übergang (114) und dem Grabenisolator (153) innerhalb des Bereichs von 80° bis 100° liegt.
  7. Leistungshalbleiter-Die (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 4 bis 6, wobei sich der pn-Übergang (114) innerhalb des aktiven Gebiets (110) im Wesentlichen horizontal in einer ersten Ebene erstreckt und wobei der Grabenisolator (153) den pn-Übergang (114) in einer Ebene innerhalb des Bereichs von 90 % bis 150 % der ersten Ebene schneidet.
  8. Leistungshalbleiter-Die (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Kanalzone (112) durch eine vertikal verlaufende Kanalzonen-Abschlussseitenwand (1122) abgeschlossen ist.
  9. Leistungshalbleiter-Die (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Abstand (D) zwischen der vorderseitigen Zone (131) und der isolierenden Grabenstruktur (150) wenigstens das Zweifache der Teilungsbreite (P) der säulenförmigen Grabenzellen (120) beträgt.
  10. Leistungshalbleiter-Die (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die vorderseitige Zone (131) eine Halbleiterzone ist und/oder wobei die vorderseitige Zone (131) das elektrische Potential des rückseitigen Lastanschlusses (102) aufweist.
  11. Leistungshalbleiter-Die (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die isolierende Grabenstruktur (150) eine Grabenelektrode (152) umfasst.
  12. Leistungshalbleiter-Die (100) nach Anspruch 11, wobei die Grabenelektrode (152) elektrisch mit wenigstens einer der Steuerelektroden (122) der säulenförmigen Grabenzellen (120) bzw. mit jeder der wenigstens einen Steuerelektroden (122) der säulenförmigen Grabenzellen (120) verbunden ist.
  13. Leistungshalbleiter-Die (100) nach Anspruch 12, welcher ferner eine Grabenverbinderstruktur (160) umfasst, welche die Grabenelektrode (152) elektrisch mit der wenigstens einen Steuerelektrode (122) bzw. mit jeder der wenigstens einen Steuerelektroden (122) der säulenförmigen Grabenzellen (120) verbindet.
  14. Leistungshalbleiter-Die (100) nach Anspruch 13, wobei die Grabenverbinderstruktur (160) wenigstens einen Streifengraben (161) umfasst, der sich von der isolierenden Grabenstruktur (150) fort in das aktive Gebiet (110) erstreckt, wobei der wenigstens eine Streifengraben (161) wenigstens eine nicht aktive säulenförmige Grabenzelle (129) durchläuft, bis er eine der mehreren säulenförmigen Grabenzellen (120) erreicht.
  15. Leistungshalbleiter-Die (100) nach Anspruch 14, wobei sich der wenigstens eine Streifengraben (161) entlang der ersten lateralen Richtung (X) erstreckt und zwei Abschnitte der isolierenden Grabenstruktur (150) miteinander verbindet.
  16. Leistungshalbleiter-Die (100) nach Anspruch 14 oder 15, wobei sich die Steuergräben (121) der säulenförmigen Grabenzellen (120) entlang einer zweiten lateralen Richtung (Y) erstrecken und sich mit dem wenigstens einen Streifengraben (161) verbinden.
  17. Leistungshalbleiter-Die (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 14 bis 16, wobei die Steuerelektroden (122) der Steuerabschnitte in Kontakt mit einer Streifengrabenelektrode (162) des wenigstens einen Streifengrabens (161) angeordnet sind.
  18. Leistungshalbleiter-Die (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Leistungshalbleiter-Die (100) entlang einem Abstand zwischen jeder äußersten der mehreren säulenförmigen Grabenzellen (120) und der isolierenden Grabenstruktur (150) wenigstens zwei nicht aktive säulenförmige Grabenzellen (129) umfasst.
  19. Verfahren zur Verarbeitung eines Leistungshalbleiter-Dies (100), wobei der Leistungshalbleiter-Die (100) ausgelegt ist, einen Laststrom zwischen einem vorderseitigen Lastanschluss (101) und einem rückseitigen Lastanschluss (102) des Leistungshalbleiter-Dies (100) zu leiten, und Folgendes umfasst: - ein aktives Gebiet (110) mit mehreren säulenförmigen Grabenzellen (120), wobei jede säulenförmige Grabenzelle (120) Folgendes umfasst: - einen Abschnitt einer Driftzone (111) eines ersten Leitfähigkeitstyps, einen Abschnitt einer Kanalzone (112) eines zweiten Leitfähigkeitstyps und eine Source-Zone (113) des ersten Leitfähigkeitstyps, wobei der Kanalzonenabschnitt (112) elektrisch mit dem vorderseitigen Lastanschluss (101) verbunden ist und die Source-Zone (113) vom Driftzonenabschnitt (111) isoliert, und - einen Steuerabschnitt mit wenigstens einer Steuerelektrode (122) in einem Steuergraben (121), wobei der Steuerabschnitt dafür ausgelegt ist, einen Inversionskanal innerhalb des Kanalzonenabschnitts (112) zur Leitung des Laststroms zu induzieren, - einen Die-Rand (140), - ein Randabschlussgebiet (130) zwischen dem Die-Rand (140) und dem aktiven Gebiet (110), wobei das Randabschlussgebiet (130) eine vorderseitige Zone (131) aufweist, die so ausgelegt ist, dass sie ein vom elektrischen Potential des vorderseitigen Lastanschlusses (101) verschiedenes elektrisches Potential aufweist, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: - Bereitstellen einer isolierenden Grabenstruktur (150), die zwischen der vorderseitigen Zone (131) und der elektrisch mit dem vorderseitigen Lastanschluss (101) verbundenen Kanalzone (112) angeordnet ist.
DE102017128241.6A 2017-11-29 2017-11-29 Layout für einen Nadelzellengraben-MOSFET und Verfahren zu dessen Verarbeitung Active DE102017128241B3 (de)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019165182A (ja) * 2018-03-20 2019-09-26 株式会社東芝 半導体装置
JP7295052B2 (ja) * 2020-02-28 2023-06-20 株式会社東芝 半導体装置

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102016103384A1 (de) 2016-02-25 2017-08-31 Infineon Technologies Austria Ag Halbleitervorrichtung mit nadelförmigen Feldplattenstrukturen in einem Transistorzellengebiet und in einem inneren Abschlussgebiet

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6316806B1 (en) 1999-03-31 2001-11-13 Fairfield Semiconductor Corporation Trench transistor with a self-aligned source
US7084456B2 (en) 1999-05-25 2006-08-01 Advanced Analogic Technologies, Inc. Trench MOSFET with recessed clamping diode using graded doping
WO2010008617A1 (en) 2008-07-15 2010-01-21 Maxpower Semiconductor Inc. Mosfet switch with embedded electrostatic charge
JP6037499B2 (ja) * 2011-06-08 2016-12-07 ローム株式会社 半導体装置およびその製造方法
US9337185B2 (en) 2013-12-19 2016-05-10 Infineon Technologies Ag Semiconductor devices

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102016103384A1 (de) 2016-02-25 2017-08-31 Infineon Technologies Austria Ag Halbleitervorrichtung mit nadelförmigen Feldplattenstrukturen in einem Transistorzellengebiet und in einem inneren Abschlussgebiet

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