DE102018111939B4 - Leistungshalbleiterbauelement - Google Patents

Leistungshalbleiterbauelement Download PDF

Info

Publication number
DE102018111939B4
DE102018111939B4 DE102018111939.9A DE102018111939A DE102018111939B4 DE 102018111939 B4 DE102018111939 B4 DE 102018111939B4 DE 102018111939 A DE102018111939 A DE 102018111939A DE 102018111939 B4 DE102018111939 B4 DE 102018111939B4
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
lateral edge
region
edge portion
front side
distance
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
DE102018111939.9A
Other languages
English (en)
Other versions
DE102018111939A1 (de
Inventor
Hans-Joachim Schulze
Max Christian Seifert
Benedikt Stoib
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Infineon Technologies AG
Original Assignee
Infineon Technologies AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Infineon Technologies AG filed Critical Infineon Technologies AG
Priority to DE102018111939.9A priority Critical patent/DE102018111939B4/de
Priority to US16/413,815 priority patent/US10868159B2/en
Priority to CN201910414123.2A priority patent/CN110504304A/zh
Publication of DE102018111939A1 publication Critical patent/DE102018111939A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE102018111939B4 publication Critical patent/DE102018111939B4/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/06—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions
    • H01L29/0684—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions characterised by the shape, relative sizes or dispositions of the semiconductor regions or junctions between the regions
    • H01L29/0692—Surface layout
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/02—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers
    • H01L27/04—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body
    • H01L27/08—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body including only semiconductor components of a single kind
    • H01L27/0814—Diodes only
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/02—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers
    • H01L27/04—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body
    • H01L27/08—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body including only semiconductor components of a single kind
    • H01L27/082—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body including only semiconductor components of a single kind including bipolar components only
    • H01L27/0823—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body including only semiconductor components of a single kind including bipolar components only including vertical bipolar transistors only
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/06—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions
    • H01L29/0603—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions characterised by particular constructional design considerations, e.g. for preventing surface leakage, for controlling electric field concentration or for internal isolations regions
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/06—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions
    • H01L29/0603—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions characterised by particular constructional design considerations, e.g. for preventing surface leakage, for controlling electric field concentration or for internal isolations regions
    • H01L29/0607—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions characterised by particular constructional design considerations, e.g. for preventing surface leakage, for controlling electric field concentration or for internal isolations regions for preventing surface leakage or controlling electric field concentration
    • H01L29/0611—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions characterised by particular constructional design considerations, e.g. for preventing surface leakage, for controlling electric field concentration or for internal isolations regions for preventing surface leakage or controlling electric field concentration for increasing or controlling the breakdown voltage of reverse biased devices
    • H01L29/0615—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions characterised by particular constructional design considerations, e.g. for preventing surface leakage, for controlling electric field concentration or for internal isolations regions for preventing surface leakage or controlling electric field concentration for increasing or controlling the breakdown voltage of reverse biased devices by the doping profile or the shape or the arrangement of the PN junction, or with supplementary regions, e.g. junction termination extension [JTE]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/06—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions
    • H01L29/0684—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions characterised by the shape, relative sizes or dispositions of the semiconductor regions or junctions between the regions
    • H01L29/0692—Surface layout
    • H01L29/0696—Surface layout of cellular field-effect devices, e.g. multicellular DMOS transistors or IGBTs
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/06—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions
    • H01L29/08—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions with semiconductor regions connected to an electrode carrying current to be rectified, amplified or switched and such electrode being part of a semiconductor device which comprises three or more electrodes
    • H01L29/0804—Emitter regions of bipolar transistors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/06—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions
    • H01L29/08—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions with semiconductor regions connected to an electrode carrying current to be rectified, amplified or switched and such electrode being part of a semiconductor device which comprises three or more electrodes
    • H01L29/083—Anode or cathode regions of thyristors or gated bipolar-mode devices
    • H01L29/0834—Anode regions of thyristors or gated bipolar-mode devices, e.g. supplementary regions surrounding anode regions
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/06—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions
    • H01L29/10—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions with semiconductor regions connected to an electrode not carrying current to be rectified, amplified or switched and such electrode being part of a semiconductor device which comprises three or more electrodes
    • H01L29/1095—Body region, i.e. base region, of DMOS transistors or IGBTs
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/30—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by physical imperfections; having polished or roughened surface
    • H01L29/32—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by physical imperfections; having polished or roughened surface the imperfections being within the semiconductor body
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/36—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the concentration or distribution of impurities in the bulk material
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/40—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/41—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape, relative sizes or dispositions
    • H01L29/423—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape, relative sizes or dispositions not carrying the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/42312—Gate electrodes for field effect devices
    • H01L29/42316—Gate electrodes for field effect devices for field-effect transistors
    • H01L29/4232—Gate electrodes for field effect devices for field-effect transistors with insulated gate
    • H01L29/42372—Gate electrodes for field effect devices for field-effect transistors with insulated gate characterised by the conducting layer, e.g. the length, the sectional shape or the lay-out
    • H01L29/4238—Gate electrodes for field effect devices for field-effect transistors with insulated gate characterised by the conducting layer, e.g. the length, the sectional shape or the lay-out characterised by the surface lay-out
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/70—Bipolar devices
    • H01L29/72—Transistor-type devices, i.e. able to continuously respond to applied control signals
    • H01L29/739—Transistor-type devices, i.e. able to continuously respond to applied control signals controlled by field-effect, e.g. bipolar static induction transistors [BSIT]
    • H01L29/7393—Insulated gate bipolar mode transistors, i.e. IGBT; IGT; COMFET
    • H01L29/7395—Vertical transistors, e.g. vertical IGBT
    • H01L29/7396—Vertical transistors, e.g. vertical IGBT with a non planar surface, e.g. with a non planar gate or with a trench or recess or pillar in the surface of the emitter, base or collector region for improving current density or short circuiting the emitter and base regions
    • H01L29/7397—Vertical transistors, e.g. vertical IGBT with a non planar surface, e.g. with a non planar gate or with a trench or recess or pillar in the surface of the emitter, base or collector region for improving current density or short circuiting the emitter and base regions and a gate structure lying on a slanted or vertical surface or formed in a groove, e.g. trench gate IGBT
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/86—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable only by variation of the electric current supplied, or only the electric potential applied, to one or more of the electrodes carrying the current to be rectified, amplified, oscillated or switched
    • H01L29/861—Diodes
    • H01L29/872—Schottky diodes
    • H01L29/8725—Schottky diodes of the trench MOS barrier type [TMBS]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/40—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/402—Field plates

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)

Abstract

Es wird ein Leistungshalbleiterbauelement (1) vorgestellt. Das Leistungshalbleiterbauelement umfasst Folgendes: einen Halbleiterkörper (10) mit einer Vorderseite (10-1), die mit einer ersten Lastanschlussstruktur (11) gekoppelt ist, und einer Rückseite (10-2), die mit einer zweiten Lastanschlussstruktur (12) gekoppelt ist; eine Vorderseitenstruktur (14), die an der Vorderseite (10-1) angeordnet ist und zumindest teilweise in dem Halbleiterkörper (10) enthalten ist, wobei die Vorderseitenstruktur (14) ein aktives Vorderseitengebiet (15) definiert, das zum Leiten eines Laststroms zwischen der ersten Lastanschlussstruktur (11) und der zweiten Lastanschlussstruktur (12) in einem leitenden Zustand des Leistungshalbleiterbauelements (1) konfiguriert ist, wobei die Vorderseitenstruktur (14) einen ersten lateralen Randabschnitt (14-1), einen zweiten lateralen Randabschnitt (14-2) und einen ersten Eckabschnitt (14-7), der einen Übergang zwischen dem ersten lateralen Randabschnitt (14-1) und dem zweiten lateralen Randabschnitt (14-2) bildet, aufweist; ein Drift-Gebiet (100) von einem ersten Leitfähigkeitstyp, das in dem Halbleiterkörper (10) enthalten ist und zum Führen des Laststroms konfiguriert ist; und ein Rückseitenemittergebiet (103), das in dem Halbleiterkörper (10) in Kontakt mit dem zweiten Lastanschluss (12) angeordnet ist, wobei das Rückseitenemittergebiet (103) eine Nettodotierstoffkonzentration hat, die höher als eine Nettodotierstoffkonzentration des Drift-Gebiets (100) ist. Das Rückseitenemittergebiet (103) schließt in einer vertikalen Projektion in einem ersten Abstand (d1) von dem ersten lateralen Randabschnitt (14-1) und/oder dem zweiten lateralen Randabschnitt (14-2) und in einem zweiten Abstand (d2) von dem ersten Eckabschnitt (14-7)

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Patentschrift betrifft Ausführungsformen eines Leistungshalbleiterbauelements. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Patentschrift auf Ausführungsformen eines Leistungshalbleiterbauelements, wie zum Beispiel einer Diode oder eines IGBTs, mit einer Vorderseitenstruktur, die ein aktives Vorderseitengebiet definiert, wobei die Vorderseitenstruktur eine Ecke aufweist.
  • HINTERGRUND
  • Viele Funktionen moderner Bauelemente in Kraftfahrzeug-, Verbraucher- und Industrieanwendungen, wie etwa die Umwandlung von elektrischer Energie und das Antreiben eines Elektromotors oder einer elektrischen Maschine, sind auf Leistungshalbleiterbauelemente angewiesen. Zum Beispiel sind Bipolartransistoren mit isoliertem Gate (IGBTs, Insulated Gate Bipolar Transistors), Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistoren (MOSFETs, Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistors) und Dioden, um nur einige zu nennen, für verschiedene Anwendungen verwendet worden, einschließlich Schaltern in Stromversorgungen und Leistungswandlern, aber nicht darauf beschränkt.
  • Ein Leistungshalbleiterbauelement umfasst in der Regel einen Halbleiterkörper, der dazu konfiguriert ist, einen Laststrom entlang einem Laststrompfad zwischen zwei Lastanschlüssen des Bauelements zu leiten. Ferner kann der Laststrompfad mittels einer isolierten Elektrode, die manchmal als Gate-Elektrode bezeichnet wird, gesteuert werden. Bei Empfang eines entsprechenden Steuersignals von beispielsweise einer Treibereinheit kann die Steuerelektrode das Leistungshalbleiterbauelement zum Beispiel in einen leitenden Zustand oder einen sperrenden Zustand einstellen.
  • Zum Leiten des Laststroms kann das Leistungshalbleiterbauelement ferner eine Vorderseitenstruktur umfassen, die ein so genanntes aktives Vorderseitengebiet des Leistungshalbleiterbauelements definiert. Zum Beispiel kann die Vorderseitenstruktur eine oder mehrere Leistungszellen, wie zum Beispiel IGBT-Zellen, oder ein Anodengebiet einer Leistungsdiode umfassen. Solch eine Vorderseitenstruktur kann einen oder mehrere Eckabschnitte aufweisen, die einen Übergang zwischen jeweiligen lateralen Randabschnitten der Vorderseitenstruktur bilden. Ferner können ein Drift-Gebiet und ein Rückseitenemittergebiet innerhalb eines Halbleiterkörpers des Leistungshalbleiterbauelements vorgesehen sein, wobei das Rückseitenemittergebiet Dotierstoffe mit einer höheren Dotierstoffkonzentration als das Drift-Gebiet umfassen kann. Zum Beispiel kann das Rückseitenemittergebiet zum Injizieren von Ladungsträgern in das Drift-Gebiet in einem leitenden Zustand des Leistungshalbleiterbauelements konfiguriert sein. Das Drift-Gebiet kann ein Feldstoppgebiet mit einer höheren Dotierstoffkonzentration als sich außerhalb des Feldstoppgebiets befindende Teile des Drift-Gebiets umfassen.
  • Ein allgemeiner Zweck besteht darin, die dynamische Robustheit solcher Leistungshalbleiterbauelemente, wie beispielsweise während des Abschaltens, zu erhöhen. Zum Beispiel ist es deshalb allgemein wünschenswert, eine Ladungsträgerdichte in der Nähe eines Randabschnitts zu reduzieren, um einen dynamischen Lawinendurchbruch zu begrenzen und/oder Latch-up zu vermeiden. Gleichzeitig sollte vermieden werden, dass Maßnahmen zum Erhöhen der Robustheit auf Kosten einer wesentlichen Zunahme von Durchlassverlusten beispielsweise aufgrund einer kleineren aktiven Rückseitenfläche, das heißt eines Rückseitenemitters im Falle eines IGBTs oder eines Kathodengebiets im Falle einer Diode, gehen.
  • US 2005/0 035 405 A1 beschreibt ein vertikales Leistungshalbleiterbauteil mit einem Rückseitenemitter, wobei in einer Randregion Abschwächungsmittel vorgesehen sind, um eine Ladungsträgerinjektion aus dem Rückseitemitter in die Randregion zu reduzieren.
  • KURZFASSUNG
  • Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Leistungshalbleiterbauelement Folgendes: einen Halbleiterkörper mit einer Vorderseite, die mit einer ersten Lastanschlussstruktur gekoppelt ist, und einer Rückseite, die mit einer zweiten Lastanschlussstruktur gekoppelt ist; eine Vorderseitenstruktur, die an der Vorderseite angeordnet ist und zumindest teilweise in dem Halbleiterkörper enthalten ist, wobei die Vorderseitenstruktur ein aktives Vorderseitengebiet definiert, das zum Leiten eines Laststroms zwischen der ersten Lastanschlussstruktur und der zweiten Lastanschlussstruktur in einem leitenden Zustand des Leistungshalbleiterbauelements konfiguriert ist, wobei die Vorderseitenstruktur einen ersten lateralen Randabschnitt, einen zweiten lateralen Randabschnitt und einen ersten Eckabschnitt, der einen Übergang zwischen dem ersten lateralen Randabschnitt und dem zweiten lateralen Randabschnitt bildet, aufweist; ein Drift-Gebiet von einem ersten Leitfähigkeitstyp, das in dem Halbleiterkörper enthalten ist und zum Führen des Laststroms konfiguriert ist; und ein Rückseitenemittergebiet, das in dem Halbleiterkörper in Kontakt mit dem zweiten Lastanschluss angeordnet ist, wobei das Emittergebiet eine Nettodotierstoffkonzentration hat, die höher als eine Nettodotierstoffkonzentration des Drift-Gebiets ist. In einer vertikalen Projektion schließt das Rückseitenemittergebiet in einem ersten Abstand von dem ersten lateralen Randabschnitt und/oder dem zweiten lateralen Randabschnitt und in einem zweiten Abstand von dem ersten Eckabschnitt lateral ab, wobei der zweite Abstand größer als der erste Abstand ist, und wobei sich eine Differenz zwischen dem zweiten Abstand und dem ersten Abstand auf mindestens eine Diffusionslänge von freien Ladungsträgern beläuft.
  • Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Leistungshalbleiterbauelement Folgendes: einen Halbleiterkörper mit einer Vorderseite, die mit einer ersten Lastanschlussstruktur gekoppelt ist, und einer Rückseite, die mit einer zweiten Lastanschlussstruktur gekoppelt ist; eine Vorderseitenstruktur, die an der Vorderseite angeordnet ist und zumindest teilweise in dem Halbleiterkörper enthalten ist, wobei die Vorderseitenstruktur ein aktives Vorderseitengebiet definiert, das zum Leiten eines Laststroms zwischen der ersten Lastanschlussstruktur und der zweiten Lastanschlussstruktur in einem leitenden Zustand des Leistungshalbleiterbauelements konfiguriert ist, wobei die Vorderseitenstruktur einen ersten lateralen Randabschnitt, einen zweiten lateralen Randabschnitt und einen ersten Eckabschnitt, der einen Übergang zwischen dem ersten lateralen Randabschnitt und dem zweiten lateralen Randabschnitt bildet, aufweist; ein Drift-Gebiet von einem ersten Leitfähigkeitstyp, das in dem Halbleiterkörper enthalten ist und zum Führen des Laststroms konfiguriert ist; und ein Rückseitenemittergebiet, das in dem Halbleiterkörper in Kontakt mit dem zweiten Lastanschluss angeordnet ist, wobei das Emittergebiet eine Nettodotierstoffkonzentration hat, die höher als eine Nettodotierstoffkonzentration des Drift-Gebiets ist. In einer vertikalen Projektion schließt das Rückseitenemittergebiet in einem ersten Abstand von dem ersten lateralen Randabschnitt und/oder dem zweiten lateralen Randabschnitt und in einem zweiten Abstand von dem ersten Eckabschnitt lateral ab, wobei der zweite Abstand größer als der erste Abstand ist, und wobei sich eine Differenz zwischen dem zweiten Abstand und dem ersten Abstand auf mindestens die Hälfte einer Vertikalerstreckung des Drift-Gebiets beläuft.
  • Gemäß einer anderen Ausführungsform umfasst ein Leistungshalbleiterbauelement Folgendes: einen Halbleiterkörper mit einer Vorderseite, die mit einer ersten Lastanschlussstruktur gekoppelt ist, und einer Rückseite, die mit einer zweiten Lastanschlussstruktur gekoppelt ist; eine Vorderseitenstruktur, die an der Vorderseite angeordnet ist und zumindest teilweise in dem Halbleiterkörper enthalten ist, wobei die Vorderseitenstruktur ein Zellenfeld ist, das mehrere IGBT-Zellen umfasst, wodurch ein aktives Vorderseitengebiet definiert wird, das zum Leiten eines Laststroms zwischen der ersten Lastanschlussstruktur und der zweiten Lastanschlussstruktur in einem leitenden Zustand des Leistungshalbleiterbauelements konfiguriert ist. Die Vorderseitenstruktur weist Folgendes auf: eine Ausnehmung, die ein Pad-Gebiet definiert, das zum Anordnen eines Kontaktpads an der Vorderseite vorgesehen ist; einen dritten lateralen Randabschnitt, der sich neben dem Pad-Gebiet erstreckt, einen vierten lateralen Randabschnitt, der sich neben dem Pad-Gebiet erstreckt, und einen zweiten Eckabschnitt, der einen Übergang zwischen dem dritten lateralen Randabschnitt und dem vierten lateralen Randabschnitt bildet. Ferner umfasst das Leistungshalbleiterbauelement ein Drift-Gebiet von einem ersten Leitfähigkeitstyp, das in dem Halbleiterkörper enthalten ist und zum Führen des Laststroms konfiguriert ist; und ein Rückseitenemittergebiet, das in dem Halbleiterkörper in Kontakt mit dem zweiten Lastanschluss angeordnet ist, wobei das Emittergebiet eine Nettodotierstoffkonzentration hat, die höher als eine Nettodotierstoffkonzentration des Drift-Gebiets ist. In einer vertikalen Projektion schließt eine Überlappung des Pad-Gebiets und des Rückseitenemittergebiets in einem dritten Abstand von dem dritten lateralen Randabschnitt und/oder dem vierten lateralen Randabschnitt und in einem vierten Abstand von dem zweiten Eckabschnitt lateral ab, wobei der vierte Abstand größer als der dritte Abstand ist.
  • Fachleute werden bei Lektüre der folgenden detaillierten Beschreibung und bei Durchsicht der beigefügten Zeichnungen zusätzliche Merkmale und Vorteile erkennen.
  • Figurenliste
  • Die Teile in den Figuren sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu, stattdessen wird Wert auf Veranschaulichen der Grundzüge der Erfindung gelegt. Darüber hinaus bezeichnen in den Figuren gleiche Bezugszeichen einander entsprechende Teile. In den Zeichnungen zeigen:
    • 1A schematisch und beispielhaft einen Abschnitt einer vertikalen Projektion eines Halbleiterbauelements gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen;
    • 1B schematisch und beispielhaft einen Abschnitt eines Vertikalquerschnitts (A-A) des Leistungshalbleiterbauelements von 1A;
    • 1C schematisch und beispielhaft einen Abschnitt eines anderen Vertikalquerschnitts (B-B) des Leistungshalbleiterbauelements von 1A;
    • 2A schematisch und beispielhaft einen Abschnitt eines Vertikalquerschnitts eines Leistungshalbleiterbauelements gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen;
    • 2B schematisch und beispielhaft einen Abschnitt eines anderen Vertikalquerschnitts des Leistungshalbleiterbauelements von 2A;
    • 3A schematisch und beispielhaft einen Abschnitt einer vertikalen Projektion eines Leistungshalbleiterbauelements gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen;
    • 3B schematisch und beispielhaft einen Abschnitt eines Vertikalquerschnitts (A-A) des Leistungshalbleiterbauelements von 3A;
    • 3C schematisch und beispielhaft einen Abschnitt eines anderen Vertikalquerschnitts (B-B) des Leistungshalbleiterbauelements von 3A;
    • 4A schematisch und beispielhaft einen Abschnitt einer vertikalen Projektion eines Leistungshalbleiterbauelements gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen;
    • 4B eine vergrößerte Ansicht eines Teils, der ein Pad-Gebiet des Leistungshalbleiterbauelements von 4A umfasst;
    • 5A schematisch und beispielhaft einen Abschnitt einer vertikalen Projektion eines Leistungshalbleiterbauelements gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen;
    • 5B schematisch und beispielhaft einen Abschnitt eines Vertikalquerschnitts (A-A) des Leistungshalbleiterbauelements von 5A;
    • 5C schematisch und beispielhaft einen Abschnitt eines anderen Vertikalquerschnitts (B-B) des Leistungshalbleiterbauelements von 5A;
    • 5D eine vergrößerte Ansicht eines Abschnitts des Vertikalquerschnitts von 5B;
    • 5E eine vergrößerte Ansicht eines Abschnitts des Vertikalquerschnitts von 5C;
    • 6A schematisch und beispielhaft einen Abschnitt einer vertikalen Projektion eines Leistungshalbleiterbauelements gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen;
    • 6B schematisch und beispielhaft einen Abschnitt eines Vertikalquerschnitts (A-A) des Leistungshalbleiterbauelements von 6A;
    • 6C schematisch und beispielhaft einen Abschnitt eines anderen Vertikalquerschnitts (B-B) des Leistungshalbleiterbauelements von 6A;
    • 7A schematisch und beispielhaft einen Abschnitt eines Vertikalquerschnitts eines Leistungshalbleiterbauelements gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen; und
    • 7B schematisch und beispielhaft einen Abschnitt eines anderen Vertikalquerschnitts des Leistungshalbleiterbauelements von 7A.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
  • In der folgenden detaillierten Beschreibung wird auf die beiliegenden Zeichnungen Bezug genommen, die einen Teil hiervon bilden und in denen spezielle Ausführungsformen, in denen die Erfindung ausgeübt werden kann, als Veranschaulichung gezeigt werden.
  • In dieser Hinsicht kann Richtungsterminologie, wie zum Beispiel „oben“, „unten“, „unter“, „vorne“, „hinten“, „zurück“ „führender“ „nachlaufender“ „unterhalb“, „oberhalb“ usw., mit Bezug auf die Ausrichtung der gerade beschriebenen Figuren verwendet werden.
  • Es wird nunmehr ausführlich auf verschiedene Ausführungsformen Bezug genommen, von denen ein oder mehrere Beispiele in den Figuren dargestellt werden. Die Zeichnungen sind nicht maßstabsgetreu und dienen lediglich veranschaulichenden Zwecken. Der Übersicht halber wurden in den verschiedenen Zeichnungen die gleichen Elemente oder Herstellungsschritte mit denselben Bezugszeichen bezeichnet, sofern nichts Anderes angegeben ist.
  • Der Begriff „horizontal“, wie er in dieser Patentschrift verwendet wird, soll eine Ausrichtung im Wesentlichen parallel zu einer horizontalen Fläche eines Halbleitersubstrats oder einer Halbleiterstruktur beschreiben. Dies kann zum Beispiel die Fläche eines Halbleiterwafers oder eines Dies sein. Zum Beispiel können sowohl die (erste) laterale Richtung X als auch die (zweite) laterale Richtung Y, die nachstehend erwähnt werden, horizontale Richtungen sein, wobei die erste laterale Richtung X und die zweite laterale Richtung Y senkrecht zueinander sein können.
  • Der Begriff „vertikal“, wie er in dieser Patentschrift verwendet wird, soll eine Ausrichtung beschreiben, die im Wesentlichen senkrecht zu der horizontalen Fläche, das heißt, parallel zu der normalen Richtung der Fläche des Halbleiterwafers, angeordnet ist. Zum Beispiel kann die nachstehend erwähnte Erstreckungsrichtung Z eine Erstreckungsrichtung sein, die sowohl zu der ersten lateralen Richtung X als auch zu der zweiten lateralen Richtung Y senkrecht ist.
  • In dieser Beschreibung 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.
  • Im Rahmen der vorliegenden Patentschrift soll sich ferner der Begriff „Dotierstoffkonzentration“ auf eine durchschnittliche Dotierstoffkonzentration bzw. eine mittlere Dotierstoffkonzentration oder auf eine Flächenladungsträgerkonzentration eines speziellen Halbleitergebiets oder einer speziellen Halbleiterzone beziehen. Somit kann zum Beispiel eine Aussage, dass ein spezielles Halbleitergebiet eine bestimmte Dotierstoffkonzentration aufweist, die im Vergleich zu einer Dotierstoffkonzentration eines anderen Halbleitergebiets größer oder kleiner ist, angeben, dass sich die jeweiligen mittleren Dotierstoffkonzentrationen der Halbleitergebiete voneinander unterscheiden. Zum Beispiel kann die durchschnittliche Dotierstoffkonzentration durch Mitteln der Dotierstoffkonzentration in einem durch die Diffusionslänge eines freien Ladungsträgers in dem jeweiligen Halbleitergebiet oder in der jeweiligen Halbleiterzone definierten Volumen bestimmt werden. Zum Beispiel kann solch ein Volumen ein Würfel, wobei die Ränder des Würfels durch die Diffusionslänge gegeben werden, oder eine Kugel, wobei ein Durchmesser der Kugel durch die Diffusionslänge gegeben wird, sein. Alternativ kann das Mitteln über ein durch eine vertikale Dicke eines Drift-Gebiets des Halbleiterbauelements gegebenes Volumen (wie zum Beispiel einen Würfel oder eine Kugel) durchgeführt werden.
  • Im Rahmen der vorliegenden Patentschrift sollen die Begriffe „in ohmschem Kontakt“, „in elektrischem Kontakt“, „in ohmscher Verbindung“ und „elektrisch verbunden“ beschreiben, dass eine niederohmige elektrische Verbindung oder ein niederohmiger Strompfad zwischen zwei Gebieten, Bereichen, Zonen, Abschnitten oder Teilen eines Halbleiterbauelements oder zwischen verschiedenen Anschlüssen eines oder mehrerer Bauelemente oder zwischen einem Anschluss oder einer Metallisierung oder einer Elektrode und eines Abschnitts oder Teils eines Halbleiterbauelements besteht. Ferner soll im Rahmen der vorliegenden Patentschrift der Begriff „in Kontakt“ beschreiben, dass eine direkte physische Verbindung zwischen zwei Elementen des jeweiligen Halbleiterbauelements besteht; zum Beispiel umfasst ein Übergang zwischen zwei in Kontakt miteinander befindlichen Elementen möglicherweise kein weiteres Zwischenelement oder dergleichen.
  • Darüber hinaus wird im Rahmen der vorliegenden Patentschrift der Begriff „elektrische Isolierung“, wenn nicht anders angegeben, im Rahmen seines allgemein gültigen Verständnisses verwendet und soll somit beschreiben, dass zwei oder mehr Komponenten separat voneinander angeordnet sind und dass keine diese Komponenten verbindende ohmsche Verbindung besteht. Jedoch können elektrisch voneinander isolierte Komponenten nichtsdestotrotz miteinander gekoppelt, zum Beispiel mechanisch gekoppelt und/oder kapazitativ gekoppelt und/oder induktiv gekoppelt, sein. Um ein Beispiel zu nennen, können zwei Elektroden eines Kondensators elektrisch voneinander isoliert, und gleichzeitig mechanisch und kapazitiv, zum Beispiel mit Hilfe einer Isolierung, zum Beispiel eines Dielektrikums, miteinander gekoppelt sein.
  • In dieser Patentschrift beschriebene spezielle Ausführungsformen betreffen ein Leistungshalbleiterbauelement, das eine Streifenzellen- oder Nadelzellenkonfiguration aufweist, wie zum Beispiel einen Leistungshalbleitertransistor, der innerhalb eines Stromrichters oder eines Netzteils verwendet werden kann, sind jedoch nicht darauf beschränkt. Daher ist bei einer Ausführungsform das Halbleiterbauelement derart ausgelegt, dass es einen Laststrom führt, der einer Last zugeführt werden soll und/oder der jeweils durch eine Energiequelle bereitgestellt wird. Zum Beispiel kann das Halbleiterbauelement eine oder mehrere von aktiven Leistungshalbleiterzellen, wie zum Beispiel einer monolithisch integrierten Diodenzelle, einer monolithisch integrierten Transistorzelle, einer monolithisch integrierten IGBT-Zelle, einer monolithisch integrierten RC-IGBT-Zelle, einer monolithisch integrierten MGD-Zelle (MOS Gated Diode), einer monolithisch integrierten MOSFET-Zelle und/oder Abwandlungen davon umfassen. Eine solche Diodenzelle und/oder solche Transistorzellen kann/können in einem Leistungshalbleitermodul integriert sein. Mehrere solcher Zellen können ein Zellenfeld bilden, das mit einem aktiven Gebiet der Vorderseite des Leistungshalbleiterbauelements angeordnet ist.
  • Der Begriff „Leistungshalbleiterbauelement“, wie er in dieser Beschreibung verwendet wird, soll ein Halbleiterbauelement auf einem einzelnen Chip mit Möglichkeiten zum Sperren einer hohen Spannung und/oder Führen eines hohen Stroms beschreiben. Mit anderen Worten ist ein solches Halbleiterbauelement für einen hohen Strom, typischerweise im Ampere-Bereich, zum Beispiel bis zu mehreren Dutzend oder hundert Ampere oder sogar bis zu einigen kA, und/oder hohe Spannungen, typischerweise über 100 V, typischer 500 V und darüber, zum Beispiel bis zu mindestens 1 kV, bis zu mindestens mehr als 3 kV bestimmt. Zum Beispiel kann das unten beschriebene Halbleiterbauelement ein Halbleiterbauelement sein, das eine Streifenzellenkonfiguration oder eine Nadelzellenkonfiguration aufweist, und kann derart konfiguriert sein, dass es als eine Leistungskomponente in einer Anwendung mit einer niedrigen, mittleren und/oder hohen Spannung eingesetzt wird.
  • Zum Beispiel richtet sich der Begriff „Leistungshalbleiterbauelement“, wie er in dieser Patentschrift verwendet wird, nicht auf logische Halbleiterbauelemente, die zum Beispiel zum Speichern von Daten, Berechnen von Daten und/oder für andere Arten von halbleiterbasierter Datenverarbeitung verwendet werden.
  • 1A zeigt schematisch und beispielhaft einen Abschnitt einer vertikalen Projektion eines Halbleiterbauelements 1 gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen. Der veranschaulichte Abschnitt verläuft parallel zu einer durch eine erste laterale Richtung X und eine zweite laterale Richtung Y definierten Ebene und orthogonal zu einer Vertikalrichtung Z. 1B zeigt einen Abschnitt eines Vertikalquerschnitts A-A des Leistungshalbleiterbauelements 1 von 1A, und 1C zeigt einen Abschnitt eines anderen Vertikalquerschnitts (B-B) des Leistungshalbleiterbauelements 1. Im Folgenden wird auf jede der 1A-C Bezug genommen.
  • Zum Beispiel ist das Leistungshalbleiterbauelement 1 eine Diode oder umfasst eine solche. Bei einer anderen Ausführungsform kann das Leistungshalbleiterbauelement 1 ein Halbleiterschalter, wie zum Beispiel ein IGBT, sein oder einen solchen umfassen.
  • Das Leistungshalbleiterbauelement 1 umfasst einen Halbleiterkörper 10. Zum Beispiel ist der Halbleiterkörper 10 ein Halbleiterchip, wie zum Beispiel ein Siliciumchip. Wie in den Vertikalquerschnitten der 1B-C zu sehen, weist der Halbleiterkörper 10 einer Vorderseite 10-1, die mit einer ersten Lastanschlussstruktur 11 gekoppelt ist, und eine Rückseite 10-2, die mit einer zweiten Lastanschlussstruktur 12 gekoppelt ist, auf. Die erste Lastanschlussstruktur 11 kann eine Vorderseitenmetallisierung umfassen, und die zweite Lastanschlussstruktur 12 kann eine Rückseitenmetallisierung umfassen.
  • Der Halbleiterkörper 10 weist ein Drift-Gebiet 100 von einem ersten Leitfähigkeitstyp, zum Beispiel einem n-Typ, auf. Zum Beispiel ist das Drift-Gebiet 100 ein n--Gebiet, das Dotierstoffe vom n-Typ mit einer relativ geringen Dotierstoffkonzentration umfasst. Das Drift-Gebiet 100 ist dazu konfiguriert, einen Laststrom zu führen, der in einem leitenden Zustand des Leistungshalbleiterbauelements 1 zwischen der ersten Lastkontaktstruktur 11 und der zweiten Lastkontaktstruktur 12 fließt. Zum Beispiel fließt der Laststrom im Wesentlichen entlang der Vertikalrichtung Z.
  • Ferner umfasst das Leistungshalbleiterbauelement 1 eine Vorderseitenstruktur 14, die an der Vorderseite 10-1 angeordnet ist. Die Vorderseitenstruktur 14 kann zumindest teilweise im Halbleiterkörper 10 enthalten sein. Die Vorderseitenstruktur 14 kann ein aktives Vorderseitengebiet 15 definieren, das dazu konfiguriert ist, den Laststrom zu führen. Wenn das Leistungshalbleiterbauelement 1 zum Beispiel eine Diode ist oder eine solche umfasst, kann die Vorderseitenstruktur 14 ein Anodengebiet von einem zweiten Leitfähigkeitstyp, der zu dem ersten Leitfähigkeitstyp komplementär ist, sein, wobei das Anodengebiet in dem Halbleiterkörper 10 enthalten ist. Bei einer anderen Ausführungsform kann die Vorderseitenstruktur 14 ein aktives Zellenfeld sein, das mehrere IGBT-Zellen (in den 1A-C nicht gezeigt) umfasst.
  • Wie in 1A veranschaulicht wird, weist die Vorderseitenstruktur 14 einen ersten lateralen Randabschnitt 14-1 und einen zweiten lateralen Randabschnitt 14-2 auf. Der erste laterale Randabschnitt 14-1 und/oder der zweite laterale Randabschnitt 14-2 kann/können im Wesentlichen gerade oder lineare Randabschnitte sein. Zum Beispiel kann/können der erste laterale Randabschnitt 14-1 und/oder der zweite laterale Randabschnitt 14-2 eine im Wesentlichen lineare Form aufweisen, die parallel zu einer zweiten lateralen Richtung Y bzw. zu einer ersten lateralen Richtung X verläuft (vgl. 1A). Zum Beispiel können der erste laterale Randabschnitt 14-1 und der zweite laterale Randabschnitt 14-2 im Wesentlichen parallel zu entsprechenden lateralen Chiprändern 10-4, 10-5 des Halbleiterkörpers 10 verlaufen. Für den Fachmann liegt auf der Hand, dass die Vorderseitenstruktur 14 zusätzliche laterale Randabschnitte, wie zum Beispiel Randabschnitte, die sich gegenüber dem ersten und dem zweiten lateralen Randabschnitt 14-1 bzw. 14-2 befinden, aufweisen können, vgl. 1A.
  • Bei einer Ausführungsform umfasst die Vorderseitenstruktur 14 zum Beispiel ein Halbleitergebiet vom zweiten Leitfähigkeitstyp (das zum Beispiel ein Anodengebiet einer Diode oder ein p-Wannengebiet, das ein oder mehrere Bodygebiete eines IGBT-Zellenfelds bildet), wobei eine durchschnittliche Dotierstoffkonzentration des zweiten Leitfähigkeitstyps von einer mittleren Stelle innerhalb des Halbleitergebiets des zweiten Leitfähigkeitstyps zu einem lateralen Chiprand 10-4, 10-5 abnehmen kann. In diesem Fall kann eine jeweilige Stelle des ersten und/oder zweiten lateralen Randabschnitts 14-1, 14-2 (sowie des unten beschriebenen ersten Eckabschnitts 14-7) durch eine Stelle definiert werden, an der die durchschnittliche Dotierstoffkonzentration des zweiten Leitfähigkeitstyps auf 50% einer Dotierstoffkonzentration an der mittleren Stelle bei Verlauf von der mittleren Stelle zu dem ersten oder zweiten lateralen Chiprand 10-4 bzw. 10-5 abgefallen ist. Es sei darauf hingewiesen, dass das Halbleitergebiet vom zweiten Leitfähigkeitstyp beispielsweise auch ein Kontaktgebiet vom p+-Typ oder einen Teil einer VLD-Randabschlussstruktur umfassen kann.
  • Alternativ können der erste und der zweite laterale Randabschnitt 14-1,14-2 (sowie der unten beschriebene erste Eckabschnitt 14-7) als Außengrenzen eines Bereichs definiert werden, in dem sich die erste Lastkontaktstruktur 11 (zum Beispiel eine Vorderseitenmetallisierung) mit dem Halbleiterkörper 10 in Kontakt befindet, vgl. 1B-1C. Zum Beispiel können die beiden Definitionen der Stelle der lateralen Randabschnitte 14-1, 14-2 und der ersten Eckabschnitte zusammenfallen, wie in dem Ausführungsbeispiel der 1B-1C vorgeschlagen wird. Es sei jedoch darauf hingewiesen, dass die beiden Definitionen im Allgemeinen nicht zwangsweise zusammenfallen müssen. Zum Beispiel kann eine Vorderseitenmetallisierung 11 an einer Stelle abschließen, die sich von einem lateralen Chiprand 10-4, 10-5 weiter entfernt als die Stelle befindet, an der die durchschnittliche Dotierstoffkonzentration des zweiten Leitfähigkeitstyps eines Halbleitergebiets der Vorderseitenstruktur 14 auf 50% einer Dotierstoffkonzentration an einer mittleren Stelle bei Verlauf von der mittleren Stelle zu dem ersten oder zweiten lateralen Chiprand 10-4 bzw. 10-5 abgefallen ist.
  • Die Vorderseitenstruktur 14 weist ferner einen ersten Eckabschnitt 14-7 auf, der einen Übergang zwischen dem ersten lateralen Randabschnitt 14-1 und dem zweiten lateralen Randabschnitt 14-2 bildet. In dem Ausführungsbeispiel von 1A ist der erste Randabschnitt 14-7 eine abgerundete Ecke. Bei einer anderen Ausführungsform kann der Eckabschnitt 14-7 eine andere Form, wie zum Beispiel eine scharfe Ecke, aufweisen. Für den Fachmann liegt auf der Hand, dass die Vorderseitenstruktur 14 zusätzliche Eckabschnitte, wie zum Beispiel vier Eckabschnitte, wie beispielsweise in 1A veranschaulicht wird, aufweisen kann.
  • Wenn der erste laterale Randabschnitt 14-1 und/oder der zweite laterale Randabschnitt 14-2 im Wesentlichen lineare Randabschnitte sind und der erste Eckabschnitt 14-7 eine abgerundete Ecke ist, kann zum Beispiel ein Anfang 14-71, 14-72 des ersten Eckabschnitts 14-7 durch eine Abweichung von der linearen Form des jeweiligen Rahmens der Vorderseitenstruktur 14, das heißt durch einen Anfang einer endlichen Krümmung des jeweiligen Rahmens der Vorderseitenstruktur 14, wie beispielsweise in 1A veranschaulicht wird, markiert sein.
  • Ferner kann zwischen einem Chiprand, der zum Beispiel durch Wafer-Dicing entstanden sein kann, und der Vorderseitenstruktur 14 eine Randabschlussstruktur 19 angeordnet sein. Solch eine Randabschlussstruktur 19 kann in und/oder auf dem Halbleiterkörper 10 angeordnet sein. Die Randabschlussstruktur 19 kann zum Beispiel die Vorderseitenstruktur 14 in einer vertikalen Projektion vollständig umgeben. Die Randabschlussstruktur 19 ist möglicherweise nicht zum Leiten eines Laststroms konfiguriert, sondern kann gemäß einer Ausführungsform stattdessen dazu konfiguriert sein, ein zuverlässiges Sperrvermögen des Leistungshalbleiterbauelements 1 zu gewährleisten. Zum Beispiel umfasst die Randabschlussstruktur 19 eine VLD-Struktur (VLD - variation-of-lateral-doping/Variation lateraler Dotierung). Bei anderen Ausführungsformen kann statt einer oder zusätzlich zu einer VLD-Struktur eine JTE-Struktur (JTE - junction-terminationextension/Übergangsabschlusserweiterung) und/oder eine Feldring-/Feldplattenabschlussstruktur vorgesehen sein. Der Fachmann ist mit diesen Arten von Randabschlussstrukturen vertraut. Zum Beispiel kann eine Passivierungsschicht 192 an der Vorderseite 10-1 über der Randabschlussstruktur 19 angeordnet sein, wie in den 1A-C gezeigt wird.
  • Das Leistungshalbleiterbauelement umfasst ferner einen Rückseitenemittergebiet 103, das in dem Halbleiterkörper 10 in Kontakt mit der zweiten Lastanschlussstruktur 12 angeordnet ist. Das Rückseitenemittergebiet 103 weist eine Nettodotierstoffkonzentration auf, die höher als eine Nettodotierstoffkonzentration des Drift-Gebiets 100 ist. Zum Beispiel kann die Nettodotierstoffkonzentration vom ersten Leitfähigkeitstyp (wie zum Beispiel vom n-Typ) sein. Mit anderen Worten, es können zum Beispiel nur Dotierstoffe vom n-Typ oder es kann eine höhere Dotierstoffkonzentration von Dotierstoffen vom n-Typ als von Dotierstoffen vom p-Typ innerhalb des Rückseitenemittergebiets 103 vorliegen. Bei einer anderen Ausführungsform kann die Nettodotierstoffkonzentration von einem zweiten Leitfähigkeitstyp, der zu dem ersten Leitfähigkeitstyp komplementär ist (wie zum Beispiel vom p-Typ), sein. Mit anderen Worten, es können zum Beispiel nur Dotierstoffe vom p-Typ oder es kann eine höhere Dotierstoffkonzentration von Dotierstoffen vom p-Typ als von Dotierstoffen vom n-Typ innerhalb des Rückseitenemittergebiets 103 vorliegen. Das Rückseitenemittergebiet 103 kann zum Beispiel zum Injizieren von Ladungsträgern von dem jeweiligen ersten oder zweiten Leitfähigkeitstyp in das Drift-Gebiet 100 im leitenden Zustand des Leistungshalbleiterbauelements 1 konfiguriert sein. Zum Beispiel kann somit ein bipolarer Leitungsmodus des Leistungshalbleiterbauelements 1 ermöglicht werden.
  • Wenn das Leistungshalbleiterbauelement 1 eine Leistungsdiode ist oder eine solche umfasst, kann das Rückseitenemittergebiet 103 zum Beispiel vom ersten Leitfähigkeitstyp, das heißt ein Kathodengebiet (vom n+-Typ), sein. Bei einer anderen Ausführungsform, bei der das Leistungshalbleiterbauelement 1 ein IGBT ist oder einen solchen umfasst, kann das Rückseitenemittergebiet 103 vom zweiten Leitfähigkeitstyp sein, zum Beispiel ein Rückseitenemittergebiet 103 (vom p+-Typ oder p-Typ) des IGBTs bilden.
  • In einer vertikalen Projektion, wie sie in 1A veranschaulicht wird, schließt das Rückseitenemittergebiet 103 in einem ersten Abstand d1 von dem ersten lateralen Randabschnitt 14-1 ab. Zum Beispiel können ein gemeinsamer lateraler Erstreckungsbereich (im vorliegenden Beispiel entlang der ersten lateralen Richtung X) der Vorderseitenstruktur 14 und des Rückseitenemittergebiets 103 in einem ersten Abstand d1 von dem ersten lateralen Randabschnitt abschließen.
  • Eine durchschnittliche Dotierstoffkonzentration des Rückseitenemittergebiets 103 kann zum Beispiel bei Verlauf von einer mittleren Stelle innerhalb des Rückseitenemittergebiets 103 zu einem lateralen Chiprand 10-4, 10-5 abnehmen. In diesem Fall kann eine Stelle, an der das Rückseitenemittergebiet 103 lateral abschließt, als eine Stelle definiert sein, an der die durchschnittliche Dotierstoffkonzentration des Rückseitenemittergebiets 103 auf 50% einer Dotierstoffkonzentration an der mittleren Stelle bei Verlauf von der mittleren Stelle zu einem lateralen Chiprand 10-4, 10-5 abgefallen ist. Diese Abnahme der Dotierstoffkonzentration um 50% kann an einer willkürlichen Stelle entlang der Vertikalrichtung Z innerhalb des Rückseitenemittergebiets 103 auftreten. Wenn das Rückseitenemittergebiet 103 zum Beispiel einen n-dotierten Kathodenemitter einer Diode und ein Feldstoppgebiet oben auf dem Kathodenemitter umfasst, kann eine laterale Grenze des Rückseitenemittergebiets 103 durch eine Abnahme der Dotierstoffkonzentration um 50% innerhalb des Feldstoppgebiets definiert sein. Das Rückseitenemittergebiet 103 mit seinen lateralen Grenzen, wie oben definiert, kann somit zum Beispiel einen aktiven Rückseitenbereich des Halbleiterbauelements 1 definieren.
  • In dem in 1A gezeigten Ausführungsbeispiel schließt das Rückseitenemittergebiet 103 in dem gleichen ersten Abstand d1 von dem zweiten lateralen Randabschnitt 14-2 lateral ab. Im Allgemeinen kann jedoch ein Abstand des Rückseitenemittergebiets 103 von dem ersten lateralen Randabschnitt 14-1 von einem Abstand des Rückseitenemittergebiets 103 von dem zweiten lateralen Randabschnitt 14-2 verschieden sein. Somit kann der erste Abstand d1 ein Abstand von nur einem von dem ersten und zweiten lateralen Rand 14-1,14-2 sein.
  • Ferner schließt das Rückseitenemittergebiet 103 in der vertikalen Projektion in einem zweiten Abstand d2 von dem ersten Eckabschnitt 14-7 lateral ab, wobei der zweite Abstand d2 größer als der erste Abstand d1 ist. Zum Beispiel ist der Abstandsunterschied zwischen dem zweiten Abstand d2 und dem ersten Abstand d1 größer als null und kann sich auf mindestens das 1-Fache der Diffusionslänge von freien Ladungsträgern belaufen oder kann sich auf mindestens die Hälfte der vertikalen Erstreckung des Drift-Gebiets 100 belaufen. Wenn der erste Abstand d1 und der zweite Abstand d2 beide positiv sind, kann sich der zweite Abstand d2 auf mindestens das 1,5-Fache, wie zum Beispiel mindestens das Doppelte oder sogar mindestens das Fünffache, des ersten Abstands d1 belaufen.
  • Bei einer Ausführungsform, bei der die Vorderseitenstruktur 14 mehrere laterale Randabschnitte und zugehörige Eckabschnitte (wie zum Beispiel vier Eckabschnitte, wie in 1A veranschaulicht wird) aufweist, können die gleiche oder ähnliche Beziehungen für entsprechende Abstände zwischen den weiteren Eckabschnitten und dem Rückseitenemittergebiet 103 und entsprechenden Abständen zwischen zugehörigen lateralen Randabschnitten und dem Rückseitenemittergebiet 103 gelten.
  • Es darauf hingewiesen, dass in der vertikalen Projektion ein kürzester Abstand von dem Rückseitenemittergebiet 103 zu dem ersten lateralen Randabschnitt 14-1 und/oder zu dem zweiten lateralen Randabschnitt 14-2 entlang dem jeweiligen ersten oder zweiten lateralen Randabschnitt 14-1, 14-2, das heißt in Abhängigkeit davon, welche spezielle Punkt auf dem jeweiligen lateralen Randabschnitt 14-1, 14-2 betrachtet wird, variieren kann. Ebenso kann ein kürzester Abstand von dem Rückseitenemittergebiet 103 zu dem ersten Eckabschnitt 14-7 entlang dem ersten Eckabschnitt 14-7 variieren, wie in 1A veranschaulicht wird. Mit anderen Worten, der erste und der zweite Abstand d1, d2 können aus mehreren (zum Beispiel in einem Kontinuum) variierenden kürzesten Abständen von dem Rückseitenemittergebiet 103 zu dem jeweiligen lateralen Randabschnitt 14-1, 14-2 oder ersten Eckabschnitt 14-7 bestehen.
  • Zum Beispiel können der kürzeste Abstand sowie der erste Abstand d1 und der zweite Abstand d2 coarse-grained-Abstände in dem Sinne, dass sie Durchschnittswerte der kürzesten Abstände von dem Rückseitenemittergebiet 103 zu dem jeweiligen lateralen Randabschnitt 14-1,14-2 oder dem ersten Eckabschnitt 14-7 über eine Coarse-graining-Länge entlang dem jeweiligen lateralen Randabschnitt 14-1,14-2 oder dem ersten Eckabschnitt 14-7 sind, sein. Zum Beispiel kann die Coarse-graining-Länge durch einen Bruchteil der Länge eines lateralen Chiprands 10-4, 10-5, zum Beispiel 30% der Länge des kürzesten Chiprands, gegeben werden. Alternativ kann die Coarse-graining-Länge einer Diffusionslänge von freien Ladungsträgern in dem Drift-Gebiet 100 entsprechen. Zum Beispiel können zufällige Variationen der Abstände über einen sehr kurzen Längenmaßstab durch Betrachtung solcher Coarse-grained-Abstände geglättet werden.
  • Bei einer Ausführungsform, bei der die Vorderseitenstruktur 14 einen weiteren lateralen Randabschnitt gegenüber dem ersten lateralen Randabschnitt 14-1 (oder dem zweiten lateralen Randabschnitt 14-2) aufweist, kann der erste Abstand d1 als ein arithmetisches Mittel des Abstands zwischen dem Rückseitenemittergebiet 103 und dem ersten (zweiten) lateralen Randabschnitt 14-1 (14-2) (zum Beispiel coarse-grained über eine Coarse-graining-Länge um einen bestimmten Punkt des ersten (zweiten) lateralen Randabschnitts (14-2)) und eines Abstands zwischen dem Rückseitenemittergebiet 103 und dem weiteren lateralen Randabschnitt gegenüber dem ersten (zweiten) lateralen Randabschnitt 14-1 (14-2) (zum Beispiel coarse-grained über die Coarse-graining-Länge um einen bestimmten Punkt des weiteren lateralen Randabschnitts, der sich gegenüber dem Punkt des ersten (zweiten) lateralen Randabschnitts 14-1 (14-2) befinden kann) definiert werden. Ebenso kann der zweite Abstand d2 als ein arithmetisches Mittel eines Abstands zwischen dem Rückseitenemittergebiet 103 und dem ersten Eckabschnitt 14-2 (zum Beispiel coarse-grained über eine Coarse-graining-Länge um einen bestimmten Punkt des ersten Eckabschnitts 14-7) und eines Abstands zwischen dem Rückseitenemittergebiet 103 und dem weiteren lateralen Randabschnitt gegenüber dem ersten lateralen Randabschnitt 14-1 (zum Beispiel coarse-grained über die Coarse-graining-Länge um einen bestimmten Punkt des weiteren lateralen Randabschnitts, der sich gegenüber dem Punkt des ersten lateralen Randabschnitts 14-7 befinden kann) definiert werden. Zum Beispiel können Fehlausrichtungsfehler durch Betrachtung der arithmetischen Mittel kompensiert werden.
  • Ferner sei darauf hingewiesen, dass der kürzeste Abstand sowie sowohl der erste Abstand d1 als auch der zweite Abstand d2 entweder positiv oder null oder negativ sein können. Der kürzeste Abstand und der erste und der zweite Abstand d1, d2 sind dort als positiv definiert, wo die Vorderseitenstruktur 14 in der vertikalen Projektion einen kleineren Abstand zu dem nächstgelegenen lateralen Chiprand 10-4, 10-5 als das Rückseitenemittergebiet 103 hat, wie in 1A veranschaulicht wird, während sie im entgegengesetzten Fall als negativ definiert sind, wie zum Beispiel an dem ersten und zweiten lateralen Randabschnitt 14-1,14-2 in 3A veranschaulicht wird.
  • In der vorliegenden Patentschrift soll das Erfordernis, dass der zweite Abstand d2 größer, das heißt positiver, als der erste Abstand d1 ist, das Vorzeichen (das heißt plus oder minus) des jeweiligen Abstands d1, d2, wie oben definiert, berücksichtigen. Zum Beispiel ist der zweite Abstand d2 größer als der erste Abstand d1, wenn der erste Abstand d1 und der zweite Abstand d2 beide positiv sind und der zweite Abstand d2 ein größeres Ausmaß als der erste Abstand d1 hat (vgl. 1A). Als anderes Beispiel ist der zweite Abstand d2 größer als der erste Abstand d1, wenn der zweite Abstand d2 positiv ist und der erste Abstand d1 negativ ist, wie in 3A beispielhaft veranschaulicht wird. Als weiteres Beispiel ist der zweite Abstand d2 auch größer als erste Abstand d1, wenn der erste Abstand d1 und der zweite Abstand d2 beide negativ sind und der erste Abstand d1 ein größeres Ausmaß als der zweite Abstand d2 hat (nicht veranschaulicht).
  • Zum Beispiel können der (potenziell coarse-grained) kürzeste Abstand, erste Abstand d1 und/oder zweite Abstand d2 Werte in einem Bereich von 5 bis 2000 µm, wie zum Beispiel 10 µm bis 700 µm, zum Beispiel 15 µm bis 400 µm oder 20 µm bis 100 µm, aufweisen. Einer oder mehrere der Abstände können null oder negativ sein, wie zum Beispiel im Bereich von 0 µm bis -80 µm oder von -10 bis -50 µm liegen. Wie in 3A beispielhaft gezeigt wird, kann zum Beispiel der kürzeste Abstand entlang dem ersten und zweiten lateralen Randabschnitt 14-1, 14-2 in einem Bereich variieren, der null und negative Werte umfasst, wie zum Beispiel im Bereich von 0 µm bis -80 µm oder von -10 µm bis -50 µm.
  • In der vertikalen Projektion ausgehend von der in 1A gezeigten Schnittlinie A-A und sich entlang dem ersten lateralen Randabschnitt 14-1 und dem ersten Eckabschnitt 14-7 zu der Schnittlinie B-B bewegend, nimmt zum Beispiel der coarse-grained-Abstand zwischen dem Rückseitenemittergebiet 103 und dem jeweiligen ersten lateralen Randabschnitt 14-1 oder dem ersten Eckabschnitt 14-2 (zum Beispiel von dem ersten Abstands d1 zu dem zweiten Abstand d2) zu. Bei weiterer Bewegung von der Schnittlinie B-B entlang dem ersten Eckabschnitt 14-7 und dem zweiten lateralen Randabschnitt 14-2 zu der Linie C-C nimmt der coarse-grained-Abstand (zum Beispiel von dem zweiten Abstand d2 zu dem ersten Abstand dl) wieder ab.
  • Bei einer Ausführungsform beläuft sich der erste Abstand d1 auf mindestens das 0,5-Fache, wie zum Beispiel das 1-Fache, zum Beispiel mindestens das Zweifache einer Diffusionslänge von freien Ladungsträgern. Die Diffusionslänge kann hinsichtlich des Leitfähigkeitstyps des Drift-Gebiets 100 zum Beispiel eine Diffusionslänge von Minoritätsladungsträgern, das heißt von freien Ladungsträgern vom zweiten Leitfähigkeitstyp, innerhalb des Drift-Gebiets 100, sein. Die Diffusionslänge liegt zum Beispiel in einem Bereich von 2 µm bis 1000 µm, wie zum Beispiel in einem Bereich von 10 µm bis 500 µm.
  • Sowohl der erste Abstand d1 als auch der zweite Abstand d2 können zum Beispiel in einem Bereich von 5 µm bis 2000 µm, wie in einem Bereich von 10 µm bis 800 µm oder wie in einem Bereich von 20 µm bis 500 µm oder wie in einem Bereich von 40 µm bis 160 µm liegen.
  • 2A zeigt einen Abschnitt eines Vertikalquerschnitts A-A des Leistungshalbleiterbauelements 1A von 1A gemäß einer weiteren Ausführungsform. 2B zeigt einen Abschnitt eines anderen Vertikalquerschnitts B-B des Leistungshalbleiterbauelements 1. Bei einer Ausführungsform gemäß den 2A-B ist die Vorderseitenstruktur 14 zum Beispiel ein aktives Zellenfeld mehrerer IGBT-Zellen (nicht veranschaulicht).
  • Bei der Ausführungsform der 2A-B ist eine VLD-Randabschlussstruktur 19 neben dem aktiven Zellenfeld 14 in dem Halbleiterkörper 10 angeordnet.
  • Wie in den 2A-B veranschaulicht wird, kann ferner ein Feldstoppgebiet 100-1 in dem Drift-Gebiet 100 enthalten sein, wobei das Feldstoppgebiet 100-1 Dotierstoffe vom ersten Leitfähigkeitstyp mit einer höheren Dotierstoffkonzentration als das sich außerhalb des Feldstoppgebiets 100-1 befindende Drift-Gebiet 100 aufweist. Zum Beispiel ist das Feldstoppgebiet 100-1 ein Gebiet vom n- oder n+-Typ.
  • Bei einer Ausführungsvariante kann eine Dotierstoffkonzentration von Dotierstoffen vom ersten Leitfähigkeitstyp innerhalb des Feldstoppgebiets 100-1 in der Nähe des Eckabschnitts 14-7 und/oder in der Nähe einer Chipecke höher als in der Nähe sowohl des ersten lateralen Randabschnitts 14-1 als auch des zweiten lateralen Randabschnitts 14-2 sein. Zum Beispiel kann somit eine Teiltransistorverstärkung αpnp in der Nähe eines oder mehrerer Eckabschnitte 14-7 beispielsweise eines aktiven Zellenfelds 14 und/oder in der Nähe einer Chipecke lokal reduziert sein.
  • In der Nähe des ersten Eckabschnitts 14-7 kann das Feldstoppgebiet 100-1 zum Beispiel Selen- und/oder Schwefeldotierstoffe umfassen. Eine erhöhte Dotierstoffkonzentration des Feldstoppgebiets 101-1 in der Nähe des ersten Eckabschnitts 14-7, wie oben beschrieben, kann zum Beispiel durch eine Implantation von Selen- und/oder Schwefeldotierstoffen, möglicherweise gefolgt von einem Laserhärtprozess, erreicht werden. Zum Beispiel können die Selendotierstoffe dazu konfiguriert sein, tief gelegene Energieniveaus bereitzustellen, die mit zunehmender Temperatur aktiviert werden, wodurch eine Injektion von freien Ladungsträgern bei hohen Temperaturen in der Nähe eines oder mehrerer Eckabschnitte 14-7 des aktiven Zellenfelds 14 und/oder in der Nähe einer Chipecke reduziert wird. Alternativ kann die Feldstoppschicht, die durch eine Protonenimplantation realisiert sein kann, das am höchsten gelegene protoneninduzierte Dotierstoffniveau in der Nähe des ersten Eckabschnitts 14-7 durch beispielsweise Verwendung einer höheren Protonenimplantationsdosis in dem Bereich umfassen.
  • Bei einer anderen Ausführungsvariante kann eine Dotierstoffkonzentration von Dotierstoffen vom ersten Leitfähigkeitstyp innerhalb des Feldstoppgebiets 100-1 in der Nähe des Eckabschnitts 14-2 und/oder in der Nähe einer Chipecke geringer als in der Nähe sowohl des ersten lateralen Randabschnitts 14-1 als auch des zweiten lateralen Randabschnitts 14-2 sein. Wenn das Leistungshalbleiterbauelement 1 zum Beispiel eine Diode ist oder eine solche umfasst (das heißt die Vorderseitenstruktur 14 kann zum Beispiel ein Anodengebiet einer Diode umfassen und das Rückseitenemittergebiet 103 kann einen Kathodenemitter bilden), kann ein Rückseitenemitterwirkungsgrad somit in der Nähe eines oder mehrerer Eckabschnitte 14-7 von beispielsweise einem aktiven Zellenfeld 14 und/oder in der Nähe einer Chipecke lokal reduziert sein.
  • Es sei darauf hingewiesen, dass solch ein Dotierstoffkonzentrationsprofil, das in der Nähe eines oder mehrerer Eckabschnitte 14-7 eine höhere (oder eine geringere) Feldstoppdotierstoffkonzentration als in der Nähe eines oder mehrerer Randabschnitte 14-1,14-2 aufweist, völlig unabhängig von der Abmessung des oben beschriebenen Rückseitenemittergebiets, das heißt von dem Merkmal, das den ersten und den zweiten Abstand d1 und d2 von den lateralen Randabschnitten bzw. dem Eckabschnitt betrifft, implementiert werden kann. Mit anderen Worten, die Zunahme (bzw. die Abnahme) der Feldstoppdotierstoffkonzentration in der Nähe des Eckabschnitts 14-7 im Vergleich zu der Feldstoppdotierstoffkonzentration in der Nähe des ersten und des zweiten lateralen Randabschnitts 14-1,14-2 stellt einen unabhängigen Aspekt der vorliegenden Erfindung dar. Ferner kann er mit allen anderen hierin beschriebenen Aspekten kombiniert werden.
  • Das Rückseitenemittergebiet 103 kann ein Gebiet vom zweiten Leitfähigkeitstyp, wie zum Beispiel ein Gebiet vom p+-Typ, sein. Hinsichtlich des ersten und des zweiten Abstands d1 und d2 wird auf die obigen Erläuterungen in Zusammenhang mit den 1A-C verwiesen. Bezüglich der 2A-B sei angemerkt, dass ein zweites Rückseitengebiet 103-1 vom zweiten Leitfähigkeitstyp vorgesehen sein kann, wobei das zweite Rückseitengebiet 103-1 in Kontakt mit dem zweiten Lastanschluss 12 angeordnet sein kann. Das zweite Rückseitengebiet 103-1 kann eine Nettodotierstoffkonzentration des zweiten Leitfähigkeitstyps aufweisen, die geringer als die Nettodotierstoffkonzentration des zweiten Leitfähigkeitstyps des Rückseitenemittergebiets 103 ist. Zum Beispiel kann das zweite Rückseitengebiet 103-1 ein p--dotiertes oder ein p+-dotiertes Gebiet sein. Das zweite Rückseitengebiet 103-1 kann zum Beispiel dazu konfiguriert sein, eine Rückwärtssperrfähigkeit des Leistungshalbleiterbauelements 1 zu gewährleisten. Es sei jedoch darauf hingewiesen, dass der erste und der zweite Abstand d1 und d2, wie oben erläutert wurde, basierend auf dem Rückseitenemittergebiet 103 definiert sind, dies steht im Gegensatz zu solch einem zweiten Rückseitengebiet 103-1, das zusätzlich zu dem Rückseitenemittergebiet 103 vorhanden sein kann.
  • Gemäß einer Ausführungsvariante kann das Rückseitenemittergebiet 103-1 innerhalb eines Randgebiets des Leistungshalbleiterbauelements 1 Dotierstoffe vom entgegengesetzten Dotiertyp des Rückseitenemitters der Diode oder des IGBTs umfassen, um den Emitterwirkungsgrad in dem Rand- und/oder Eckgebiet, insbesondere in der Nähe eines Eckgebiets, zu reduzieren, wie zum Beispiel unter einem ersten Eckabschnitt 14-7 einer Vorderseitenstruktur 14. Die Dotierstoffe vom entgegengesetzten Dotiertyp können über einen maskierten Gegendotierungsprozess, der Bereiche mit einer relativ geringen Nettodotierstoffkonzentration realisiert, bereitgestellt werden.
  • Bei einer weiteren Ausführungsvariante kann innerhalb eines Eckgebiets des Leistungshalbleiterbauelements 1, wie zum Beispiel unter einem ersten Eckabschnitt 14-7 der Vorderseitenstruktur 14, ein Feldstoppgebiet 101, das im Halbleiterkörper 10 vorgesehen ist, Dotierstoffe umfassen, die mindestens ein tief gelegenes Energieniveau bereitstellen. Das mindestens eine tief gelegene Energieniveau befindet sich zum Beispiel in einem Abstand von mindestens 160 meV, wie zum Beispiel 200 meV, von der Leitungsbandkante. Das mindestens eine tiefgelegene Energieniveau kann dazu konfiguriert sein, eine Injektion von freien Ladungsträgern in das Randgebiet zu reduzieren. Ferner können die Dotierstoffe in einem Rückwärtssperrzustand aktiviert werden, wodurch zu einem Rückwärtssperrvermögen des Leistungshalbleiterbauelements beigetragen wird.
  • 3A veranschaulicht schematisch und beispielhaft einen Abschnitt einer vertikalen Projektion eines Leistungshalbleiterbauelements 1 gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen. Der veranschaulichte Abschnitt verläuft parallel zu einer durch eine erste laterale Richtung X und eine zweite laterale Richtung Y definierten Ebene und orthogonal zu einer vertikalen Richtung Z. 3B zeigt einen Abschnitt eines Vertikalquerschnitts A-A des Leistungshalbleiterbauelements 1 von 3A, und 3C zeigt einen Abschnitt eines anderen Vertikalquerschnitts B-B des Leistungshalbleiterbauelements 1. Das in den 3A-C gezeigte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem oben unter Bezugnahme auf die 1A-C gezeigten darin, dass sich in der vertikalen Projektion laterale Ränder des Rückseitenemittergebiets 103 über die lateralen Ränder 14-1,14-2 der Vorderseitenstruktur 14 hinaus erstrecken. Mit anderen Worten, in der lateralen Projektion ist ein erster Abstand d1 zwischen einerseits dem Rückseitenemittergebiet 103 und andererseits dem ersten und/oder zweiten lateralen Randabschnitt 14-1,14-2 negativ.
  • Bei einer anderen Ausführungsform können sich ein oder mehrere laterale Ränder des Rückseitenemittergebiets 103 im Wesentlichen unterhalb und parallel zu dem ersten und/oder zweiten lateralen Randabschnitt 14-1,14-2 der Vorderseitenstruktur 14 erstrecken. In diesem Fall würde der erste Abstand d1 null oder im Wesentlichen null sein. Abgesehen davon gilt das oben unter Bezugnahme auf das Ausführungsbeispiel der 1A-C Angeführte auch für das in den 3A-C veranschaulichte Ausführungsbeispiel. Zum Beispiel schließt das Rückseitenemittergebiet 103 in einem positiven zweiten Abstand d2 von dem Eckabschnitt 14-7 der Vorderseitenstruktur 14 ab. Mit anderen Worten, das Rückseitenemittergebiet 103 kann bezüglich eines oder mehrerer Eckabschnitte 14-7, wie zum Beispiel der abgerundeten Eckabschnitte 14-7, der Vorderseitenstruktur 14 lateral ausgenommen sein.
  • 4A veranschaulicht schematisch und beispielhaft einen Abschnitt einer vertikalen Projektion eines Leistungshalbleiterbauelements gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen. Ähnlich dem oben Erläuterten kann bei dem Ausführungsbeispiel von 4A die Vorderseitenstruktur 14 ein Zellenfeld sein, das mehrere IGBT-Zellen (nicht gezeigt) umfasst. Zum Beispiel ist die Vorderseitenstruktur 14 ein aktives Zellenfeld, das mehrere aktive IGBT-Zellen umfasst, wobei jede aktive IGBT-Zelle ein Sourcegebiet umfasst, das mit dem ersten Lastanschluss 11 elektrisch verbunden ist. Die IGBT-Zellen können eine Periodizität, zum Beispiel entlang der ersten lateralen Richtung X und/oder entlang der zweiten lateralen Richtung Y, aufweisen. Zum Beispiel können die IGBT-Zellen in einer Streifenzellenkonfiguration oder einer Nadelzellenkonfiguration angeordnet sein. Der Fachmann wird leicht laterale Grenzen solch eines aktiven Zellenfelds 14 identifizieren können. Zum Beispiel gibt es außerhalb des aktiven Zellenfelds 14 möglicherweise keine aktiven IGBT-Zellen (das heißt keine Zellen, die ein mit dem ersten Lastkontakt verbundenes Sourcegebiet haben) oder höchstens singuläre aktive IGBT-Zellen, die nicht entsprechend einer Periodizität der aktiven IGBT-Zellen innerhalb des aktiven Zellengebiets 14 angeordnet sind. Wie in 4A gezeigt wird, weist die Vorderseitenstruktur 14 eine Ausnehmung zu einer (in der vertikalen Projektion betrachtet) Mitte der Vorderseitenstruktur 14 hin auf. Die Ausnehmung kann ein Pad-Gebiet 17 definieren, das zum Anordnen eines Kontaktpads, wie zum Beispiel eines Gate-Pads, an der Vorderseite 10-1 vorgesehen ist.
  • 4B ist eine vergrößerte Ansicht eines Teils, das das Pad-Gebiet 17 des Leistungshalbleiterbauelements 1 von 4A umfasst. Die Vorderseitenstruktur 14 weist einen dritten lateralen Randabschnitt 14-3, der sich neben dem Pad-Gebiet 17 erstreckt, einen vierten lateralen Randabschnitt 14-4, der sich neben dem Pad-Gebiet 17 erstreckt, und einen zweiten Eckabschnitt 14-8, der einen Übergang zwischen dem dritten lateralen Randabschnitt 14-3 und dem vierten lateralen Randabschnitt 14-4 bildet, auf. Zum Beispiel können der dritte laterale Randabschnitt 14-3 und der vierte laterale Randabschnitt 14-4 im Wesentlichen parallel zu entsprechenden lateralen Rändern eines Gate-Pads (nicht veranschaulicht), der innerhalb des Pad-Gebiets 17 an der Vorderseite 10-1 des Halbleiterkörpers 10 angeordnet ist, verlaufen.
  • Wie bei den oben beschriebenen Ausführungsformen umfasst das Leistungshalbleiterbauelement 1 ferner ein Drift-Gebiet (nicht veranschaulicht) von einem ersten Leitfähigkeitstyp, das in dem Halbleiterkörper 10 enthalten ist und zum Führen des Laststroms konfiguriert ist. Ferner umfasst das Leistungshalbleiterbauelement 1 ein Rückseitenemittergebiet, das in dem Halbleiterkörper in Kontakt mit dem zweiten Lastanschluss 12 angeordnet ist. Das Rückseitenemittergebiet 103 kann eine Nettodotierstoffkonzentration aufweisen, die höher als eine Nettodotierstoffkonzentration des Drift-Gebiets ist. Zum Beispiel ist das Rückseitenemittergebiet 103 vom zweiten Leitfähigkeitstyp, wie zum Beispiel p- oder p+-Typ.
  • In einer vertikalen Projektion schließt eine Überlappung des Pad-Gebiets 17 und des Rückseitenemittergebiets 103 in einem dritten Abstand d3 von dem dritten lateralen Randabschnitt 14-3 und/oder dem vierten lateralen Randabschnitt 14-4 und in einem vierten Abstand d4 von dem zweiten Eckabschnitt 14-8 lateral ab, wobei der vierte Abstand d4 größer als der dritte Abstand d3 ist. Mit anderen Worten, in einer vertikalen Projektion kann sich das Rückseitenemittergebiet 103 in der Nähe des zweiten Eckabschnitts 14-8 weiter in das Pad-Gebiet 17 erstrecken als in der Nähe des dritten lateralen Randabschnitts 14-3 und/oder des vierten lateralen Randabschnitts 14-4. Zum Beispiel kann sich der vierte Abstand d4 auf mindestens das 1,5-Fache, wie zum Beispiel mindestens das Doppelte oder sogar mindestens das Fünffache, des dritten Abstands d3 belaufen.
  • Bei einer Ausführungsform beläuft sich der dritte Abstand d3 auf mindestens das 0,5-Fache, wie zum Beispiel das 1-Fache, zum Beispiel mindestens das Doppelte, einer Diffusionslänge von freien Ladungsträgern. Zum Beispiel kann die Diffusionslänge eine Diffusionslänge von Minoritätsladungsträgern hinsichtlich des Leitfähigkeitstyps des Drift-Gebiets 100, das heißt von freien Ladungsträgern vom zweiten Leitfähigkeitstyp innerhalb des Drift-Gebiets 100, sein. Zum Beispiel liegt die Diffusionslänge in einem Bereich von 2 µm bis 1000 µm, wie zum Beispiel einem Bereich von 100 µm bis 500 µm.
  • Zum Beispiel können sowohl der dritte Abstand d3 als auch der vierte Abstand d4 in einem Bereich von 5 µm bis 500 µm, wie zum Beispiel 10 µm bis 300 µm, zum Beispiel in einem Bereich von 40 µm bis 160 µm, liegen.
  • Wie in 4B veranschaulicht wird, kann die Vorderseitenstruktur 14 darüber hinaus einen ersten Eckabschnitt 14-1 und einen ersten lateralen Randabschnitt 14-1 aufweisen, wobei die gleiche Beziehung zwischen einem ersten Abstand d1 und einem zweiten Abschnitt d2 wie oben beschrieben gelten kann.
  • 5A veranschaulicht schematisch und beispielhaft einen Abschnitt einer vertikalen Projektion eines Leistungshalbleiterbauelements 1 gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen. Der veranschaulichte Abschnitt verläuft parallel zu einer durch eine erste laterale Richtung X und eine zweite laterale Richtung Y definierten Ebene und orthogonal zu einer Vertikalrichtung Z. 5B zeigt einen Abschnitt eines Vertikalquerschnitts A-A des Leistungshalbleiterbauelements 1 von 5A, und 5C zeigt einen Abschnitt eines anderen Vertikalquerschnitts B-B des Leistungshalbleiterbauelements 1. 5B ist eine detailliertere Ansicht eines Abschnitts des Vertikalquerschnitts von 5B, und 5C ist eine detailliertere Ansicht eines Abschnitts des Vertikalquerschnitts von 5C. Im Folgenden wird auf jede der 5A-C Bezug genommen.
  • Gemäß der Ausführungsform der 5A-E umfasst ein Leistungshalbleiterbauelement 1 einen Halbleiterkörper 10, der eine mit einer ersten Lastanschlussstruktur 11 gekoppelte Vorderseite 10-1 und eine mit einer zweiten Lastanschlussstruktur 12 gekoppelte Rückseite 10-2 aufweist. Ferner ist eine Vorderseitenstruktur 14 an der Vorderseite 10-1 angeordnet und ist zumindest teilweise in dem Halbleiterkörper 10 enthalten. Die Vorderseitenstruktur 14 weist ein aktives Zellenfeld 141 auf, das mehrere IGBT-Zellen 1410 umfasst. Jede IGBT-Zelle 1410 umfasst ein Sourcegebiet 104 von einem ersten Leitfähigkeitstyp, das in Kontakt mit der ersten Lastanschlussstruktur 11 angeordnet ist, und ein Bodygebiet 105 von einem zweiten Leitfähigkeitstyp, der zu dem ersten Leitfähigkeitstyp komplementär ist. Das aktive Zellenfeld 141 kann ein aktives Vorderseitengebiet 15 definieren, das dazu konfiguriert ist, in einem leitenden Zustand des Leistungshalbleiterbauelements 1 einen Laststrom zwischen der ersten Lastanschlussstruktur 11 und der zweiten Lastanschlussstruktur 12 zu leiten.
  • Die Vorderseitenstruktur 14 weist ferner eine Drainage-Struktur 142 auf, die mehrere Drainage-Zellen 1420 umfasst. Jede Drainage-Zelle 1420 umfasst ein Drainage-Gebiet 106 vom zweiten Leitfähigkeitstyp, das in Kontakt mit der ersten Lastanschlussstruktur 11 angeordnet ist. Im Gegensatz zu den IGBT-Zellen 1410 umfasst keine Drainage-Zelle 1420 ein Sourcegebiet vom ersten Leitfähigkeitstyp, das in Kontakt mit der ersten Lastanschlussstruktur 11 angeordnet ist.
  • Die Drainage-Struktur 142 ist lateral zwischen dem aktiven Zellenfeld 141 und einem Randabschlussgebiet 19 des Halbleiterbauelements 1 angeordnet. Ferner weist die Drainage-Struktur 142 einen ersten äußeren Randabschnitt 1421, einen zweiten äußeren Randabschnitt 1422 und einen äußeren Eckabschnitt 1427 auf, der einen Übergang zwischen dem ersten äußeren Randabschnitt 1421 und dem zweiten äußeren Randabschnitt 1422 bildet. Ein minimaler Abstand d9 zwischen dem aktiven Zellenfeld 141 und dem äußeren Eckabschnitt 1427 ist größer als der minimale Abstand d8 zwischen dem aktiven Zellenfeld 141 und sowohl dem ersten äußeren Randabschnitt 1421 als auch dem zweiten äußeren Randabschnitt 1422. Zum Beispiel ist der minimale Abstand d9 um mindestens einen Faktor von 1,5, wie zum Beispiel mindestens um einen Faktor von 2 oder sogar mindestens einen Faktor von 5, größer als der minimale Abstand d8.
  • Die das aktive Zellenfeld 141 und die Drainage-Struktur 142 betreffenden Aspekte, wie sie oben unter Bezugnahme auf die 5A-E beschrieben werden, können mit oben und/oder unten beschriebenen anderen Aspekten der Erfindung kombiniert werden. Es sei jedoch darauf hingewiesen, dass die das aktive Zellenfeld 141 und die Drainage-Struktur 142 betreffenden Aspekte einen unabhängigen Aspekt der vorliegenden Erfindung darstellen.
  • 6A veranschaulicht schematisch und beispielhaft einen Abschnitt einer vertikalen Projektion eines Leistungshalbleiterbauelements gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen. 6B veranschaulicht einen Abschnitt eines Vertikalquerschnitts A-A des Leistungshalbleiterbauelements von 6A, und 6C veranschaulicht einen Abschnitt eines anderen Vertikalquerschnitts B-B des Leistungshalbleiterbauelements von 6A. Im Folgenden wird auf jede der 6A-C Bezug genommen.
  • Das Leistungshalbleiterbauelement 1 der 6A-C umfasst mehrere Elemente, die zuvor unter Bezugnahme auf andere Ausführungsformen beschrieben wurden und in den 6A-C mit den gleichen Bezugszahlen wie vorher bezeichnet werden. Zum Beispiel umfasst das Leistungshalbleiterbauelement 1 eine Vorderseitenstruktur 14 in Form eines aktiven Zellenfelds 14 mehrerer IGBT-Zellen. Wie in den 6B-C zu sehen ist, umfasst das Zellenfeld 14 mehrere Gräben 144, wie zum Beispiel Gate-Gräben, die jeweils durch ein Halbleitermesagebiet 107 von einem jeweiligen benachbarten Graben 144 des Zellenfelds 14 getrennt sind. Zum Beispiel können die Mesagebiete 107 zum Leiten mindestens eines Teils des Laststroms im leitenden Zustand des Halbleiterbauelements 1 konfiguriert sein.
  • Eine laterale Erstreckung t2, t3 der Halbleitermesagebiete 107 in der Nähe eines äußeren Rands des Zellenfelds 14 (wie zum Beispiel in der Nähe eines ersten Eckabschnitts 14-7 und/oder eines ersten oder zweiten lateralen Randabschnitts 14-1, 14-2, wie oben beschrieben) kann größer als eine laterale Erstreckung t1 der Halbleitermesagebiete 107 in einem mittleren Teil des Zellenfelds 14 sein. Zum Beispiel kann eine laterale Erstreckung der Halbleitermesagebiete 107 von dem mittleren Teil des Zellenfelds 14 kontinuierlich zu dem äußeren Rand des Zellenfelds 14 zunehmen.
  • Zusätzlich oder alternativ kann eine laterale Erstreckung t3 der Halbleitermesagebiete 107 in der Nähe des ersten Eckabschnitts 14-7 größer als eine laterale Erstreckung t2 von Halbleitermesagebieten in der Nähe des ersten und/oder zweiten lateralen Randabschnitts 14-1, 14-2 sein. Zum Beispiel kann eine laterale Erstreckung der Halbleitermessegebiete 107 von dem ersten oder zweiten lateralen Randabschnitt 14-1, 14-2 kontinuierlich zu dem ersten Eckabschnitt zu nehmen.
  • Die laterale Erstreckung der Halbleitergebiete 107 betreffende Aspekte, wie sie oben unter Bezugnahme auf die 6A-C beschrieben werden, können mit oben und/oder unten beschriebenen anderen Aspekten der Erfindung kombiniert werden. Es sei jedoch darauf hingewiesen, dass die die laterale Erstreckung der Halbleitergebiete 107 betreffenden Aspekte einen unabhängigen Aspekt der vorliegenden Erfindung darstellen.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung umfasst, wie in den 7A-B beispielhaft veranschaulicht wird, ein Leistungshalbleiterbauelement 1 einen Halbleiterkörper 10, der eine mit einer ersten Lastanschlussstruktur 11 gekoppelte Vorderseite 10-1 und eine mit einer zweiten Lastanschlussstruktur 12 gekoppelte Rückseite 10-2 aufweist. Eine Vorderseitenstruktur 14 ist an der Vorderseite 10-1 angeordnet und ist zumindest teilweise in dem Halbleiterkörper 10 enthalten. Die Vorderseitenstruktur 14 definiert ein aktives Vorderseitengebiet 15, das zum Führen eines Laststroms zwischen der ersten Lastanschlussstruktur 11 und der zweiten Lastanschlussstruktur 12 in einem leitenden Zustand des Leistungshalbleiterbauelements 1 konfiguriert ist. Die Vorderseitenstruktur 14 weist einen ersten lateralen Randabschnitt 14-1, einen zweiten lateralen Randabschnitt 14-2 und einen ersten Eckabschnitt 14-7, der einen Übergang zwischen dem ersten lateralen Randabschnitt 14-1 und dem zweiten lateralen Randabschnitt 14-2 bildet, auf. Für eine Definition der Position der lateralen Randabschnitte 14-1, 14-2 und des Eckabschnitts 14-7 wird auf das Obige verwiesen.
  • Ferner umfasst das Leistungshalbleiterbauelement 1 ein Drift-Gebiet 100 von einem ersten Leitfähigkeitstyp, das in dem Halbleiterkörper enthalten ist, und ein Feldstoppgebiet 100-1, das in dem Drift-Gebiet 100 enthalten ist und Dotierstoffe vom ersten Leitfähigkeitstyp mit einer höheren Dotierstoffkonzentration als das sich außerhalb des Feldstoppgebiets befindende Drift-Gebiet 100 aufweist.
  • Das Feldstoppgebiet 100-1 umfasst ein inneres Gebiet 1012 und ein äußeres Gebiet 1011. Das äußere Gebiet 1011 ist näher an dem ersten lateralen Randabschnitt 14-1, dem zweiten lateralen Randabschnitt 14-2 und dem ersten Eckabschnitt 14-7 als das innere Gebiet 1012 angeordnet und weist Dotierstoffe vom ersten Leitfähigkeitstyp mit einer höheren Dotierstoffkonzentration als das innere Gebiet 1012 auf. In der Nähe des ersten Eckabschnitts 14-2 erstreckt sich das äußere Gebiet 1011 weiter in das aktive Vorderseitengebiet 15 als in der Nähe sowohl des ersten lateralen Randabschnitts 14-1 als auch des zweiten lateralen Randabschnitts 14-2.
  • Bei einer anderen Ausführungsvariante, bei der das Leistungshalbleiterbauelement 1 zum Beispiel eine Diode sein oder eine solche umfassen kann, kann das innere Gebiet 1012 Dotierstoffe vom ersten Leitfähigkeitstyp mit einer geringeren Dotierstoffkonzentration als das innere Gebiet 1012 aufweisen. Wie zuvor beschrieben wurde, erstreckt sich das äußere Gebiet 1011 in der Nähe des ersten Eckabschnitts 14-7 weiter in das aktive Vorderseitengebiet 15 als in der Nähe sowohl des ersten lateralen Randabschnitts 14-1 als auch des zweiten lateralen Randabschnitts 14-2. Zum Beispiel kann somit ein Emitterwirkungsgrad eines Kathodenemitters der Diode lokal reduziert werden.
  • Bei einer Ausführungsform kann eine Überlappung der Vorderseitenstruktur 14 und des inneren Gebiets 1012 in einer vertikalen Projektion lateral in einem fünften Abstand d5 von dem ersten lateralen Randabschnitt 14-1 und/oder dem zweiten lateralen Randabschnitt 14-2 und in einem sechsten Abstand d6 von dem ersten Randabschnitt 14-7 abschließen, wobei der sechste Abstand d6 größer als der fünfte Abstand d5 ist. Zum Beispiel kann der sechste Abstand d6 um mindestens einen Faktor von 1,5, wie zum Beispiel mindestens einen Faktor von 3 oder sogar einem Faktor von 5, größer als der fünfte Abstand d5 sein.
  • Die eine jeweilige Erstreckung des äußeren Gebiets 1011 und des inneren Gebiets 1012 des Feldstoppgebiets 100-1 betreffenden Aspekte, wie sie oben unter Bezugnahme auf die 7A-B beschrieben werden, können mit oben und/oder unten beschriebenen anderen Aspekten der Erfindung kombiniert werden. Es sei jedoch darauf hingewiesen, dass die eine jeweilige Erstreckung des äußeren Gebiets 1011 und des inneren Gebiets 1012 des Feldstoppgebiets 100-1 betreffenden Aspekte einen unabhängigen Aspekt der vorliegenden Erfindung darstellen.
  • Gemäß noch einem weiteren Aspekt der Erfindung umfasst ein Leistungshalbleiterbauelement 1 einen Halbleiterkörper 10, der eine mit einer ersten Lastanschlussstruktur 11 gekoppelte Vorderseite 10-1 und eine mit einer zweiten Lastanschlussstruktur 12 gekoppelte Rückseite 10-2 aufweist. Eine Vorderseitenstruktur 14 ist an der Vorderseite 10-1 angeordnet und ist zumindest teilweise in dem Halbleiterkörper 10 enthalten. Die Vorderseitenstruktur 14 definiert ein aktives Vorderseitengebiet 15, das zum Leiten eines Laststroms zwischen der ersten Lastanschlussstruktur 11 und der zweiten Lastanschlussstruktur 12 in einem leitenden Zustand des Leistungshalbleiterbauelement 1 konfiguriert ist. Die Vorderseitenstruktur 14 weist einen ersten lateralen Randabschnitt 14-1, einen zweiten lateralen Randabschnitt 14-2 und einen ersten Eckabschnitt 14-7, der einen Übergang zwischen dem ersten lateralen Randabschnitt 14-1 und dem zweiten lateralen Randabschnitt 14-2 bildet, auf.
  • Ferner umfasst das Leistungshalbleiterbauelement 1 ein Drift-Gebiet 100 von einem ersten Leitfähigkeitstyp, das in dem Halbleiterkörper 10 enthalten ist und zum Führen des Laststroms konfiguriert ist. Eine Lebensdauer von Ladungsträgern in dem Drift-Gebiet 100 ist in der Nähe des ersten Eckabschnitts 14-7 kürzer als in der Nähe sowohl des ersten lateralen Randabschnitts 14-1 als auch des zweiten lateralen Randabschnitts 14-2. Um eine Ladungsträgerlebensdauer lokal zu verringern, kann das Drift-Gebiet 100 zum Beispiel ein oder mehrere Rekombinationsgebiete umfassen, die Rekombinationszentren umfassen, die zum Reduzieren einer Lebensdauer von freien Ladungsträgern konfiguriert sind.
  • Bei einer Ausführungsvariante kann alternativ oder zusätzlich zu der Beziehung der Ladungsträgerlebensdauern in der Nähe des ersten Randabschnitts 14-7 und in der Nähe der lateralen Randabschnitte 14-1, 14-2 vorgesehen sein, dass eine Ladungsträgerlebensdauer in der Nähe eines Chiprands (zum Beispiel in einem Randabschlussgebiet) kürzer als eine Ladungsträgerlebensdauer in einer Mitte des aktiven Vorderseitengebiets 15 sein kann.
  • Solch eine lokale Anpassung einer Ladungsträgerlebensdauer kann mit einem oder mehreren oben oder unten beschriebenen Aspekte der Erfindung kombiniert werden. Es sei jedoch darauf hingewiesen, dass die lokale Verringerung der Lebensdauer von freien Ladungsträgern einen unabhängigen Aspekt der Erfindung darstellt.
  • Zum Beispiel kann ein Leistungshalbleiterbauelement 1 gemäß einem oder mehreren Ausführungsformen, wie oben beschrieben, mittels einiger oder aller der folgenden Verarbeitungsschritte entstanden sein:
    • - Bereitstellen eines Halbleiterkörpers 10, der eine Vorderseite 10-1 und eine Rückseite 10-2 aufweist;
    • - Bilden einer Vorderseitenstruktur 14, die an der Vorderseite 10-1 angeordnet ist und zumindest teilweise in dem Halbleiterkörper 10 enthalten ist, wobei die Vorderseitenstruktur 14 ein aktives Vorderseitengebiet 15 definiert, das zum Leiten eines Laststroms zwischen einer ersten Lastanschlussstruktur 11, die mit der Vorderseite 10-1 gekoppelt ist, und einer zweiten Lastanschlussstruktur, die mit der Rückseite 10-2 gekoppelt ist, in einem leitenden Zustand des Leistungshalbleiterbauelements 1 konfiguriert ist,
    • - wobei die Vorderseitenstruktur 14 einen ersten lateralen Randabschnitt 14-1, einen zweiten lateralen Randabschnitt 14-2 und einen ersten Eckabschnitt 14-7, der einen Übergang zwischen dem ersten lateralen Randabschnitt 14-1 und dem zweiten lateralen Randabschnitt 14-2 bildet, aufweist;
    • - Bereitstellen oder Bilden eines Drift-Gebiets 100 von einem ersten Leitfähigkeitstyp, das in dem Halbleiterkörper 10 enthalten ist und zum Führen des Laststroms konfiguriert ist; und
    • - Bilden eines Rückseitenemittergebiets 103, das in dem Halbleiterkörper 10 in Kontakt mit dem zweiten Lastanschluss 12 angeordnet ist, wobei das Emittergebiet eine Nettodotierstoffkonzentration hat, die höher als eine Nettodotierstoffkonzentration des Drift-Gebiets 100 ist; wobei das Rückseitenemittergebiet 103 in einer vertikalen Projektion in einem ersten Abstand d1 von dem ersten lateralen Randabschnitt 14-1 und/oder dem zweiten lateralen Randabschnitt 14-2 und in einem zweiten Abstand d2 von dem ersten Eckabschnitt 14-7 lateral abschließt, wobei der zweite Abstand d2 größer als erste Abstand d1 ist.
  • Zum Beispiel umfasst das oben beschriebene Verarbeitungsverfahren ferner Bilden eines Rekombinationsgebiets innerhalb des Drift-Gebiets 100, wobei das Rekombinationsgebiet Rekombinationszentren umfasst, die zum Verringern einer Lebensdauer von freien Ladungsträgern konfiguriert sind, wobei das Bilden des Rekombinationsgebiets einen maskierten Bestrahlungsprozess und/oder einen maskierten Diffusionsprozess umfasst. Zum Beispiel kann dazu eine maskierte Bestrahlung mit Heliumatomen, Protonen oder Elektronen verwendet werden, wobei die Bestrahlung entweder von eine Wafervorderseite oder von einer Waferrückseite durchgeführt werden kann. Zusätzlich oder alternativ kann eine Schwermetalldiffusion (zum Beispiel eine Platin-, Palladium- und/oder Golddiffusion) entweder von einer Wafervorderseite oder von einer Waferrückseite durchgeführt werden. Eine Überlappung eines maskierten Gebiets während des Bestrahlungsprozesses und/oder während des Diffusionsprozesses und der Vorderseitenstruktur 14 kann in einer vertikalen Projektion in einem ersten Abstand d1 von dem ersten lateralen Randabschnitt 14-1 und/oder dem zweiten lateralen Randabschnitt 14-2 und in einem zweiten Abstand d2 von dem ersten Eckabschnitt 14-7 lateral abschließen.
  • Bei einer weiteren Ausführungsform umfasst ein Verfahren zur Verarbeitung eines Leistungshalbleiterbauelements 1 Folgendes:
    • - Bereitstellen eines Halbleiterkörpers 10, der eine Vorderseite 10-1 und eine Rückseite 10-2 aufweist;
    • - Bilden einer Vorderseitenstruktur 14, die an der Vorderseite 10-1 angeordnet ist und zumindest teilweise in dem Halbleiterkörper 10 enthalten ist, wobei die Vorderseitenstruktur 14 ein aktives Vorderseitengebiet 15 definiert, das zum Leiten eines Laststroms zwischen einer ersten Lastanschlussstruktur 11, die mit der Vorderseite 10-1 gekoppelt ist, und einer zweiten Lastanschlussstruktur 12, die mit der Rückseite 10-2 gekoppelt ist, in einem leitenden Zustand des Leistungshalbleiterbauelements 1 konfiguriert ist,
    • - wobei die Vorderseitenstruktur 14 einen ersten lateralen Randabschnitt 14-1, einen zweiten lateralen Randabschnitt 14-2 und einen ersten Eckabschnitt 14-7, der einen Übergang zwischen dem ersten lateralen Randabschnitt 14-1 und dem zweiten lateralen Randabschnitt 14-2 bildet, aufweist;
    • - Bereitstellen oder Bilden eines Drift-Gebiets 100 von einem ersten Leitfähigkeitstyp, das in dem Halbleiterkörper 10 enthalten ist und zum Führen des Laststroms konfiguriert ist;
    • - Bilden eines Rückseitenemittergebiets 103, das in dem Halbleiterkörper 10 in Kontakt mit dem zweiten Lastanschluss 12 angeordnet ist, wobei das Emittergebiet eine Nettodotierstoffkonzentration hat, die höher als eine Nettodotierstoffkonzentration des Drift-Gebiets 100 ist;
    • - Bilden eines Rekombinationsgebiets innerhalb des Drift-Gebiets 100, wobei das Rekombinationsgebiet Rekombinationszentren umfasst, die zum Verringern einer Lebensdauer von freien Ladungsträgern konfiguriert sind, wobei das Bilden des Rekombinationsgebiets einen maskierten Bestrahlungsprozess und/oder einen maskierten Diffusionsprozess umfasst, wobei eine Überlappung eines maskierten Gebiets während des Bestrahlungsprozesses und/oder während des Diffusionsprozesses und der Vorderseitenstruktur 14 in einer vertikalen Projektion in einem ersten Abstand d1 von dem ersten lateralen Randabschnitt 14-1 und/oder dem zweiten lateralen Randabschnitt 14-2 und in einem zweiten Abstand d2 von dem ersten Eckabschnitt 14-7 lateral abschließt, wobei der zweite Abstand d2 größer als der erste Abstand d1 ist.
  • Oben wurden Ausführungsformen, die sich auf ein Leistungspaket Bauelement, wie zum Beispiel eine Diode, einen MOSFET oder einen IGBT beziehen, und entsprechende Verarbeitungsverfahren erläutert. Diese Bauelemente basieren zum Beispiel auf Silicium (Si). Demgemäß kann ein(e) monokristalline(s) Halbleitergebiet oder -schicht, zum Beispiel der Halbleiterkörper 10 und seine Gebiete/Zonen wie 100, 100-1, 103 und 105, ein(e) monokristalline(s) Si-Gebiet oder Si-Schicht sein. Bei anderen Ausführungsformen kann polykristallines oder amorphes Silicium eingesetzt werden.
  • Es sollte jedoch auf der Hand liegen, dass der Halbleiterkörper 10 und seine dotierten Gebiete/Zonen aus einem beliebigen Halbleitermaterial hergestellt sein können, das zur Herstellung eines Halbleiterbauelements geeignet ist. Beispiele für solche Materialien umfassen elementare Halbleitermaterialien, wie zum Beispiel Silicium (Si) oder Germanium (Ge), Gruppe IV-Verbindungshalbleitermaterialien, wie zum Beispiel Siliciumkarbid (SiC) oder Siliciumgermanium (SiGe), binäre, ternäre oder quaternäre III-V-Halbleitermaterialien, wie zum Beispiel Galliumnitrid (GaN), Galliumarsenid (GaAs), Galliumphosphid (GaP), Indiumphosphid (InP), Indiumgalliumphosphid (InGaPa), Aluminiumgalliumnitrid (AlGaN), Aluminiumindiumnitrid (AlInN), Indiumgalliumnitrid (InGaN), Aluminiumgalliumindiumnitrid (AlGalnN) oder Indiumgalliumarsenidphosphid (InGaAsP), und binäre oder ternäre II-VI-Halbleitermaterialien, wie zum Beispiel Cadmiumtellurid (CdTe) und Quecksilbercadmiumtellurid (HgCdTe), um nur wenige zu nennen, ohne darauf beschränkt zu sein. Die vorstehend erwähnten Halbleitermaterialien werden auch als „Homoübergangshalbleitermaterialien“ bezeichnet. Beim Kombinieren zweier verschiedener Halbleitermaterialien wird ein Heteroübergangshalbleitermaterial gebildet. Beispiele für Heteroübergangshalbleitermaterialien umfassen Aluminiumgalliumnitrid (AlGaN)-Aluminiumgalliumindiumnitrid (AlGalnN), Indiumgalliumnitrid (InGaN)-Aluminiumgalliumindiumnitrid (AlGalnN), Indiumgalliumnitrid(InGaN)-Galliumnitrid (GaN), Aluminiumgalliumnitrid(AlGaN)-Galliumnitrid (GaN), Indiumgalliumnitrid(InGaN)-Aluminiumgalliumnitrid (AlGaN), Silicium-Siliciumkarbid (SixCl-x) und Silicium-SiGe-Heteroübergangshalbleitermaterialien, ohne darauf beschränkt zu sein. Für Anwendungen mit Leistungshalbleiterbauelementen werden zur Zeit hauptsächlich Si-, SiC-, GaAs- und GaN-Materialien verwendet.
  • Sich auf Raum beziehende Begriffe, wie zum Beispiel „unter“, „unterhalb“, „oberhalb“, „niedriger“, „über“, „oberer“, und dergleichen werden der Einfachheit der Beschreibung halber dazu verwendet, die Positionierung eines Elements relativ zu einem zweiten Element zu beschreiben. Diese Begriffe sollen zusätzlich zu Ausrichtungen, die von jenen, die in den Figuren veranschaulicht sind, verschiedenen sind, verschiedene Ausrichtungen des jeweiligen Bauelements mit einschließen. Ferner werden Begriffe, wie „erster“, „zweiter“ und dergleichen auch zum Beschreiben verschiedener Elemente, Gebiete, Abschnitte usw. verwendet und sollen ebenfalls nicht einschränkend sein. Gleiche Begriffe beziehen sich in der gesamten Beschreibung auf gleiche Elemente.
  • Wie hierin verwendet, sind die Begriffe „aufweisen“ „beinhalten“ „enthalten“ „umfassen“ „zeigen“ und dergleichen offene Begriffe und geben das Vorhandensein der angegebenen Elemente oder Merkmale an, schließen aber keine zusätzlichen Elemente oder Merkmale aus.

Claims (23)

  1. Leistungshalbleiterbauelement (1), umfassend: - einen Halbleiterkörper (10) mit einer Vorderseite (10-1), die mit einer ersten Lastanschlussstruktur (11) gekoppelt ist, und einer Rückseite (10-2), die mit einer zweiten Lastanschlussstruktur (12) gekoppelt ist; - eine Vorderseitenstruktur (14), die an der Vorderseite (10-1) angeordnet ist und zumindest teilweise in dem Halbleiterkörper (10) enthalten ist, wobei die Vorderseitenstruktur (14) ein aktives Vorderseitengebiet (15) definiert, das zum Leiten eines Laststroms zwischen der ersten Lastanschlussstruktur (11) und der zweiten Lastanschlussstruktur (12) in einem leitenden Zustand des Leistungshalbleiterbauelements (1) konfiguriert ist, wobei die Vorderseitenstruktur (14) einen ersten lateralen Randabschnitt (14-1), einen zweiten lateralen Randabschnitt (14-2) und einen ersten Eckabschnitt (14-7), der einen Übergang zwischen dem ersten lateralen Randabschnitt (14-1) und dem zweiten lateralen Randabschnitt (14-2) bildet, aufweist; - ein Drift-Gebiet (100) von einem ersten Leitfähigkeitstyp, das in dem Halbleiterkörper (10) enthalten ist und zum Führen des Laststroms konfiguriert ist; und - ein Rückseitenemittergebiet (103), das in dem Halbleiterkörper (10) in Kontakt mit dem zweiten Lastanschluss (12) angeordnet ist, wobei das Rückseitenemittergebiet (103) eine Nettodotierstoffkonzentration hat, die höher als eine Nettodotierstoffkonzentration des Drift-Gebiets (100) ist; wobei das Rückseitenemittergebiet (103) in einer vertikalen Projektion in einem ersten Abstand (d1) von dem ersten lateralen Randabschnitt (14-1) und/oder dem zweiten lateralen Randabschnitt (14-2) und in einem zweiten Abstand (d2) von dem ersten Eckabschnitt (14-7) lateral abschließt, wobei der zweite Abstand (d2) größer als erste Abstand (d1) ist, wobei sich eine Differenz zwischen dem zweiten Abstand (d2) und dem ersten Abstand (d1) auf mindestens eine Diffusionslänge von freien Ladungsträgern beläuft.
  2. Leistungshalbleiterbauelement (1), umfassend: - einen Halbleiterkörper (10) mit einer Vorderseite (10-1), die mit einer ersten Lastanschlussstruktur (11) gekoppelt ist, und einer Rückseite (10-2), die mit einer zweiten Lastanschlussstruktur (12) gekoppelt ist; - eine Vorderseitenstruktur (14), die an der Vorderseite (10-1) angeordnet ist und zumindest teilweise in dem Halbleiterkörper (10) enthalten ist, wobei die Vorderseitenstruktur (14) ein aktives Vorderseitengebiet (15) definiert, das zum Leiten eines Laststroms zwischen der ersten Lastanschlussstruktur (11) und der zweiten Lastanschlussstruktur (12) in einem leitenden Zustand des Leistungshalbleiterbauelements (1) konfiguriert ist, wobei die Vorderseitenstruktur (14) einen ersten lateralen Randabschnitt (14-1), einen zweiten lateralen Randabschnitt (14-2) und einen ersten Eckabschnitt (14-7), der einen Übergang zwischen dem ersten lateralen Randabschnitt (14-1) und dem zweiten lateralen Randabschnitt (14-2) bildet, aufweist; - ein Drift-Gebiet (100) von einem ersten Leitfähigkeitstyp, das in dem Halbleiterkörper (10) enthalten ist und zum Führen des Laststroms konfiguriert ist; und - ein Rückseitenemittergebiet (103), das in dem Halbleiterkörper (10) in Kontakt mit dem zweiten Lastanschluss (12) angeordnet ist, wobei das Rückseitenemittergebiet (103) eine Nettodotierstoffkonzentration hat, die höher als eine Nettodotierstoffkonzentration des Drift-Gebiets (100) ist; wobei das Rückseitenemittergebiet (103) in einer vertikalen Projektion in einem ersten Abstand (d1) von dem ersten lateralen Randabschnitt (14-1) und/oder dem zweiten lateralen Randabschnitt (14-2) und in einem zweiten Abstand (d2) von dem ersten Eckabschnitt (14-7) lateral abschließt, wobei der zweite Abstand (d2) größer als erste Abstand (d1) ist, wobei sich eine Differenz zwischen dem zweiten Abstand (d2) und dem ersten Abstand (d1) auf mindestens die Hälfte einer Vertikalerstreckung des Drift-Gebiets (100) beläuft.
  3. Leistungshalbleiterbauelement (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei der erste Abstand (d1) und der zweite Abstand (d2) beide positiv sind, und wobei sich der zweite Abstand (d2) auf mindestens das 1,5-fache des ersten Abstands (d1) beläuft.
  4. Leistungshalbleiterbauelement (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Betrag des ersten Abstands (d1) mindestens das 0,5-Fache einer Diffusionslänge von freien Ladungsträgern ist.
  5. Leistungshalbleiterbauelement (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste laterale Randabschnitt (14-1) und der zweite laterale Randabschnitt (14-2) gerade Randabschnitte sind.
  6. Leistungshalbleiterbauelement (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste laterale Randabschnitt (14-1) und der zweite laterale Randabschnitt (14-2) parallel zu entsprechenden lateralen Chiprändern (10-4, 10-5) des Halbleiterkörpers (10) verlaufen.
  7. Leistungshalbleiterbauelement (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste Eckabschnitt (14-7) eine abgerundete Ecke (14-7) ist.
  8. Leistungshalbleiterbauelement (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Leistungshalbleiterbauelement (1) eine Diode ist oder eine solche umfasst.
  9. Leistungshalbleiterbauelement (1) nach Anspruch 8, wobei die Vorderseitenstruktur (14) ein Anodengebiet von einem zweiten Leitfähigkeitstyp ist, der komplementär zu dem ersten Leitfähigkeitstyp ist, wobei das Anodengebiet in dem Halbleiterkörper (10) enthalten ist.
  10. Leistungshalbleiterbauelement (1) nach Anspruch 8 oder 9, wobei das Rückseitenemittergebiet (103) ein Kathodengebiet vom ersten Leitfähigkeitstyp ist.
  11. Leistungshalbleiterbauelement (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das Leistungshalbleiterbauelement (1) ein IGBT ist oder einen solchen umfasst.
  12. Leistungshalbleiterbauelement (1) nach Anspruch 11, wobei die Vorderseitenstruktur (14) ein Zellenfeld ist, das mehrere IGBT-Zellen (141) umfasst.
  13. Leistungshalbleiterbauelement (1) nach Anspruch 12, wobei das Zellenfeld (14) mehrere Gräben (144) umfasst, die jeweils durch ein Halbleitermesagebiet (107) von einem jeweiligen benachbarten Graben (144) des Zellenfelds (14) getrennt sind, und wobei eine laterale Erstreckung (t2, t3) der Halbleitermesagebiete (107) in der Nähe eines äußeren Rands des Zellenfelds (14) größer als eine laterale Erstreckung (t1) von Halbleitermesagebieten (107) in einem mittleren Teil des Zellenfelds (14) ist.
  14. Leistungshalbleiterbauelement (1) nach Anspruch 12 oder 14, wobei das Zellenfeld (14) mehrere Gräben (144) umfasst, die jeweils durch ein Halbleitermesagebiet (107) von einem benachbarten Graben (144) des Zellenfelds (14) getrennt sind, und wobei eine laterale Erstreckung (t3) der Halbleitermesagebiete (107) in der Nähe eines ersten Randabschnitts (14-7) größer als eine laterale Erstreckung (t2) von Halbleitermesagebieten in der Nähe des ersten und/oder zweiten lateralen Randabschnitts (14-1, 14-2) ist.
  15. Leistungshalbleiterbauelement (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 12 bis 15, wobei das Rückseitenemittergebiet (103) von einem zweiten Leitfähigkeitstyp ist, der zu dem ersten Leitfähigkeitstyp komplementär ist.
  16. Leistungshalbleiterbauelement (1) nach Anspruch 15, ferner umfassend ein zweites Rückseitengebiet (103-1) vom zweiten Leitfähigkeitstyp, wobei das zweite Rückseitengebiet (103-1) in Kontakt mit dem zweiten Lastanschluss (12) angeordnet ist und eine Nettodotierstoffkonzentration des zweiten Leitfähigkeitstyps aufweist, die geringer als die Nettodotierstoffkonzentration des zweiten Leitfähigkeitstyps des Rückseitenemittergebiets (103) ist.
  17. Leistungshalbleiterbauelement (1), umfassend: - einen Halbleiterkörper (10) mit einer Vorderseite (10-1), die mit einer ersten Lastanschlussstruktur (11) gekoppelt ist, und einer Rückseite (10-2), die mit einer zweiten Lastanschlussstruktur (12) gekoppelt ist; - eine Vorderseitenstruktur (14), die an der Vorderseite (10-1) angeordnet ist und zumindest teilweise in dem Halbleiterkörper (10) enthalten ist, wobei die Vorderseitenstruktur (14) ein Zellenfeld ist, das mehrere IGBT-Zellen (140) umfasst, wodurch ein aktives Vorderseitengebiet (15) definiert wird, das zum Leiten eines Laststroms zwischen der ersten Lastanschlussstruktur (11) und der zweiten Lastanschlussstruktur (12) in einem leitenden Zustand des Leistungshalbleiterbauelements (1) konfiguriert ist, wobei die Vorderseitenstruktur (14) Folgendes aufweist: eine Ausnehmung, die ein Pad-Gebiet (17) definiert, das zum Anordnen eines Kontaktpads an der Vorderseite (10-1) vorgesehen ist; einen dritten lateralen Randabschnitt (14-3), der sich neben dem Pad-Gebiet (17) erstreckt, einen vierten lateralen Randabschnitt (14-4), der sich neben dem Pad-Gebiet (17) erstreckt, und einen zweiten Eckabschnitt (14-8), der einen Übergang zwischen dem dritten lateralen Randabschnitt (14-3) und dem vierten lateralen Randabschnitt (14-4) bildet; - ein Drift-Gebiet (100) von einem ersten Leitfähigkeitstyp, das in dem Halbleiterkörper (10) enthalten ist und zum Führen des Laststroms konfiguriert ist; und - ein Rückseitenemittergebiet (103), das in dem Halbleiterkörper (10) in Kontakt mit dem zweiten Lastanschluss (12) angeordnet ist, wobei das Rückseitenemittergebiet (103) eine Nettodotierstoffkonzentration hat, die höher als eine Nettodotierstoffkonzentration des Drift-Gebiets (100) ist; wobei eine Überlappung des Pad-Gebiets (17) und des Rückseitenemittergebiets (103) in einer vertikalen Projektion in einem dritten Abstand (d3) von dem dritten lateralen Randabschnitt (14-3) und/oder dem vierten lateralen Randabschnitt (14-4) und in einem vierten Abstand (d4) von dem zweiten Eckabschnitt (14-8) lateral abschließt, wobei der vierte Abstand (d4) größer als der dritte Abstand (d3) ist.
  18. Leistungshalbleiterbauelement (1) nach Anspruch 17, wobei der dritte laterale Randabschnitt (14-3) und der vierte laterale Randabschnitt (14-4) zu entsprechenden lateralen Rändern eines Gate-Pads, das an der Vorderseite (10-1) des Halbleiterkörpers (10) in dem Pad-Gebiet (17) angeordnet ist, im Wesentlichen parallel verlaufen.
  19. Leistungshalbleiterbauelement (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das ein Feldstoppgebiet (100-1) umfasst, das in dem Drift-Gebiet (100) enthalten ist und Dotierstoffe vom ersten Leitfähigkeitstyp mit einer höheren Dotierstoffkonzentration als das sich außerhalb des Feldstoppgebiets (100-1) befindende Drift-Gebiet (100) aufweist, wobei das Feldstoppgebiet (100-1) unterhalb des ersten Eckabschnitts (14-7) Dotierstoffe umfasst, die mindestens ein tief gelegenes Energieniveau bereitstellen.
  20. Leistungshalbleiterbauelement (1) nach Anspruch 19, wobei sich das mindestens eine tief gelegene Energieniveau in einem Abstand von mindestens 160 meV von einer Leitungsbandkante befindet.
  21. Leistungshalbleiterbauelement (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Dotierstoffkonzentration von Dotierstoffen vom ersten Leitfähigkeitstyp innerhalb des Feldstoppgebiets (100-1) in einer vertikalen Projektion in der Nähe des Eckabschnitts (14-7) höher als in der Nähe sowohl des ersten lateralen Randabschnitts (14-1) als auch des zweiten lateralen Randabschnitts (14-2) ist.
  22. Leistungshalbleiterbauelement (1) nach Anspruch 21, wobei das Feldstoppgebiet (100-1) in der Nähe des ersten Eckabschnitts (14-7) Selen- und/oder Schwefeldotierstoffe umfasst.
  23. Leistungshalbleiterbauelement (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 20, wobei eine Dotierstoffkonzentration von Dotierstoffen vom ersten Leitfähigkeitstyp innerhalb des Feldstoppgebiets (100-1) in einer vertikalen Projektion in der Nähe des Eckabschnitts (14-7) geringer als in der Nähe sowohl des ersten lateralen Randabschnitts (14-1) als auch des zweiten lateralen Randabschnitts (14-2) ist.
DE102018111939.9A 2018-05-17 2018-05-17 Leistungshalbleiterbauelement Active DE102018111939B4 (de)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102018111939.9A DE102018111939B4 (de) 2018-05-17 2018-05-17 Leistungshalbleiterbauelement
US16/413,815 US10868159B2 (en) 2018-05-17 2019-05-16 Power semiconductor device
CN201910414123.2A CN110504304A (zh) 2018-05-17 2019-05-17 功率半导体器件

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102018111939.9A DE102018111939B4 (de) 2018-05-17 2018-05-17 Leistungshalbleiterbauelement

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE102018111939A1 DE102018111939A1 (de) 2019-11-21
DE102018111939B4 true DE102018111939B4 (de) 2019-12-05

Family

ID=68419186

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102018111939.9A Active DE102018111939B4 (de) 2018-05-17 2018-05-17 Leistungshalbleiterbauelement

Country Status (3)

Country Link
US (1) US10868159B2 (de)
CN (1) CN110504304A (de)
DE (1) DE102018111939B4 (de)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11081554B2 (en) * 2017-10-12 2021-08-03 Semiconductor Components Industries, Llc Insulated gate semiconductor device having trench termination structure and method

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050035405A1 (en) 2003-07-07 2005-02-17 Infineon Technologies Ag Vertical power semiconductor component

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5448083A (en) * 1991-08-08 1995-09-05 Kabushiki Kaisha Toshiba Insulated-gate semiconductor device
JP3906181B2 (ja) * 2003-05-26 2007-04-18 株式会社東芝 電力用半導体装置
US8008734B2 (en) * 2007-01-11 2011-08-30 Fuji Electric Co., Ltd. Power semiconductor device
DE102015102136B4 (de) * 2015-02-13 2021-09-30 Infineon Technologies Austria Ag Halbleiterbauelemente und ein verfahren zum bilden eines halbleiterbauelements

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050035405A1 (en) 2003-07-07 2005-02-17 Infineon Technologies Ag Vertical power semiconductor component

Also Published As

Publication number Publication date
CN110504304A (zh) 2019-11-26
US10868159B2 (en) 2020-12-15
DE102018111939A1 (de) 2019-11-21
US20190355841A1 (en) 2019-11-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102012100349B4 (de) Halbleiterbauelement und IGBT mit integrierter Freilaufdiode
DE102015213630B4 (de) Halbleitervorrichtung, welche eine Zone mit einer verkleinerten Bandlücke aufweist
DE102016125879B3 (de) Halbleitervorrichtung mit einer IGBT-Region und einer nicht schaltbaren Diodenregion
DE102016112019B4 (de) Leistungshalbleitervorrichtung mit vollständig verarmten Kanalregionen und Verfahren zum Betreiben einer Leistungshalbleitervorrichtung
DE102015110112A1 (de) Ladungskompensationsstruktur und entsprechende fertigung
DE102016219020B4 (de) Leistungshalbleitervorrichtung und Verfahren zum Bearbeiten einer Leistungshalbleitervorrichtung
DE102016112721A1 (de) n-Kanal-Leistungshalbleitervorrichtung mit p-Schicht im Driftvolumen
DE102016112016A1 (de) Leistungshalbleiter mit vollständig verarmten Kanalregionen
DE102016111844A1 (de) Leistungshalbleitervorrichtung
DE102016112020B4 (de) Leistungshalbleitervorrichtung mit vollständig verarmten Kanalregionen
DE102018100237B4 (de) Leistungshalbleiterbauelement mit dU/dt Steuerbarkeit und Verfahren zum Herstellen eines Leistungshalbleiterbauelements
DE102016112018A1 (de) Leistungshalbleitervorrichtung mit vollständig verarmten Kanalregionen
DE102018119512B4 (de) Nadelzellengraben-MOSFET
DE102016120301A1 (de) Leistungshalbleitervorrichtungs-Abschlussstruktur
DE102018107417A1 (de) Nadelzellengraben-MOSFET
DE102018111939B4 (de) Leistungshalbleiterbauelement
DE102017128241B3 (de) Layout für einen Nadelzellengraben-MOSFET und Verfahren zu dessen Verarbeitung
DE102019111786A1 (de) Leistungshalbleitervorrichtung und Verfahren
DE102015120210B4 (de) Leistungshalbleitertransistor mit vergrößerter bipolarer Verstärkung
DE102016117723A1 (de) Diodenstruktur eines Leistungshalbleiterbauelements
DE102021125271A1 (de) LeistungshalbleitervorrichtungVerfahren zur Herstellung einer Leistungshalbleitervorrichtung
DE102018132236B4 (de) Leistungshalbleiterbauelement und Verfahren zu dessen Herstellung
DE102019103899A1 (de) Leistungshalbleiterbauelement und Verfahren zur Verarbeitung eines Leistungshalbleiterbauelements
DE102019109502A1 (de) Rückwärts sperrende Leistungshalbleitervorrichtung und Verfahren zur Verarbeitung einer rückwärts sperrenden Leistungshalbleitervorrichtung
DE102018132237A1 (de) Leistungshalbleitervorrichtung

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R016 Response to examination communication
R018 Grant decision by examination section/examining division
R020 Patent grant now final
R082 Change of representative