DE102018103836A1 - Siliziumcarbid-Halbleiterbauelement und Verfahren zur Herstellung eines Siliziumcarbid-Halbleiterbauelements - Google Patents

Siliziumcarbid-Halbleiterbauelement und Verfahren zur Herstellung eines Siliziumcarbid-Halbleiterbauelements Download PDF

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Abstract

Ein Halbleiterbauelement (500) weist einen mit Siliziumcarbid gebildeten Halbleiterkörper (100) mit einem Sourcegebiet (110), einem Stromverteilungsgebiet (137) und einem Bodygebiet (120) auf. Das Bodygebiet (120) ist entlang einer horizontalen ersten Richtung (191) zwischen dem Sourcegebiet (110) und dem Stromverteilungsgebiet (137) angeordnet und bildet einen ersten pn Übergang (pnl) mit dem Stromverteilungsgebiet (137) und einen zweiten pn Übergang (pn2) mit dem Sourcegebiet (110). Eine Gatestruktur (150) erstreckt sich von einer ersten Oberfläche (101) des Halbleiterkörpers (100) aus in das Bodygebiete (120). Zwischen dem Bodygebiet (120) und einer der ersten Oberfläche (101) gegenüberliegenden zweiten Oberfläche (102) des Halbleiterkörpers (100) ist eine Ladungskompensationsstruktur (180) ausgebildet.

Description

  • TECHNISCHES FELD
  • Die vorliegende Anmeldung betrifft SiC(Siliziumcarbid)-Halbleiterbauelemente, beispielsweise Halbleiterschalter mit niedrigem Einschaltwiderstand und hoher Spannungsfestigkeit.
  • HINTERGRUND
  • In Siliziumcarbid (SiC) ist die Durchbruchfeldstärke deutlich höher als in Silizium, so dass vertikale SiC Leistungshalbleiterbauelemente, in denen der Laststrom zwischen der Vorderseite und der Rückseite eines Halbleiterchips fließt, deutlich dünner sein können als vertikale Siliziumbauelemente mit der gleichen Spannungsfestigkeit. In Siliziumcarbid-Halbleiterschaltern mit vertikalem Kanal ist das Gatedielektrikum am Boden von Gatestrukturen einer höheren Spannungsbelastung ausgesetzt als in Silizium-Halbleiterschaltern, so dass die Durchbruchsfestigkeit des Gatedielektrikums bisweilen vorgeben kann, bis zu welcher Sperrspannung die Spannungsfestigkeit des Bauelements durch die vertikale Ausdehnung einer Driftschicht eingestellt werden kann.
  • Es wird allgemein angestrebt, Bauteileigenschaften wie die Avalanche-Robustheit, die Durchbruchsfestigkeit und den Einschaltwiderstand von SiC-Bauelementen zu verbessern.
  • ZUSAMMENFASSUNG
  • Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Halbleiterbauelement, das einen mit Siliziumcarbid gebildeten Halbleiterkörper mit einem Sourcegebiet, einem Stromverteilungsgebiet und einem Bodygebiet aufweist. Das Bodygebiet ist entlang einer horizontalen ersten Richtung zwischen dem Sourcegebiet und dem Stromverteilungsgebiet angeordnet und bildet einen ersten pn Übergang mit dem Stromverteilungsgebiet und einen zweiten pn Übergang mit dem Sourcegebiet. Eine Gatestruktur erstreckt sich von einer ersten Oberfläche des Halbleiterkörpers in das Bodygebiet. Zwischen dem Bodygebiet und einer der ersten Oberfläche gegenüberliegenden zweiten Oberfläche des Halbleiterkörpers weist das Halbleiterbauelement eine Ladungskompensationsstruktur auf.
  • Die vorliegende Offenbarung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauelements. In einem unteren Substratabschnitt eines Siliziumcarbidsubstrats wird eine Ladungskompensationsstruktur ausgebildet. In einem auf dem unteren Substratabschnitt ausgebildeten oberen Substratabschnitt des Siliziumcarbidsubstrats wird ein Bodygebiet, ein Stromverteilungsgebiet und ein Sourcegebiet ausgebildet, wobei das Bodygebiet entlang einer horizontalen ersten Richtung zwischen dem Sourcegebiet und dem Stromverteilungsgebiet ausgebildet wird und einen ersten pn Übergang mit dem Stromverteilungsgebiet und einen zweiten pn Übergang mit dem Sourcegebiet bildet. Es wird eine Gatestruktur ausgebildet, die sich von einer Hauptfläche des Halbleitersubstrats aus in das Bodygebiet erstreckt und in dem Bodygebiet entlang einer zur ersten Richtung orthogonalen zweiten Richtung angeordnet wird.
  • Weitere Merkmale und Vorteile des offenbarten Gegenstands erschließen sich dem Fachmann aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung sowie aus den Zeichnungen.
  • Figurenliste
  • Die beigefügten Zeichnungen vermitteln ein tiefergehendes Verständnis der von Ausführungsbeispielen für ein Halbleiterbauelement und ein Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauelements, sind in die Offenbarung einbezogen und bilden einen Teil von ihr. Die Zeichnungen veranschaulichen lediglich Ausführungsbeispiele und dienen zusammen mit der Beschreibung zum Erläutern deren Prinzipien. Das hier beschriebene Halbleiterbauelement und das hier beschriebene Verfahren sind somit nicht durch die Beschreibung der Ausführungsbeispiele auf diese beschränkt. Weitere Ausführungsbeispiele und beabsichtigte Vorteile ergeben sich aus dem Verständnis der nachfolgenden detaillierten Beschreibung sowie aus Kombinationen der nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispiele, selbst wenn diese nicht explizit beschrieben sind. Die in den Zeichnungen gezeigten Elemente und Strukturen sind nicht notwendigerweise zueinander maßstabsgetreu dargestellt. Gleiche Bezugszeichen verweisen auf gleiche oder einander entsprechende Elemente und Strukturen.
    • 1A ist eine vereinfachte Draufsicht auf einen Abschnitt eines Halbleiterkörpers eines Halbleiterbauelements mit in den Halbleiterkörper reichender Gatestruktur, lateralem Transistorkanal und vertikalem Stromfluss durch eine Ladungskompensationsstruktur gemäß einer Ausführungsform.
    • 1B ist ein vertikaler Querschnitt durch den Abschnitt des Halbleiterkörpers der 1A entlang der Linie B-B.
    • 2A ist ein schematischer horizontaler Querschnitt eines Abschnitts eines Halbleiterbauelements mit Gatestrukturen und lateralen Transistorkanälen gemäß einer Ausführungsform.
    • 2B zeigt einen vergrößerten Ausschnitt der 2A.
    • 2C-2E zeigen drei vertikale Querschnitte durch den Abschnitt des Halbleiterbauelements der 2A entlang der Linien C-C, D-D und E-E.
    • 3A-3B zeigen zwei parallele vertikale Querschnitte durch einen Abschnitt eines Halbleiterbauelements gemäß einer Ausführungsform mit Grabenkontakten.
    • 4A-4B zeigen zwei parallele vertikale Querschnitte durch einen Abschnitt eines Halbleiterbauelements gemäß einer Ausführungsform mit schwach dotierten oder halbisolierenden Gebieten zwischen komplementär dotierten ersten und zweiten Kompensationsgebieten.
    • 5A-5B zeigen zwei parallele vertikale Querschnitte durch einen Abschnitt eines Halbleiterbauelements gemäß einer Ausführungsform mit Kompensationsgebieten, deren Weite mit dem Abstand zu einer ersten Oberfläche zunimmt.
    • 6A-6B zeigen zwei parallele vertikale Querschnitte durch einen Abschnitt eines Halbleiterbauelements gemäß einer Ausführungsform mit einer Driftschicht.
    • 7A-7C zeigen vertikale Querschnitte durch Abschnitte von Halbleiterbauelementen gemäß einer Ausführungsform mit quer zu Bodygebieten verlaufenden Kompensationsgebieten.
    • 8 ist ein vereinfachtes schematisches Flussdiagramm zur Darstellung eines Verfahrens zur Herstellung eines Halbleiterbauelements gemäß einer weiteren Ausführungsform.
    • 9A-9E zeigen Querschnitte durch ein Siliziumcarbidsubstrat zur Darstellung eines Verfahrens zur Herstellung eines Siliziumcarbid-Halbleiterbauelements gemäß einer Ausführungsform mit Implantation durch einen Energiefilter.
    • 10A-10E zeigen vertikale Querschnitte durch ein Siliziumcarbidsubstrat zur Darstellung eines Verfahrens zur Herstellung eines Siliziumcarbid-Halbleiterbauelements gemäß einer Ausführungsform mit in Gräben abgeschiedenem dotierten Siliziumcarbid.
  • DETAILBESCHREIBUNG
  • In der folgenden Detailbeschreibung wird auf die begleitenden Zeichnungen Bezug genommen, die einen Teil der Offenbarung bilden und in denen zu Veranschaulichungszwecken spezifische Ausführungsbeispiele eines Halbleiterbauelements und eines Verfahrens zur Herstellung eines Halbleiterbauelements gezeigt sind. Die Existenz weiterer Ausführungsbeispiele versteht sich von selbst. Ebenso versteht es sich von selbst, dass an den Ausführungsbeispielen strukturelle und/oder logische Änderungen gemacht werden können, ohne dass dabei von dem durch die Patentansprüche Definierten abgewichen wird. Die Beschreibung der Ausführungsbeispiele ist insoweit nicht begrenzend. Insbesondere können Merkmale von im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen mit Merkmalen von anderen der beschriebenen Ausführungsbeispiele kombiniert werden, sofern sich aus dem Kontext nichts anderes ergibt.
  • Bei den Begriffen „haben“, „enthalten“, „umfassen“, „aufweisen“ und dergleichen handelt es sich im Folgenden um offene Begriffe, die einerseits auf das Vorhandensein der besagten Elemente oder Merkmale hinweisen, andererseits das Vorhandensein von weiteren Elementen oder Merkmalen nicht ausschließen. Die unbestimmten Artikel und die bestimmten Artikel umfassen sowohl den Plural als auch den Singular, sofern sich aus dem Zusammenhang nicht eindeutig etwas anderes ergibt.
  • Manche Figuren stellen durch die Angabe „-“ oder „+“ neben dem Dotiertyp relative Dotierstoffkonzentrationen dar. Beispielsweise weist die Bezeichnung „n-“ auf eine Dotierstoffkonzentration hin, die kleiner ist als die Dotierstoffkonzentration eines „n“-dotierten Gebiets, während ein „n+“-dotiertes Gebiet eine höhere Dotierstoffkonzentration aufweist als das „n“-dotierte Gebiet. Die Angabe der relativen Dotierstoffkonzentration bedeutet nicht, dass dotierte Gebiete mit der gleichen relativen Dotierstoffkonzentrationsangabe die gleiche absolute Dotierstoffkonzentration aufweisen müssen, sofern nichts anderes ausgesagt ist. Demnach können zwei verschiedene „n“-dotierte Gebiete die gleiche oder unterschiedliche absolute Dotierstoffkonzentrationen aufweisen.
  • Der Begriff oder Ausdruck „elektrisch verbunden“ beschreibt eine niederohmige Verbindung zwischen den elektrisch verbundenen Elementen, beispielsweise einen direkten Kontakt zwischen den betreffenden Elementen oder eine Verbindung über ein Metall und/oder einen hochdotierten Halbleiter. Der Ausdruck „elektrisch gekoppelt“ schließt ein, dass ein oder mehrere dazwischen liegende und zur Signalübertragung geeignete Elemente zwischen den „elektrisch gekoppelten“ Elementen vorhanden sein können, bspw. Elemente die so steuerbar sind, dass sie zeitweise eine niederohmige Verbindung in einem ersten Zustand und eine hochohmige Entkopplung in einem zweiten Zustand herstellen können.
  • Wird für eine physikalische Größe ein Wertebereich mit der Angabe eines Grenzwerts oder zweier Grenzwerte definiert, dann schließen die Präpositionen „von“ und „bis“ den jeweiligen Grenzwert mit ein. Eine Angabe der Art „von ... bis“ versteht sich demnach als „von mindestens ... bis höchstens“.
  • Die 1A und 1B zeigen ein Halbleiterbauelement 500, das auf einem mit Siliziumcarbid gebildeten Halbleiterkörper 100 basiert. Zum Beispiel weist der Halbleiterkörper 100 einen Siliziumcarbidkristall auf oder besteht aus einem solchen, wobei der Siliziumcarbidkristall neben den Hauptbestandteilen Silizium und Kohlenstoff Dotieratome und/oder Verunreinigungen, z.B. Wasserstoff- und/oder Sauerstoffatome aufweisen kann. Der Polytyp des Siliziumcarbidkristalls kann beispielsweise 2H, 6H, 15R oder 4H sein.
  • Der Halbleiterkörper 100 weist auf einer Vorderseite eine erste Oberfläche 101 auf. Richtungen parallel zu der ersten Oberfläche 101 sind horizontale Richtungen. Eine Normale 104 zur ersten Oberfläche 101 gibt eine vertikale Richtung vor.
  • In dem Halbleiterkörper 100 sind ein Sourcegebiet 110, ein Stromverteilungsgebiet 137 und ein Bodygebiet 120 ausgebildet, wobei das Bodygebiet 120 entlang einer horizontalen ersten Richtung 191 zwischen dem Sourcegebiet 110 und dem Stromverteilungsgebiet 137 ausgebildet ist und einen ersten pn Übergang pn1 mit dem Stromverteilungsgebiet 137 und einen zweiten pn Übergang pn2 mit dem Sourcegebiet 110 bildet.
  • Die in den Figuren bezeichneten pn Übergänge illustrieren dabei jeweils die Lage von Orten zwischen zwei komplementär dotierten Gebieten, an denen sich die beiden komplementären Dotierungen aufheben.
  • Von der ersten Oberfläche 101 aus erstreckt sich eine Gatestruktur 150 in das Bodygebiet 120. Eine vertikale Ausdehnung v1 der Gatestruktur 150 ist kleiner als eine vertikale Ausdehnung v2 des Bodygebiets 120, so dass die Gatestruktur 150 innerhalb des Bodygebiets 120 endet. In der Gatestruktur 150 ist eine leitfähige Gateelektrode 155 ausgebildet, die durch ein Gatedielektrikum 159 vom Bodygebiet 120 getrennt ist und durch deren elektrisches Potential ein Laststrom durch das Bodygebiet 120 und zwischen dem Sourcegebiet 110 und dem Stromverteilungsgebiet 137 gesteuert wird.
  • Zwischen dem Bodygebiet 120 und einer der ersten Oberfläche 101 gegenüberliegenden zweiten Oberfläche 102 des Halbleiterkörpers 100 auf der Rückseite des Halbleiterbauelements 500 ist eine Ladungskompensationsstruktur 180 ausgebildet, die beispielsweise ein erstes Kompensationsgebiet 181 vom Leitfähigkeitstyp des Stromverteilungsgebiets 137 und ein zweites Kompensationsgebiet 182 vom Leitfähigkeitstyp des Bodygebiets 120 aufweist.
  • Das erste Kompensationsgebiet 181 ist mit dem Stromverteilungsgebiet 137 verbunden. Beispielsweise grenzt das erste Kompensationsgebiet 181 direkt an das Stromverteilungsgebiet 137 an oder ein oder mehrere weitere dotierte Gebiete vom gleichen Leitfähigkeitstyp sind zwischen dem Stromverteilungsgebiet 137 und dem ersten Kompensationsgebiet 181 ausgebildet.
  • Das zweite Kompensationsgebiet 182 ist an das Potential einer mit dem Sourcegebiet 110 verbunden Lastelektrode verbunden. Beispielsweise grenzt das zweite Kompensationsgebiet 182 direkt an das Bodygebiet 120 an oder ein oder mehrere dotierte Gebiete vom Leitfähigkeitstyp des Bodygebiets sind zwischen dem Bodygebiet 120 und dem zweiten Kompensationsgebiet 182 ausgebildet.
  • Im Sperrfall dehnt sich ausgehend von vertikalen pn Übergängen zwischen dem ersten und dem zweiten Kompensationsgebiet 181, 182 eine Raumladungszone in horizontaler Richtung aus, so dass sich auch bei vergleichsweise hoher Nettodotierstoffkonzentration in dem ersten Kompensationsgebiet 181 eine hohe Spannungsfestigkeit erzielen lässt. Eine hohe Dotierung in den ersten Kompensationsgebieten 181 reduziert andererseits deutlich den Einschaltwiderstand.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist eine vertikale Ausdehnung v4 der Ladungskompensationsstruktur 180 mindestens so groß wie die vertikale Ausdehnung v1 der Gatestruktur 150, so dass die durch die Ladungskompensationsstruktur 180 bewirkte Absenkung des Einschaltwiderstands sich signifikant in den Bauteilparametern niederschlägt.
  • Laterale Abmessungen und Dotierstoffkonzentrationen im ersten und zweiten Kompensationsgebiet 181, 182 können derart bemessen sein, dass das erste und das zweite Kompensationsgebiet 181, 182 bei Anlegen einer ersten Sperrspannung, die kleiner ist als die nominale Sperrspannung des Halbleiterbauelements 500, vollständig von beweglichen Ladungsträgern ausgeräumt wird.
  • Insbesondere ist sowohl im ersten als auch im zweiten Kompensationsgebiet 181, 182 ein Linienintegral über die Dotierstoffkonzentration entlang einer Linie parallel zur ersten Oberfläche 101 kleiner als die Durchbruchsladung von Siliziumcarbid.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform können sich entlang mindestens einer zur ersten Oberfläche 101 parallelen Linie in einem mittleren Drittel der vertikalen Ausdehnung v4 der Ladungskompensationsstruktur 180 die Dotierungen in den ersten und zweiten Kompensationsgebieten 181, 182 vollständig kompensieren. Oberhalb und unterhalb der Linie kann die Ladungskompensationsstruktur 180 verstimmt sein, um das Verhalten des Halbleiterbauelements im Avalanche-Durchbruch zu stabilisieren, wobei sich die Dotierungen in den beiden Kompensationsgebieten jeweils im gleichen Abstand zur ersten Oberfläche 101 nicht vollständig kompensieren sondern die Dotierung im einen Kompensationsgebiet 181, 182 um bis zu 5% vom Wert von der Dotierung im anderen Kompensationsgebiet 182, 181 abweichen kann.
  • Beispielsweise kann in einem zur ersten Oberfläche 101 orientierten ersten Abschnitt der Ladungskompensationsstruktur 180 die Dotierung vom Leitfähigkeitstyp des Bodygebiets 120 überwiegen und in einem zur zweiten Oberfläche 102 orientierten zweiten Abschnitt die zum Leitfähigkeitstyp der Bodygebiets 120 komplementäre Dotierung. Im Vergleich mit einer über die gesamte vertikale Ausdehnung ideal kompensierten Ladungskompensationsstruktur lässt sich der Abstand eines Spannungsdurchbruchs von der ersten Oberfläche 101 für ein breiteres Prozessfenster genauer festlegen.
  • Insbesondere können die im Durchbruchsfall dort erzeugten und zu den beiden Lastelektroden abfließenden mobilen Ladungsträger jeweils die Ladung der stationären Ladungsträger im ersten und im zweiten Abschnitt teilweise kompensieren, wodurch das wirksame elektrische Feld lokal reduziert und damit die Durchbruchsfeldstärke lokal erhöht wird. Der Spannungsdurchbruch wird tendenziell in zuvor nicht betroffene Gebiete des Halbleiterkörpers verlagert, wodurch insgesamt das Halbleiterbauteil an Stabilität im Spannungsdurchbruch gewinnt.
  • Die ersten und zweiten Kompensationsgebiete 181, 182 können streifenartig ausgebildet sein, wobei eine Längsausdehnung mindestens das Zehnfache einer Querausdehnung senkrecht zur Längsdehnung betragen kann und die jeweiligen Längsachsen der ersten und zweiten Kompensationsgebiete 181, 182 parallel zueinander verlaufen.
  • Gemäß einer Ausführungsform verlaufen die Längsachsen des ersten und des zweiten Kompensationsgebiets 181, 182 parallel zu einer horizontalen zweiten Richtung 192, die schräg, beispielsweise orthogonal, zur ersten Richtung 191 verläuft. Hierdurch ist es beispielsweise möglich, dass das erste Kompensationsgebiet 181 durchgehend an das Stromverteilungsgebiet 137 anschließt und sich in einer horizontalen Querschnittsfläche über die gesamte Längsausdehnung des ersten Kompensationsgebietes 181 ein gleichmäßiger Ladungsträgerfluss durch das erste Kompensationsgebiet 181 einstellt.
  • Gemäß einer anderen Ausführungsform verlaufen die Längsachsen des ersten und des zweiten Kompensationsgebiets 181, 182 parallel zur ersten Richtung 191. Damit kann ein Mitte-zu-Mitte Abstand zwischen benachbarten ersten Kompensationsgebieten 181 von einem Mitte-zu-Mitte Abstand benachbarter Stromverteilungsgebiete 137 entkoppelt werden. Beispielsweise kann der Mitte-zu-Mitte Abstand zwischen benachbarten zweiten Kompensationsgebieten 182 um mindestens 50% größer sein als ein Mitte-zu-Mitte Abstand zwischen benachbarten Stromverteilungsgebieten 137, wodurch sich Genauigkeitsanforderungen an Verfahren zur Ausbildung der Ladungskompensationsstruktur 180 reduzieren.
  • Nach einer anderen Ausführungsform kann der Mitte-zu-Mitte Abstand zwischen benachbarten zweiten Kompensationsgebieten 182 kleiner sein als ein Mitte-zu-Mitte Abstand zwischen benachbarten Stromverteilungsgebieten 137, so dass die Dotierstoffkonzentration in den ersten und zweiten Kompensationsgebieten weiter erhöht und der Einschaltwiderstand damit reduziert werden kann.
  • Das erste Kompensationsgebiet 181 kann unmittelbar an das zweite Kompensationsgebiet 182 angrenzen. Nach einer Ausführungsform kann zwischen dem ersten Kompensationsgebiet 181 und dem zweiten Kompensationsgebiet 182 ein Gebiet ausgebildet sein, in dem die Dotierstoffkonzentration maximal 10% einer Dotierstoffkonzentration im ersten Kompensationsgebiet 181 beträgt.
  • Die 2A bis 2E zeigen ein Halbleiterbauelement 500 mit Transistorzellen TC. Das Halbleiterbauelement 500 kann ein IGFET (insulated gate field effect transistor) sein oder einen solchen einschließen, wobei der IGFET ein MOSFET (metal oxide semiconductor FET) in der üblichen Bedeutung sein kann, die sowohl FETs mit Metall-Gateelektroden als auch FETs mit Gateelektroden aus einem Halbleitermaterial umfasst. Das Halbleiterbauelement 500 kann auch als IGBT (insulated gate bipolar transistors) oder als MCD (MOS gesteuerte Diode, MOS controlled diode) ausgeführt sein.
  • Das Halbleiterbauelement 500 weist einen Halbleiterkörper 100 auf, der einen 4H Siliziumcarbidkristall aufweist oder aus einem solchen besteht. Das gezeichnete Ausführungsbeispiel bezieht sich auf einen Halbleiterkörper 100, in dem die <0001> Gitterrichtung um eine Winkelabweichung α zwischen 2 und 8° gegen eine vertikale Richtung gekippt ist. Die <1-100> Gitterrichtung verläuft parallel zu einer horizontalen ersten Richtung 191. In einer Ebene senkrecht zur Querschnittsebene der 2A und orthogonal zu der ersten Richtung 191 ist die <11-20> Gitterrichtung zu einer horizontalen Ebene um die Winkelabweichung α gekippt.
  • Die Transistorzellen TC sind entlang einer ersten Oberfläche 101 auf einer Vorderseite des Halbleiterkörpers 100 ausgebildet. Die Transistorzellen TC bilden in Bodygebieten 120 laterale Transistorkanäle mit einer Hauptstromflussrichtung parallel zur ersten Oberfläche 101 aus, wobei die Bodygebiete 120 jeweils entlang der horizontalen ersten Richtung 191 zwischen einem Sourcegebiet 110 und einem Stromverteilungsgebiet 137 ausgebildet sind. Die Sourcegebiete 110, Bodygebiete 120 und Stromverteilungsgebiete 137 können sich jeweils von der ersten Oberfläche 101 aus in den Halbleiterkörper 100 erstrecken.
  • Erste pn Übergänge pn1 zwischen den Bodygebieten 120 und den Stromverteilungsgebieten 137 können vertikal oder nahezu vertikal zur ersten Oberfläche 101 verlaufen. Die Stromverteilungsgebiete 137 können entlang der ersten Richtung 191 zwischen den zwei Bodygebieten 120 zweier benachbarter Transistorzellen TC ausgebildet sein. Eine vertikale Ausdehnung der Stromverteilungsgebiete 137 kann gleich oder kleiner sein als eine vertikale Ausdehnung v2 der Bodygebiete 120.
  • Zweite pn Übergänge pn2 zwischen den Bodygebieten 120 und den Sourcegebieten 110 können erste Abschnitte pn21 aufweisen, die vertikal oder nahezu vertikal zur ersten Oberfläche 101 verlaufen. Die Dotierstoffkonzentration in den Sourcegebieten 110 ist ausreichend hoch um einen ohmschen Kontakt mit einem Metall zu bilden. Eine vertikale Ausdehnung des Sourcegebiets 110 kann kleiner oder gleich der vertikalen Ausdehnung v2 der Bodygebiete 120 sein. Horizontale Längsachsen der Sourcegebiete 110 und der Bodygebiete 120 können parallel zu einer zur ersten Richtung 191 orthogonalen horizontalen zweiten Richtung 192 verlaufen.
  • Gemäß der dargestellten Ausführungsform können sich die Sourcegebiete 110 jeweils in die Bodygebiete 120 erstrecken, wobei ein Sourcegebiet 110 in einem zur ersten Oberfläche 101 orientierten Abschnitt des Bodygebiets 120 jeweils entlang der ersten Richtung 191 zwischen zwei Teilgebieten des Bodygebiets 120 ausgebildet ist. Auf einer von der ersten Oberfläche 101 abgewandten Seite der Sourcegebiete 110 können die zweiten pn Übergänge pn2 zwischen den Bodygebieten 120 und den Sourcegebieten 110 zweite Abschnitte pn22 aufweisen, die parallel oder näherungsweise parallel zur ersten Oberfläche 101 verlaufen.
  • Entlang einer der ersten Oberfläche 101 gegenüberliegenden zweiten Oberfläche 102 auf der Rückseite des Halbleiterkörpers 100 ist ein stark dotiertes Kontaktgebiet 139 ausgebildet, das direkt an die zweite Oberfläche 102 angrenzt und ausreichend hoch dotiert ist, um einen ohmschen Kontakt auszubilden. Für einen MOSFET entspricht der Leitfähigkeitstyp des Kontaktgebiets 139 dem Leitfähigkeitstyp der Sourcegebiete 110. Ist das Halbleiterbauelement 500 ein IGBT, dann ist das Kontaktgebiet 139 komplementär zu den Sourcegebieten 110 dotiert.
  • Zwischen den Bodygebieten 120 und den Stromverteilungsgebieten 137 auf der einen Seite und dem Kontaktgebiet 139 auf der anderen Seite ist eine Ladungskompensationsstruktur 180 ausgebildet. Zwischen dem Kontaktgebiet 139 und der Ladungskompensationsstruktur 180 kann eine Driftschicht 131 von einem Leitfähigkeitstyp entsprechend dem Kanaltyp der Transistorzellen TC ausgebildet sein. Beispielsweise ist die Driftschicht 131 eines Halbleiterbauelements 500 mit n-Kanal Transistorzellen TC n-dotiert, wobei eine mittlere Dotierstoffkonzentration in den ersten Kompensationsgebieten 181 mindestens zehnmal so hoch sein kann wie eine mittlere Dotierstoffkonzentration in der Driftschicht 131. Die Dotierstoffkonzentration in der Driftschicht 131 kann beispielsweise in einen Bereich von 5 × 1015 cm-3 bis 5 × 1016 cm-3 liegen. Zwischen der Driftschicht 131 und dem stark dotierten Kontaktgebiet 139 können weitere dotierte Gebiete vom Leitfähigkeitstyp der Driftschicht 131 ausgebildet sein, deren mittlere Dotierstoffkonzentration höher ist als die der Driftschicht 131.
  • Daneben kann der Halbleiterkörper 100 weitere dotierte Gebiete vom Leitfähigkeitstyp der Driftschicht 131 aufweisen, z.B. Barrierengebiete, die die Emittereffizienz von Body- und/oder Abschirmgebieten lokal reduzieren.
  • Von der ersten Oberfläche 101 des Halbleiterkörpers 100 erstrecken sich Gatestrukturen 150 in die Bodygebiete 120. Die Gatestrukturen 150 können jeweils die gleichen Abmessungen und den gleichen strukturellen Aufbau haben. Die Gatestrukturen 150 können in Reihen 450 angeordnet sein. Jede Reihe 450 kann eine Mehrzahl von, insbesondere voneinander getrennten, Gatestrukturen 150 aufweisen, die entlang der zweiten Richtung 192 mit, insbesondere gleichem Mitte-zu-Mitte Abstand, angeordnet sein können. Beispielsweise verläuft eine Reihe 450 senkrecht zu einer Haupterstreckungsrichtung einer Gatestruktur 150 und/oder entlang der zweiten Richtung 192. Zwischen benachbarten Gatestrukturen 150, die der gleichen Reihe 450 zugeordnet sind, erstrecken sich Kanalabschnitte 121 der Bodygebiete 120. Jeder Kanalabschnitt 121 grenzt unmittelbar an mindestens eine erste Seitenwand einer der benachbarten Gatestrukturen 150 an und kann auch unmittelbar an eine zweite Seitenwand an der anderen der beiden benachbarten Gatestrukturen 150 angrenzen, wobei mindestens die erste Seitenwand parallel zu einer Hauptgitterebene im Halbleiterkörper 100 verläuft. Unterhalb der Gatestrukturen 150 verbindet ein Abschirmabschnitt 122 des Bodygebiets 120 die der gleichen Reihe 450 zugeordneten Kanalabschnitte 121. Eine Dotierstoffkonzentration im Abschirmabschnitt 122 kann gleich oder größer sein als die Dotierstoffkonzentration in den Kanalabschnitten 121.
  • Eine Gatestrukturweite w1 der Gatestrukturen 150 entlang der zweiten Richtung 192 ist gleich oder kleiner einer Gatestrukturlänge l1 der Gatestrukturen 150 entlang der ersten Richtung 191. Die Haupterstreckungsrichtung einer Gatestruktur 150 kann entlang deren Gatestrukturlänge l1 verlaufen. Beispielsweise beträgt die Gatestrukturweite w1 höchstens 50% der Gatestrukturlänge 11. Ein Mitte-zu-Mitte Abstand pt0 zwischen benachbarten Gatestrukturen 150 der gleichen Reihe 450 kann in einem Bereich von 500 nm bis 5 µm. liegen, beispielsweise in einem Bereich von 1 µm bis 5 µm. Die Gatestrukturlänge l1 kann in einem Bereich von 500 nm bis 10 µm, beispielsweise in einem Bereich von 1 µm bis 5 µm liegen.
  • Eine vertikale Ausdehnung v1 der Gatestrukturen 150 definiert eine Kanalweite der lateralen Transistorkanäle. Durch Erhöhen der vertikale Ausdehnung v1 der Gatestrukturen 150 kann die Kanalweite der Transistorzellen TC erhöht werden, ohne dass sich der horizontale Flächenbedarf der Transistorzelle erhöht.
  • Ein Aspektverhältnis zwischen der vertikalen Ausdehnung v1 der Gatestrukturen 150 und der Gatestrukturweite w1 der Gatestrukturen 150 entlang der zweiten Richtung 192 kann größer als 1 sein, beispielsweise größer als 2 oder größer als 5, so dass sich eine hohe Flächeneffizienz ergibt, d.h. eine große Kanalweite pro horizontaler Flächeneinheit.
  • In den Gatestrukturen 150 sind eine leitfähige Gateelektrode 155 und ein Gatedielektrikum 159 ausgebildet, das die Gateelektrode 155 mindestens von aktiven Abschnitten der Bodygebiete 120 trennt, wobei in den aktiven Abschnitten der Transistorkanal ausgebildet wird. Gemäß einer Ausführungsform kann das Gatedielektrikum 159 die Gateelektrode 155 vollständig vom Halbleiterkörper 100 isolieren. Gemäß anderen Ausführungsformen können in der Gatestruktur 150 eine oder mehr Trenndielektrika ausgebildet sein, deren struktureller Aufbau und/oder deren Schichtdicke sich vom Gatedielektrikum 159 unterscheiden kann, wobei das eine oder die mehreren Trenndielektrika die Gateelektrode 155 vom Sourcegebiet 110, vom Stromverteilungsgebiet 137 und/oder von einem inaktiven Abschnitt der Bodygebiete 120 trennen kann. In inaktiven Abschnitten der Bodygebiete 120 wird bei Betrieb des Halbleiterbauteils innerhalb der Absolutgrenzdatenwerte (absolute maximum ratings) kein Transistorkanal gebildet. Inaktive Abschnitte erstrecken sich beispielsweise am Boden der Gatestrukturen 150 oder entlang einer inaktiven Seitenwand.
  • Die aktive Seitenwand ist parallel zu einer Hauptkristallebene. Im gezeichneten Ausführungsbeispiel sind die aktiven Seitenwände parallel zu den (11-20) Gitterebenen ausgerichtet und um die Winkelabweichung α gegen die vertikale Richtung geneigt.
  • Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel, bei dem die <0001> Gitterrichtung um eine Winkelabweichung α zwischen 2° und 8°, zum Beispiel um 4°, gegen eine vertikale Richtung gekippt ist, verläuft die <1-100> Gitterrichtung parallel zur horizontalen zweiten Richtung 192. Beide Seitenwände können dann aktive Seitenwände sein, die parallel zu (0001) Gitterebenen und senkrecht zur ersten Oberfläche 101 ausgerichtet sind.
  • Ein Abstand zwischen den ersten Abschnitten pn11 der ersten pn Übergänge pn1 und den zweiten pn Übergängen pn2 definiert eine Kanallänge 12 der Transistorzelle TC, wobei die Kanallänge 12 kleiner sein kann als die Gatestrukturlänge 11, so dass die Gatestruktur 150 sich lateral in das Stromverteilungsgebiet 137, in das Sourcegebiet 110 oder sowohl in das Stromverteilungsgebiet 137 und das Sourcegebiet 110 erstrecken kann. Gemäß einer Ausführungsform ist die Kanallänge 12 kleiner als eine Gatelänge 13 der Gateelektrode 155 entlang der ersten horizontalen Richtung 191, so dass die Gateelektrode 155 mit dem Stromverteilungsgebiet 137, dem Sourcegebiet 110 oder mit dem Stromverteilungsgebiet 137 und dem Sourcegebiet 110 überlappen kann.
  • Ein erster Überlapp d11 zwischen der Gatestruktur 150 und dem Stromverteilungsgebiet 137 kann mindestens 10 nm betragen, beispielsweise mindestens 50 nm. Ein zweiter Überlapp d12 zwischen der Gatestruktur 150 und dem Sourcegebiet 110 kann ebenfalls mindestens 10 nm, beispielsweise mindestens 50 nm betragen.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist mindestens eine der ersten und zweiten lateralen Überlappe d11, d12 größer als eine Dicke des Gatedielektrikums 159, so dass die Gateelektrode 155 lateral mit dem Stromverteilungsgebiet 137, dem Sourcegebiet 110 oder beiden überlappt. Ein ausreichender erster Überlapp d11 und/oder ein ausreichender zweiter Überlapp d12 gewährleisten einen zuverlässige und robusten niederohmigen Anschluss von entlang der Seitenwände der Gatestrukturen 150 ausgebildeten Abschnitten der Transistorkanäle.
  • Die Ladungskompensationsstruktur 180 kann erste Kompensationsgebiete 181 vom Leitfähigkeitstyp der Stromverteilungsgebiete 137 und zweite Kompensationsgebiete 182 vom Leitfähigkeitstyp der Bodygebiete 120 aufweisen.
  • Die ersten Kompensationsgebiete 181 können direkt an die Stromverteilungsgebiete 137 angrenzen. Gemäß einer anderen Ausführungsform kann zwischen den Stromverteilungsgebieten 137 und den ersten Kompensationsgebieten 181 mindestens ein weiteres Gebiet vom gleichen Leitfähigkeitstyp ausgebildet sein.
  • Die zweiten Kompensationsgebiete 182 können unmittelbar an die Bodygebiete 120 angrenzen. Gemäß einer anderen Ausführungsform kann mindestens ein weiteres dotiertes Gebiet vom gleichen Leitfähigkeitstyp zwischen den Bodygebieten 120 und den zweiten Kompensationsgebieten 182 ausgebildet sein. Abmessungen und Dotierstoffkonzentration in den ersten und zweiten Kompensationsgebieten 181, 182 können so bemessen sein, dass bei einer ersten Sperrspannung, die kleiner ist als eine nominale Sperrspannung des Halbleiterbauelements, die ersten und zweiten Kompensationsgebiete 181, 182 vollständig von beweglichen Ladungsträgern ausgeräumt sind. Übersteigt gleichzeitig die mittlere Dotierstoffkonzentration in den ersten Kompensationsgebieten 181 typische Werte für eine Dotierstoffkonzentration einer Driftschicht eines herkömmlichen Halbleiterbauelements, so kann der Einschaltwiderstand des Halbleiterbauelements 500 gegenüber Vergleichsprodukten ohne Kompensationsstrukturen drastisch reduziert werden.
  • Die mittlere Dotierstoffkonzentration in den ersten Kompensationsgebieten 181 kann für Halbleiterbauelemente mit niedrigerer nominaler Durchbruchsspannung höher gewählt werden als für Halbleiterbauelemente mit höherer nominaler Durchbruchspannung und dabei um einen Faktor 2 bis 20, z.B. um einen Faktor 3 bis 10 höher sein als in einem vergleichbaren Halbleiterbauelement mit der gleichen nominalen Durchbruchspannung und ohne Ladungskompensationsstruktur 180. Gemäß einer Ausführungsform beträgt die mittlere Dotierstoffkonzentration im ersten Kompensationsgebiet 181 mindestens 5 × 1015 cm-3, beispielsweise mindestens 1017 cm-3.
  • Sowohl in den ersten als auch in den zweiten Kompensationsgebieten 181, 182 kann ein Linienintegral über die Dotierstoffkonzentration entlang einer Linie parallel zur ersten Oberfläche 101 jeweils kleiner sein als die Durchbruchsladung von Siliziumcarbid.
  • Eine vertikale Ausdehnung v4 der Ladungskompensationsstruktur 180 kann mindestens das Doppelte einer vertikalen Ausdehnung v1 der Gatestrukturen 150 betragen.
  • Auf der Vorderseite des Halbleiterkörpers 500 können sich erste Kontaktstrukturen 315 von einer ersten Lastelektrode 310 durch Öffnungen in einem Zwischenlagendielektrikum 210 bis zum oder in den Halbleiterkörper 100 erstrecken und dabei direkt an die Sourcegebiete 110 und die Bodygebiete 120 angrenzen und mit beiden ohmsche Kontakte ausbilden. Die Kontaktstrukturen 315 können mindestens eine Teilschicht aus einem Metall, einer Metallverbindung oder einer Metalllegierung aufweisen.
  • Der erste Lastanschluss L1 kann der Anodenanschluss einer MCD, der Sourceanschluss eines IGFETs oder der Emitteranschluss eines IGBTs sein. Das hochdotierte Kontaktgebiet 139 ist mit einem zweiten Lastanschluss L2 verbunden oder mit diesem elektrisch gekoppelt, wobei der zweite Lastanschluss L2 der Kathodenanschluss einer MCD, der Drainanschluss eines IGFETs oder der Kollektoranschluss eines IGBTs sein kann. Die Gateelektrode 155 kann durch einen niederohmigen Pfad mit einem Gateanschluss verbunden oder mit diesem elektrisch gekoppelt sein.
  • Die 3A und 3B zeigen zwei parallele vertikale Querschnitte durch ein Halbleiterbauelement 500 entlang der ersten Richtung 191, wobei die 3A einen Längsschnitt durch die Gatestrukturen 150 und die 3B einen Längsschnitt durch die Bodygebiete 120 zeigt.
  • Das Halbleiterbauelement 500 weist n-Kanal Transistorzellen TC auf und kann ein SiC MOSFET sein oder neben anderen funktionalen Elementen einen solchen aufweisen. Die erste Lastelektrode 310 bildet einen Sourceanschluss S oder ist mit einem Sourceanschluss S elektrisch verbunden. Die zweite Lastelektrode 320 bildet einen Drainanschluss D oder ist mit einem Drainanschluss D verbunden. Das Kontaktgebiet 139, die Sourcegebiete 110, die Stromverteilungsgebiete 137 und die ersten Kompensationsgebiete 181 sind n-dotiert. Die Bodygebiete 120 sowie die zweiten Kompensationsgebiete 182 sind p-dotiert. Die zweiten Kompensationsgebiete 182 können unmittelbar an die ersten Kompensationsgebiete 181 angrenzen.
  • Die ersten Kontaktstrukturen 315 erstrecken sich von der ersten Lastelektrode 310 durch Öffnungen in einem Zwischenlagendielektrikum 210 bis in den Halbleiterkörper 100 hinein. Eine vertikale Ausdehnung v3 eines Grabenabschnitts der ersten Kontaktstruktur 315 im Halbleiterkörper 100 kann kleiner sein als eine vertikale Ausdehnung v1 der Gatestrukturen 150, kann gleich der vertikalen Ausdehnung v1 der Gatestrukturen sein oder kann größer sein als die vertikale Ausdehnung v1, wobei die Kontaktstrukturen 315 bis in einen Abschnitt der Bodygebiete 120 unterhalb einer Unterkante der Gatestrukturen 150 reichen können. Die Grabenabschnitte der Kontaktstrukturen 315 können mindestens eine Teilschicht aus einem Metall, einer Metalllegierung oder einer Metallverbindung aufweisen und bilden einen niederohmigen Anschluss über die gesamte vertikale Ausdehnung der Sourcegebiete 110, so dass sich entlang der gesamten Kanalweite der Transistorzellen TC eine gleichmäßige Stromdichte durch das Bodygebiet 120 einstellen kann.
  • In den Stromverteilungsgebieten 137 wird der laterale Transistorstrom 610 durch zwei benachbarte Transistorzellen TC in einen vertikalen Laststrom 620 durch ein erstes Kompensationsgebiet 181 zur zweiten Lastelektrode 320 umgelenkt.
  • Die 4A und 4B zeigen eine Ladungskompensationsstruktur 180 mit ersten Kompensationsgebieten 181, die zumindest teilweise von den zweiten Kompensationsgebieten 182 beabstandet sind. Zwischen den ersten und zweiten Kompensationsgebieten 181, 182 können Gebiete 183 ausgebildet sein, in denen die Dotierstoffkonzentration maximal 10% der Dotierstoffkonzentration in den ersten Kompensationsgebieten 181 beträgt. Die Ladungskompensationsstruktur 180 lässt sich beispielsweise durch Ätzen von Gräben und Füllen der Gräben mit dotiertem Material ausbilden.
  • In den 5A bis 5B weist die Ladungskompensationsstruktur 180 erste und zweite Kompensationsgebiete 181, 182 auf, deren laterale Weiten w11, w12 mit zunehmendem Abstand zur ersten Oberfläche 101 kontinuierlich zunehmen. Zwischen benachbarten ersten und zweiten Kompensationsgebieten 181, 182 können schwach dotierte oder halb isolierende Gebiete 183 ausgebildet sein. Die ersten und zweiten Kompensationsgebiete 181, 182 der 5A bis 5B lassen sich beispielsweise durch Implantation von Dotierstoff-Ionen unter Verwendung eines Energiefilters ausbilden.
  • In den 6A bis 6B ist zwischen der Ladungskompensationsstruktur 180 und dem Kontaktgebiet 139 eine schwach n-dotierte Driftschicht 131 mit einer vertikalen Ausdehnung v5 ausgebildet, die mindestens 2µm beträgt. Mit der angegebenen vertikalen Mindestausdehnung kann die Driftschicht 131 die elektrische Feldverteilung im Bereich der Bauteilrückseite verbessern.
  • In den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen verlaufen horizontale Längsachsen der ersten und zweiten Kompensationsgebiete 181, 182 entlang der horizontalen zweiten Richtung 192, so dass die Stromverteilungsgebiete 137 entlang der zweiten Richtung 192 durchgehend und unterbrechungsfrei an erste Kompensationsgebiete 181 vom gleichen Leitfähigkeitstyp anschließen und sich in einer horizontalen Querschnittsfläche ein gleichmäßiger Ladungsträgerfluss entlang der gesamten Längsausdehnung der Stromverteilungsgebiete 137 einstellen kann. Die zweiten Kompensationsgebiete 182 grenzen durchgehend und über die gesamte Längsausdehnung der Bodygebiete 120 an die Bodygebiete 120 an, so dass im Fall eines Avalanche-Durchbruchs der Avalanche-Strom immer direkt in vertikaler Richtung abgeführt werden kann.
  • Die 7A bis 7C beziehen sich auf Ladungskompensationsstrukturen 180 mit ersten und zweiten Kompensationsgebieten 181, 182, deren horizontalen Längsachsen schräg, zum Beispiel orthogonal, zu den horizontalen Längsachsen der Stromverteilungsgebiete 137 und Bodygebiete 120 verlaufen. Für solche Ladungskompensationsstrukturen 180 kann beim Ausbilden der Stromverteilungsgebiete 137 und der Bodygebiete 120 ein Justieren zu den ersten und zweiten Kompensationsgebieten 181, 182 entfallen. Zudem kann ein Mitte-zu-Mitte Abstand zwischen benachbarten ersten Kompensationsgebieten 181 von einem Mitte-zu-Mitte Abstand benachbarter Stromverteilungsgebiete 137 entkoppelt werden.
  • In 7B ist ein Mitte-zu-Mitte Abstand pt2 der zweiten Kompensationsgebiete 182 kleiner als ein Mitte-zu-Mitte Abstand pt1 zwischen benachbarten Bodygebieten 120, so dass die Dotierstoffkonzentration in den ersten und zweiten Kompensationsgebieten 181, 182 ohne weitere Verkleinerung der Transistorzellen weiter erhöht und der Einschaltwiderstand weiter reduziert werden kann.
  • In 7C ist der Mitte-zu-Mitte Abstand pt2 der zweiten Kompensationsgebiete 182 größer als der Mitte-zu-Mitte Abstand pt1 zwischen benachbarten Bodygebieten 120, so dass Genauigkeitsanforderungen für Prozesse zur Ausbildung der ersten und zweiten Kompensationsgebiete 181, 182 abgemildert werden können.
  • Die vorliegende Offenbarung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauelements. Das zuvor beschriebene Halbleiterbauelement kann beispielsweise mit dem hier beschriebenen Verfahren hergestellt sein. Das heißt, sämtliche im Zusammenhang mit dem Verfahren offenbarten Merkmale und Ausführungsbeispiele sind auch für das Halbleiterbauelement offenbart und umgekehrt.
  • Gemäß 8 umfasst ein Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauelements das Ausbilden einer Ladungskompensationsstruktur in einem unteren Substratabschnitt eines Siliziumcarbidsubstrats (902). Die Ladungskompensationsstruktur kann erste Kompensationsgebiete von einem ersten Leitfähigkeitstyp und zweite Kompensationsgebiete von einem zweiten Leitfähigkeitstyp aufweisen. In einem auf dem unteren Substratabschnitt ausgebildeten oberen Substratabschnitt des Siliziumcarbidsubstrats werden Bodygebiete, Stromverteilungsgebiete und Sourcegebiete ausgebildet (904), wobei die Bodygebiete entlang einer horizontalen ersten Richtung zwischen den Sourcegebieten und den Stromverteilungsgebieten ausgebildet werden und erste pn Übergänge mit den Stromverteilungsgebieten und zweite pn Übergänge mit den Sourcegebieten bilden. Gatestrukturen werden ausgebildet (906), die sich von einer Hauptfläche des Halbleitersubstrats aus in die Bodygebiete erstrecken und in den Bodygebieten jeweils entlang einer zur ersten Richtung orthogonalen zweiten Richtung angeordnet werden.
  • Das Verfahren ermöglicht die Herstellung von z.B. SiC MOSFETs mit einem lateralen Stromfluss durch Transistorzellen und einem vertikalem Stromfluss durch eine Ladungskompensationsstruktur, insbesondere durch eine Ladungskompensationsstruktur mit einem ersten und einem zweiten Kompensationsgebiet. Die Dotierung in der Ladungskompensationsstruktur, insbesondere in den ersten und zweiten Kompensationsgebieten, kann vergleichsweise hoch gewählt werden.
  • Insbesondere im Fall einer Ladungskompensationsstruktur mit entgegengesetzt dotierten Kompensationsgebieten kann eine hohe Dotierung in einem der Kompensationsgebiete eine Reduktion des Einschaltwiderstands (sogenannter RdSon) des SiC MOSFETs bewirken. Ein hohe Dotierung in dem anderen der beiden Kompensationsgebiete kann eine niederohmige Ableitung eines Avalanche-Stroms ermöglichen, wobei im Avalanche-Durchbruch ein Spannungsabfall zwischen einem Bodygebiet und einem Sourcegebiet der Transistorzelle ausreichend klein gehalten werden kann um ein Zünden eines parasitären Bipolartransistors zu unterdrücken. Durch einen geeigneten vertikalen Dotierstoffverlauf in der Ladungskompensationsstruktur kann der Ort eines Avalanche-Durchbruchs festgelegt werden.
  • Gemäß einer Ausführungsform kann der untere Substratabschnitt durch ein epitaktisches Verfahren auf einem kristallinen Ausgangssubstrat aufgewachsen werden, wodurch eine vertikale Ausdehnung des unteren Substratabschnitts vergleichsweise präzise eingestellt werden kann.
  • Das Ausbilden der Ladungskompensationsstruktur kann das Implantieren von Dotierstoff-Ionen in den unteren Substratabschnitt umfassen, wobei die Dotierstoff-Ionen vor dem Eintritt in das Siliziumcarbidsubstrat ein Energiefilter passieren, das Energie und Streuwinkel eines Dotierstoff-Ions in Abhängigkeit eines Einfallorts des Dotierstoff-Ions auf dem Energiefilter moduliert.
  • Der Einsatz des Energiefilters ermöglicht das Ausbilden einer Ladungskompensationsstruktur, insbesondere von ersten und/oder zweiten Kompensationsgebieten, mit vergleichsweise großer vertikaler Ausdehnung und mit definierten gleichmäßigen vertikalen Dotierstoffprofil mittels einer vergleichsweise geringen Anzahl von Implantationen, beispielsweise mit jeweils einer Implantation für Dotierstoff-Ionen des n Leitfähigkeitstyps und des p Leitfähigkeitstyps. Zudem lässt sich die Menge von implantierten Dotierstoff-Ionen vergleichsweise präzise einstellen, so dass ein vertikaler Dotierstoffverlauf in der Ladungskompensationsstruktur, insbesondere die vertikalen Dotierstoffverläufe in den ersten und/oder zweiten Kompensationsgebieten, mit großer Genauigkeit aufeinander abgestimmt werden können.
  • Das Ausbilden der Ladungskompensationsstruktur kann auch das Ausbilden von Gräben, beispielsweise mittels eines Ätzverfahrens, im unteren Substratabschnitt umfassen, die anschließend mit dotiertem Halbleitermaterial gefüllt werden. Das Ausbilden und Füllen von Gräben umfasst vergleichsweise unkomplizierte Verfahrensschritte.
  • Die Ladungskompensationsstruktur kann auch durch ein mindestens einmaliges Wiederholen einer Abfolge von epitaktischem Ausbilden einer Teilschicht und maskiertem Implantieren von Dotierstoffen mindestens eines Leifähigkeitstyps in die Teilschicht ausgebildet werden. Ein solches, sogenanntes Multi-Epi/Multi-Implant Verfahren, ermöglicht ein vergleichsweise präzises Einstellen der Dotierstoffkonzentration und des vertikalen Dotierstoffprofils in der Ladungskompensationsstruktur, insbesondere in den ersten und/oder zweiten Kompensationsgebieten, sowie eine lokale Modifikation des vertikalen Dotierstoffprofils in einem bestimmten Teilabschnitt des unteren Substratabschnitts zur Festlegung des Orts des Avalanche-Durchbruchs.
  • Das Ausbilden des Stromverteilungsgebiets, des Bodygebiets und des Sourcegebiets kann ein epitaktisches Aufwachsen eines oberen Substratabschnitts auf den unteren Substratabschnitt umfassen, so dass das Ausbilden der Kompensationsstruktur von der Ausbildung der Transistorzellen entkoppelt werden kann.
  • Die 9A bis 9E beziehen sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauelements auf der Basis eines Ausgangssubstrats 740, das beispielsweise einen Siliziumcarbidkristall aufweist oder aus einem solchen besteht, wobei das Ausgangssubstrat 740 neben den Hauptbestandteilen Silizium und Kohlenstoff Dotieratome und herstellungsbedingte Verunreinigungen, z.B. Wasserstoff und/oder Sauerstoff aufweisen kann.
  • Die 9A zeigt ein stark n-dotiertes Ausgangssubstrat 740. Der Kristalltyp des Ausgangssubstrats 740 kann ein 4H Polytyp sein. Auf eine Hauptfläche 741 des Ausgangssubstrats 740 wird ein unterer Substratabschnitt 730 aufgewachsen, beispielsweise durch Gasphasen-Epitaxie (vapour phase epitaxy). Dabei lagern sich Silizium- und Kohlenstoffatome derart auf dem Ausgangssubstrat 740 ab, dass die Kristallstruktur des Ausgangssubstrats 740 aufgenommen und fortgesetzt wird.
  • Die 9B zeigt den unteren Substratabschnitt 730. Der untere Substratabschnitt 730 kann schwach n-dotiert sein. Eine vertikale Ausdehnung v6 des unteren Substratabschnitts 730 kann in einem Bereich von 10 µm bis 70 µm liegen, beispielsweise in einem Bereich von 15 µm bis 35 µm.
  • Auf eine Hauptfläche 731 des unteren Substratabschnitts 730 kann eine erste Maskenschicht aufgebracht und durch ein fotolithographisches Verfahren strukturiert werden. Durch erste Maskenöffnungen 415 in einer aus der ersten Maskenschicht hervorgegangenen ersten Implantationsmaske 410 werden erste Dotierstoff-Ionen 491 eines ersten Leitfähigkeitstyps in den unteren Substratabschnitt 730 eingebracht, wobei die ersten Dotierstoff-Ionen 491 ein Energiefilter 490 passieren, das Energie und Streuwinkel eines Dotierstoff-Ions 491 in Abhängigkeit der Lage eines Einfallorts des Dotierstoff-Ions 491 auf dem Energiefilter 490 moduliert.
  • Die 9C zeigt die erste Implantationsmaske 410 mit den ersten Maskenöffnungen 415. Die ersten Maskenöffnungen 415 können Streifen mit einer Längsachse orthogonal zur Querschnittsebene sein. Benachbarte erste Maskenöffnungen 415 können in gleichen Mitte-zu-Mitte Abständen angeordnet sein. Die ersten Dotierstoff-Ionen 491 passieren ein Energiefilter 490, wo sie in Abhängigkeit von der Länge der Wegstrecke durch das Energiefilter 490 in unterschiedlichem Maße an Energie verlieren und gestreut werden. Im unteren Substratabschnitt 730 kommen die ersten Dotierstoff-Ionen 491 in einem Abstand zur Ruhe, der ihrer Bewegungsenergie nach Passieren des Energiefilters 490 entspricht. Die implantierten ersten Dotierstoff-Ionen 491 bilden erste Kompensationsgebiete 181 im unteren Substratabschnitt 730.
  • Die Energieverteilung der ersten Dotierstoff-Ionen 491 nach Passieren des Energiefilters 490 wird im Wesentlichen durch die Oberflächengestalt auf der zum unteren Substratabschnitt 730 orientierten Seite des Energiefilters 490 bestimmt. Zum Beispiel kann sich für eine Oberfläche mit einem regelmäßigen Sägezahnprofil mit geraden Flanken eine annähernd gleichmäßige Energieverteilung für die ersten Dotierstoff-Ionen 491 ergeben, wobei die Energie der ersten Dotierstoff-Ionen 491 nach dem Energiefilter 490 zwischen einem Minimalwert und einem Maximalwert nahezu gleich verteilt sein kann. Entsprechend kann sich als vertikale Dotierstoffverteilung ND entlang einer Linie I-I' durch ein erstes Kompensationsgebiet 181 annähernd eine Gleichverteilung ergeben, wie es im rechten Teil der 9C dargestellt ist. Eine laterale Weite w11 der ersten Kompensationsgebiete 181 kann mit zunehmendem Abstand zur Hauptfläche 731 des unteren Substratabschnitts 730 linear zunehmen.
  • Gemäß einer Ausführungsform sind die ersten Kompensationsgebiete 181 p-dotiert und komplementär dotierte zweite Kompensationsgebiete werden durch von der Implantation nicht betroffene Abschnitte des unteren Substratabschnitts 730 ausgebildet. Gemäß einer anderen Ausführungsform wird die erste Implantationsmaske 410 abgetragen, eine zweite Maskenschicht aufgebracht und durch ein fotolithographisches Verfahren strukturiert, wobei eine zweite Implantationsmaske 420 mit zweiten Maskenöffnungen 425 ausgebildet wird und wobei die zweiten Maskenöffnungen 425 Abschnitte des unteren Substratabschnitts 730 zwischen den ersten Kompensationsgebieten 181 freilegen. Durch die zweiten Maskenöffnungen 425 werden zweite Dotierstoff-Ionen 492 mit Hilfe eines Energiefilters 490 in ähnlicher Weise eingebracht wie es oben mit Bezug auf die 9C für die ersten Dotierstoff-Ionen 491 beschrieben ist. Der Leitfähigkeitstyp der zweiten Dotierstoff-Ionen 492 ist komplementär zum Leitfähigkeitstyp der ersten Dotierstoff-Ionen 491.
  • Die 9D zeigt die zweite Implantationsmaske 420 mit den zweiten Maskenöffnungen 425. In der vertikalen Verlängerung der zweiten Maskenöffnungen 425 bilden die zweiten Dotierstoff-Ionen 492 zweite Kompensationsgebiete 182 aus, deren Leitfähigkeitstyp komplementär zu den ersten Kompensationsgebiete 181 ist. Eine laterale Weite w12 der zweiten Kompensationsgebiete 182 parallel zur Hauptfläche 731 des unteren Substratabschnitts 730 kann mit wachsendem Abstand zur Hauptfläche 731 des unteren Substratabschnitts 730 kontinuierlich zunehmen. Eine vertikale Dotierstoffverteilung NA entlang einer Linie II-II' kann annähernd eine Gleichverteilung sein, wie im rechten Teil der 9D dargestellt.
  • Zwischen benachbarten ersten und zweiten Kompensationsgebieten 181, 182 können von den Implantationen nicht betroffene Abschnitte des unteren Substratabschnitts 730 schwach dotierte oder halbisolierende Gebiete 183 mit der ursprünglichen Dotierung des unteren Substratabschnitts 730 ausbilden. Zwischen den ersten und zweiten Kompensationsgebieten 181, 182 einerseits und dem Ausgangssubstrat 740 kann ein von den Implantationen nicht betroffenes Teilgebiet des unteren Substratabschnitts 730 eine Driftschicht 131 bilden. Die zweite Implantationsmaske 420 wird entfernt und ein oberer Substratabschnitt 720 kann auf die Hauptfläche 731 des unteren Substratabschnitts 730 aufgewachsen werden.
  • In dem in 9E gezeigten oberen Substratabschnitt 720 können beispielsweise die in den 5A und 5B dargestellten Bodygebiete, Sourcegebiete, Stromverteilungsgebiete und Gatestrukturen ausgebildet werden.
  • Die 10A bis 10E zeigen ein Verfahren, bei dem erste und zweite Kompensationsgebiete 181, 182 einer Ladungskompensationsstruktur 180 durch das Füllen von Gräben ausgebildet werden.
  • Auf ein Ausgangssubstrat 740 kann durch Epitaxie ein unterer Substratabschnitt 730 ausgebildet werden, wie es beispielsweise mit Bezug auf die 9A und 9B beschrieben ist. Auf der ersten Hauptfläche 731 des unteren Substratabschnitts 730 kann eine Maskenschicht aufgebracht und durch ein fotolithographisches Verfahren aus der Maskenschicht eine erste Ätzmaske 430 ausgebildet werden. Durch ein anisotropes Ätzverfahren, beispielsweise durch Ionenstrahlätzen, werden in der vertikalen Verlängerung von ersten Öffnungen 435 in der ersten Ätzmaske 430 erste Gräben 781 im unteren Substratabschnitt 730 ausgebildet.
  • Die 10A zeigt die erste Ätzmaske 430 sowie die ersten Gräben 781 in der vertikalen Verlängerung (Projektion) der ersten Öffnungen 435. Die ersten Gräben 781 werden mit dotiertem Siliziumcarbid gefüllt, beispielsweise durch Gasphasen- oder Festphasen-Epitaxie, wobei die erste Ätzmaske 430 als Epitaxiemaske wirken kann. Die erste Ätzmaske 430 und gegebenenfalls außerhalb der ersten Gräben 781 ausgebildetes Siliziumcarbid kann entfernt werden.
  • 10B zeigt mit dotiertem Siliziumcarbid von einem ersten Leitfähigkeitstyp gebildete erste Kompensationsgebiete 181, die aus dem Füllen der ersten Gräben 781 der 10A hervorgehen.
  • Eine weitere Maskenschicht wird aufgebracht und fotolithographisch strukturiert, wobei eine zweite Ätzmaske 440 mit zweiten Öffnungen 445 ausgebildet wird, die Abschnitte der Hauptfläche 731 des unteren Substratabschnitts 730 zwischen benachbarten ersten Kompensationsgebieten 181 freilegt. Ein anisotropes Ätzverfahren bildet zweite Gräben 782 in der vertikalen Verlängerung der zweiten Öffnungen 445.
  • Die 10C zeigt die zweiten Gräben 782, die die gleiche vertikale Ausdehnung haben können wie die ersten Kompensationsgebiete 181, und die zu den ersten Kompensationsgebieten 181 beabstandet sein können oder direkt an die ersten Kompensationsgebieten 181 angrenzen können.
  • Die zweiten Gräben 782 werden mit Siliziumcarbid von einem zweiten Leitfähigkeitstyp gefüllt, beispielsweise in der Weise wie es oben mit Bezug auf die 10B für Siliziumcarbid vom ersten Leitfähigkeitstyp beschrieben ist.
  • Die 10D zeigt zweite Kompensationsgebiete 182 die durch das Füllen der zweiten Gräben 782 der 10C ausgebildet werden. Auf der Hauptfläche 731 des unteren Substratabschnitts 730 kann ein oberer Substratabschnitt 720 ausgebildet werden, beispielsweise durch Gasphasen-Epitaxie von Siliziumcarbid.
  • In dem auf dem unteren Substratabschnitt 730 aufgewachsenen oberen Substratabschnitt 720 des in 10E dargestellten Siliziumcarbidsubstrats 700 können Stromverteilungsgebiete, Bodygebiete, Sourcegebiete und Gatestrukturen ausgebildet werden, wie sie beispielsweise in den 3A bis 4B dargestellt sind, wobei sich die Gatestrukturen von einer Hauptfläche 701 des Siliziumcarbidsubstrats 700 aus in das Siliziumcarbidsubstrat 700 erstrecken.

Claims (23)

  1. Halbleiterbauelement, aufweisend: einen mit Siliziumcarbid gebildeten Halbleiterkörper (100) mit einem Sourcegebiet (110), einem Stromverteilungsgebiet (137) und einem Bodygebiet (120), wobei das Bodygebiet (120) entlang einer horizontalen ersten Richtung (191) zwischen dem Sourcegebiet (110) und dem Stromverteilungsgebiet (137) angeordnet ist und einen ersten pn Übergang (pnl) mit dem Stromverteilungsgebiet (137) und einen zweiten pn Übergang (pn2) mit dem Sourcegebiet (110) bildet; eine Gatestruktur (150), die sich von einer ersten Oberfläche (101) des Halbleiterkörpers (100) aus in das Bodygebiet (120) erstreckt ; und eine Ladungskompensationsstruktur (180) zwischen dem Bodygebiet (120) und einer der ersten Oberfläche (101) gegenüberliegenden zweiten Oberfläche (102) des Halbleiterkörpers (100).
  2. Halbleiterbauelement nach Anspruch 1, weiter aufweisend: eine Vielzahl von Gatestrukturen (150), die entlang einer zur ersten Richtung (191) orthogonalen horizontalen zweiten Richtung (192) angeordnet sind und sich in das Bodygebiet (120) erstrecken.
  3. Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei die Ladungskompensationsstruktur (180) ein erstes Kompensationsgebiet (181) von einem ersten Leitfähigkeitstyp und ein zweites Kompensationsgebiet (182) von einem dem ersten Leitfähigkeitstyp entgegengesetzten zweiten Leitfähigkeitstyp aufweist.
  4. Halbleiterbauelement nach Anspruch 3, wobei das erste Kompensationsgebiet (181) an das Stromverteilungsgebiet (137) und das zweite Kompensationsgebiet (182) an das Bodygebiet (120) angrenzen.
  5. Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 3 oder 4, wobei eine vertikale Ausdehnung (v4) der Ladungskompensationsstruktur (180) mindestens so groß ist wie eine vertikale Ausdehnung (v1) der Gatestruktur (150).
  6. Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 3 bis 5, wobei das erste und das zweite Kompensationsgebiet (181, 182) bei einer ersten Sperrspannung, die kleiner ist als die nominale Sperrspannung des Halbleiterbauelements (500), vollständig von beweglichen Ladungsträgern ausräumbar ist.
  7. Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 3 bis 6, wobei in dem ersten und dem zweiten Kompensationsgebiet (181, 182) ein Linienintegral über die Dotierstoffkonzentration entlang einer Linie parallel zur ersten Oberfläche (101) kleiner ist als die Durchbruchsladung von Siliziumcarbid.
  8. Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 3 bis 7, wobei in einem mittleren Drittel einer vertikalen Ausdehnung (v4) der Ladungskompensationsstruktur (180) entlang mindestens einer Linie parallel zur ersten Oberfläche (101) Dotierungen benachbarter erster und zweiter Kompensationsgebiete (181, 182) sich vollständig kompensieren.
  9. Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 3 bis 8, wobei horizontale Längsachsen der ersten und zweiten Kompensationsgebiete (181, 182) parallel zur zweiten Richtung (192) verlaufen.
  10. Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 3 bis 8, wobei horizontale Längsachsen der ersten und zweiten Kompensationsgebiete (181, 182) parallel zur ersten Richtung (191) verlaufen.
  11. Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 3 bis 10, wobei ein Mitte-zu-Mitte Abstand (pt2) zwischen benachbarten zweiten Kompensationsgebieten (182) um mindestens 50% größer ist als ein Mitte-zu-Mitte Abstand (pt1) zwischen benachbarten Bodygebieten (120).
  12. Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 3 bis 10, wobei ein Mitte-zu-Mitte Abstand (pt2) zwischen benachbarten zweiten Kompensationsgebieten (182) gleich einem Mitte-zu-Mitte Abstand (pt1) zwischen benachbarten Bodygebieten (120) ist.
  13. Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 3 bis 12, wobei zwischen dem ersten Kompensationsgebiet (181) und dem zweiten Kompensationsgebiet (182) ein Gebiet (183) ausgebildet ist, in dem die Dotierstoffkonzentration maximal 10% einer Dotierstoffkonzentration im ersten Kompensationsgebiet (181) beträgt.
  14. Halbleiterbauelement nach Ansprüche 13, wobei eine laterale Weite (w11) der ersten Kompensationsgebiete (181) und/oder eine laterale Weite (w12) der zweiten Kompensationsgebiete (182) mit wachsendem Abstand zur ersten Oberfläche (101) kontinuierlich zunimmt.
  15. Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 3 bis 14, weiter aufweisend: Kontaktstrukturen (315), die sich von der ersten Oberfläche (101) aus in die Sourcegebiete (110) erstrecken.
  16. Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 3 bis 15, weiter aufweisend: ein Kontaktgebiet (139), das an die zweite Oberfläche (102) grenzt und eine Driftschicht (131) vom ersten Leitfähigkeitstyp zwischen der Ladungskompensationsstruktur (180) und dem Kontaktgebiet (139), wobei eine mittlere Dotierstoffkonzentration in den ersten Kompensationsgebieten (181) mindestens zehnmal so hoch ist wie eine mittlere Dotierstoffkonzentration in der Driftschicht (131).
  17. Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauelements, umfassend: Ausbilden einer Ladungskompensationsstruktur (180) in einem unteren Substratabschnitt (730) eines Siliziumcarbidsubstrats (700); Ausbilden eines Bodygebiets (120), eines Stromverteilungsgebiet (137) und eines Sourcegebiets (110) in einem über dem unteren Substratabschnitt (730) ausgebildeten oberen Substratabschnitt (720) des Siliziumcarbidsubstrats (700), wobei das Bodygebiet (120) entlang einer horizontalen ersten Richtung (191) zwischen dem Sourcegebiet (110) und dem Stromverteilungsgebiet (137) ausgebildet ist und einen ersten pn Übergang (pnl) mit dem Stromverteilungsgebiet (137) und einen zweiten pn Übergang (pn2) mit dem Sourcegebiet (110) bildet; und Ausbilden einer Gatestruktur (150), die sich von einer Hauptfläche (701) des Siliziumcarbidsubstrats (700) aus in das Bodygebiet (120) erstreckt.
  18. Verfahren nach Anspruch 17, wobei eine Vielzahl von Gatestrukturen (150) ausgebildet wird, die entlang einer zur ersten Richtung (191) orthogonalen horizontalen zweiten Richtung (192) angeordnet sind und sich in das Bodygebiet (120) erstrecken.
  19. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 oder 18, wobei das Ausbilden der der Ladungskompensationsstruktur (180) ein epitaktisches Aufwachsen des unteren Substratabschnitts (730) auf ein kristallines Ausgangssubstrat (740) umfasst.
  20. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 19, wobei das Ausbilden der Ladungskompensationsstruktur (180) ein Implantieren von Dotierstoff-Ionen in den unteren Substratabschnitt (730) umfasst und die Dotierstoff-Ionen vor einem Eintritt in das Siliziumcarbidsubstrat (700) ein Energiefilter (490) passieren, das Energie und Streuwinkel eines Dotierstoff-Ions in Abhängigkeit eines Einfallorts des Dotierstoff-Ions auf das Energiefilter (490) moduliert.
  21. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 20, wobei das Ausbilden der der Ladungskompensationsstruktur (180) ein Ausbilden eines Grabens (781, 782) im unteren Substratabschnitt (730) und ein anschließendes Füllen des Grabens (781, 782) mit dotiertem Siliziumcarbid umfasst.
  22. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 21, wobei das Ausbilden der Ladungskompensationsstruktur (180) ein mindestens einmaliges Wiederholen einer Abfolge von epitaktischem Ausbilden einer Teilschicht und maskiertem Implantieren von Dotierstoffen mindestens eines Leitfähigkeitstyps in die Teilschicht umfasst.
  23. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 22, wobei das Ausbilden des Stromverteilungsgebiets (137) ein epitaktisches Aufwachsen eines oberen Substratabschnitts (720) auf dem unteren Substratabschnitt (730) umfasst.
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WO2023133704A1 (en) * 2022-01-11 2023-07-20 Huawei Technologies Co., Ltd. Field-effect transistor device comprising n-doped fet component and p-doped fet component

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102015105679A1 (de) * 2015-04-14 2016-10-20 Infineon Technologies Ag Halbleitervorrichtung, integrierte schaltung und verfahren zum herstellen der halbleitervorrichtung

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8203181B2 (en) * 2008-09-30 2012-06-19 Infineon Technologies Austria Ag Trench MOSFET semiconductor device and manufacturing method therefor
CN102110716B (zh) * 2010-12-29 2014-03-05 电子科技大学 槽型半导体功率器件
JP5717661B2 (ja) * 2011-03-10 2015-05-13 株式会社東芝 半導体装置とその製造方法
JP5812029B2 (ja) * 2012-06-13 2015-11-11 株式会社デンソー 炭化珪素半導体装置およびその製造方法
CN105826377A (zh) * 2015-01-07 2016-08-03 北大方正集团有限公司 沟槽型超结功率器件及其制造方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102015105679A1 (de) * 2015-04-14 2016-10-20 Infineon Technologies Ag Halbleitervorrichtung, integrierte schaltung und verfahren zum herstellen der halbleitervorrichtung

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