DE102018116332B4 - Leistungshalbleitervorrichtung - Google Patents

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Abstract

Leistungshalbleitervorrichtung, aufweisend:ein Halbleitersubstrat (110), das einen zentralen Bereich, der ein aktives Gebiet (103) der Halbleitervorrichtung (100) definiert, und einen Peripheriebereich zwischen dem zentralen Bereich und einem lateralen Rand (105) des Halbleitersubstrats (110) aufweist, wobei der Peripheriebereich ein Randabschlussgebiet (104) der Halbleitervorrichtung (100) definiert;mehrere nichtmetallische Elektroden (120), die sich in dem Randabschlussgebiet (104) auf einer Vorderseite (111) des Halbleitersubstrats (110) erstrecken, wobei die mehreren nichtmetallischen Elektroden (120) wenigstens drei nichtmetallische Elektroden (120) aufweisen, die voneinander beabstandet sind, wobei eine der nichtmetallischen Elektroden (120) eine innere nichtmetallische Elektrode (121) mit einem Innenrand ist und eine andere der nichtmetallischen Elektroden (120) eine äußere nichtmetallische Elektrode (124) mit einem Außenrand ist, wobei der kürzeste Abstand zwischen dem Innenrand der inneren nichtmetallischen Elektrode (121) und dem Außenrand der äußeren nichtmetallischen Elektrode (124) als ein Abstand p definiert ist;eine elektrisch isolierende untere Schicht (130), die zwischen dem Halbleitersubstrat (110) und den mehreren nichtmetallischen Elektroden (120) angeordnet ist;wobei jede der nichtmetallischen Elektroden (120, 121, 122, 123, 124) elektrisch mit einem jeweiligen Dotierungsgebiet (160, 161, 162, 163, 164) des Halbleitersubstrats (110) durch wenigstens zwei jeweilige metallische Stopfen (140, 141, 142, 143, 144) verbunden ist, die sich jeweils durch eine jeweilige erste Öffnung (131) erstrecken, die in der elektrisch isolierenden unteren Schicht (130) gebildet ist, wobei der kürzeste Abstand d zwischen zwei beliebigen der metallischen Stopfen (141, 142) unterschiedlicher nichtmetallischer Elektroden (120, 121, 122, 123, 124) größer als der Abstand p ist; undeine elektrisch isolierende Deckschicht (133) auf und in Kontakt mit einer oberen Oberfläche der mehreren nichtmetallischen Elektroden (120, 121, 122).

Description

  • Technisches Gebiet
  • Hier beschriebene Ausführungsformen betreffen Leistungshalbleitervorrichtungen mit einer reduzierten Metallabdeckung in dem Randabschlussgebiet.
  • Hintergrund
  • Leistungshalbleitervorrichtungen können rauen Bedingungen ausgesetzt werden. Zum Beispiel können industrielle Leistungsmodule, die Leistungshalbleitervorrichtungen umfassen, bei manchen Anwendungen sich ändernden Umgebungsaussetzungsbedingungen ausgesetzt werden. Veranschaulichende Beispiele sind ein Einsatz von Leistungshalbleitervorrichtungen an Standorten für erneuerbare Wind- oder Solaranwendungen, die nicht wettergeschützt sind. In solche Fällen müssen Kunden die Leistungsmodule, wie etwa Wechselrichter, in einer rauen Umgebung mit hoher Feuchtigkeit installieren. Manche Kunden wünschen gegenüber Feuchtigkeit robuste Produkte, weil sie ihre Anwendungssysteme nicht vor diesen Umgebungsbedingungen schützen wollen, oder nicht dazu in der Lage sind.
  • Striktere Zuverlässigkeitseignungstests, wie etwa High Voltage High Humidity High Temperature Reverse Bias (HV-H3TRB - Vorspannung in Sperrrichtung bei hoher Spannung, hoher Feuchtigkeit, hoher Temperatur) kann zum Qualifizieren von Technologien oder Produkten zur Verwendung in feuchter Umgebung verwendet werden. Um diese Tests zu bestehen, muss die Leistungshalbleitervorrichtung für viele Jahre angemessen vor Umgebungsbedingungen geschützt sein, da Leistungshalbleitervorrichtungen für eine lange Zeit installiert werden.
  • Die US 2008 / 0 169 526 A1 beschreibt eine Randstruktur eines Halbleiterbauelements mit einer Vielzahl von konzentrisch angeordneten p-Guard-Ringen. Die DE 197 41 167 A1 beschreibt eine Randstruktur eines Halbleiterbauelements mit einer Vielzahl von Feldplatten. Die US 2014 / 0 197 476 A1 und die US 2017 / 0 271 440 A1 beschreiben ebenfalls Randstrukturen. Aus der US 9 530 836 B2 ist eine Randstruktur eines Halbleiterbauelements mit Guard-Ringen und Feldplatten bekannt, die elektrisch miteinander in Verbindung stehen. In Anbetracht des Obigen besteht ein Bedarf an weiterer Verbesserung.
  • Kurzdarstellung
  • Gemäß einer Ausführungsform weist eine Leistungshalbleitervorrichtung ein Halbleitersubstrat auf, das einen zentralen Bereich, der ein aktives Gebiet der Halbleitervorrichtung definiert, und einen Peripheriebereich zwischen dem zentralen Bereich und einen lateralen Rand des Halbleitersubstrats aufweist, wobei der Peripheriebereich ein Randabschlussgebiet der Halbleitervorrichtung definiert. Mehrere nichtmetallische Elektroden erstrecken sich in dem Randabschlussgebiet auf einer Vorderseite des Halbleitersubstrats, wobei die mehreren nichtmetallischen Elektroden wenigstens drei nichtmetallische Elektroden aufweisen, die jeweils voneinander beabstandet sind, wobei eine der nichtmetallischen Elektroden eine innere nichtmetallische Elektrode mit einem Innenrand ist und eine andere der nichtmetallischen Elektroden eine äußere nichtmetallische Elektrode mit einem Außenrand ist, wobei der kürzeste Abstand zwischen dem Innenrand der inneren nichtmetallischen Elektrode und dem Außenrand der äußeren nichtmetallischen Elektrode als ein Abstand p definiert ist. Eine elektrisch isolierende untere Schicht ist zwischen dem Halbleitersubstrat und den mehreren nichtmetallischen Elektroden angeordnet. Jede der nichtmetallischen Elektroden ist elektrisch mit einem jeweiligen Dotierungsgebiet des Halbleitersubstrats durch wenigstens zwei jeweilige metallische Stopfen verbunden, die sich jeweils durch eine jeweilige erste Öffnung hindurch erstrecken, die in der elektrisch isolierenden unteren Schicht gebildet ist, wobei der kürzeste Abstand d zwischen zwei beliebigen der metallischen Stopfen unterschiedlicher nichtmetallischer Elektroden größer als der Abstand p ist. Eine elektrisch isolierende Deckschicht befindet sich auf und in Kontakt mit einer oberen Oberfläche der mehreren nichtmetallischen Elektroden.
  • Gemäß einer Ausführungsform weist eine Leistungshalbleitervorrichtung ein Halbleitersubstrat mit einem zentralen Bereich, der ein aktives Gebiet der Halbleitervorrichtung definiert, und einem Peripheriebereich zwischen dem zentralen Bereich und einen lateralen Rand des Halbleitersubstrats auf, wobei der Peripheriebereich ein Randabschlussgebiet der Halbleitervorrichtung definiert, wobei das Randabschlussgebiet gerade Bereiche (Teile) und gekrümmte Bereiche (Teile) aufweist. Mehrere nichtmetallische Elektroden sind in dem Randabschlussgebiet auf einer Vorderseite des Halbleitersubstrats gebildet, wobei sich die mehreren nichtmetallischen Elektroden in den geraden Bereichen (Teilen) und den gekrümmten Bereichen (Teilen) des Randabschlussgebiets erstrecken. Eine elektrisch isolierende untere Schicht ist zwischen dem Halbleitersubstrat und den mehreren nichtmetallischen Elektroden angeordnet. Jede der mehreren nichtmetallischen Elektroden ist durch einen jeweiligen metallischen Stopfen elektrisch mit einem jeweiligen Dotierungsgebiet verbunden, das in dem Halbleitersubstrat in dem Randabschlussgebiet gebildet ist, wobei wenigstens einer der metallischen Stopfen von jeder der nichtmetallischen Elektroden in einem beliebigen der geraden Bereiche (Teile) des Randabschlussgebiets gebildet ist. Eine elektrisch isolierende Deckschicht befindet sich auf und in Kontakt mit einer oberen Oberfläche der mehreren nichtmetallischen Elektroden. Die jeweiligen metallischen Stopfen sind innerhalb eines jeweiligen geraden Bereichs des Randabschlussgebiets in einem gemeinsamen Abstand verteilt, der größer als ein kürzester Abstand p des innersten Randes und eines äußersten Randes der nichtmetallischen Elektroden ist.
  • Gemäß einer Ausführungsform weist eine Leistungshalbleitervorrichtung ein Halbleitersubstrat auf, das einen zentralen Bereich, der ein aktives Gebiet der Halbleitervorrichtung definiert, und einen Peripheriebereich zwischen dem zentralen Bereich und einen lateralen Rand des Halbleitersubstrats aufweist, wobei der Peripheriebereich ein Randabschlussgebiet der Halbleitervorrichtung definiert. Wenigstens eine innere nichtmetallische Elektrode weist einen Innenrand auf und wenigstens eine äußere nichtmetallische Elektrode weist einen Außenrand auf, wobei der kürzeste Abstand zwischen dem Innenrand der inneren nichtmetallischen Elektrode und dem Außenrand der äußeren nichtmetallischen Elektrode als ein Abstand p definiert ist, und wobei die innere nichtmetallische Elektrode und die äußere nichtmetallische Elektrode voneinander getrennt und beabstandet sind. Eine elektrisch isolierende untere Schicht ist zwischen dem Halbleitersubstrat und den nichtmetallischen Elektroden angeordnet. Die nichtmetallischen Elektroden sind elektrisch mit jeweiligen Dotierungsgebieten des Halbleitersubstrats durch wenigstens fünf jeweilige metallische Stopfen verbunden, die sich jeweils durch eine jeweilige erste Öffnung hindurch erstrecken, die in der elektrisch isolierenden unteren Schicht gebildet ist, wobei der kürzeste Abstand d zwischen zwei beliebigen der metallischen Stopfen größer als der Abstand p ist. Eine elektrisch isolierende Deckschicht befindet sich auf und in Kontakt mit einer oberen Oberfläche der nichtmetallischen Elektroden.
  • Zusätzliche Merkmale und Vorteile werden für einen Fachmann bei der Lektüre der folgenden ausführlichen Beschreibung und bei der Betrachtung der begleitenden Zeichnungen ersichtlich.
  • Figurenliste
  • Die Komponenten in den Figuren sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu, stattdessen wird Wert auf eine Veranschaulichung der Prinzipien der Erfindung gelegt. Darüber hinaus bezeichnen in den Figuren gleiche Bezugszeichen entsprechende Teile. In den Zeichnungen gilt:
    • 1 veranschaulicht eine Draufsicht auf ein Halbleitersubstrat einer Halbleitervorrichtung gemäß einer Ausführungsform.
    • 2 veranschaulicht einen vergrößerten Teil aus 1.
    • 3A und 3B veranschaulichen eine Querschnittsansicht entlang jeweiliger Linien, die in 2 angegeben sind.
    • 4 veranschaulicht eine Draufsicht auf einen metallischen Stopfen.
    • 5A und 5B veranschaulichen eine Querschnittsansicht entlang jeweiliger Linien, die in 4 angegeben sind.
    • 6 veranschaulicht einen vergrößerten Teil des Randabschlussgebiets gemäß einer Ausführungsform.
    • 7 veranschaulicht eine Draufsicht auf ein Halbleitersubstrat einer Halbleitervorrichtung gemäß einer Ausführungsform.
    • 8 veranschaulicht einen Teil des Randabschlussgebiets mit nichtmetallischen Elektroden und einem Kanalstopper, der keinen aus Metall gefertigten Kanalstopperring einsetzt.
  • Ausführliche Beschreibung
  • In der folgenden ausführlichen Beschreibung wird auf die beiliegenden Zeichnungen Bezug genommen, die einen Teil hiervon bilden und in denen als Veranschaulichung spezielle Ausführungsformen gezeigt sind, in denen die Erfindung praktiziert werden kann. In dieser Hinsicht wird Richtungsterminologie, wie etwa „Oberseite“, „Unterseite“, „Vorderseite“, „Rückseite“, „vorderer“, „hinterer“, „lateral“, „vertikal“, „unter“, „unterhalb“, „unterer“, „über“, „oberer“ usw. unter Bezugnahme auf die Orientierung der beschriebenen Figur(en) verwendet. Weil Komponenten von Ausführungsformen in einer Reihe verschiedener Orientierungen positioniert sein können, wird die Richtungsterminologie zum Zweck der Veranschaulichung verwendet und ist in keinerlei Weise beschränkend. Es versteht sich, dass andere Ausführungsformen genutzt und strukturelle oder logische Änderungen vorgenommen werden können, ohne vom Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Die folgende ausführliche Beschreibung ist deshalb nicht in einem beschränkenden Sinn zu verstehen und der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung wird durch die beiliegenden Ansprüche definiert. Die beschriebenen Ausführungsformen verwenden eine spezifische Sprache, die nicht als den Schutzumfang der angehängten Ansprüche beschränkend ausgelegt werden soll.
  • Wie hier verwendet, sind die Begriffe „aufweisend“, „enthaltend“, „beinhaltend“, „umfassend“ und dergleichen offene Begriffe, die das Vorhandensein angegebener Elemente oder Merkmale anzeigen, die aber zusätzliche Elemente oder Merkmale nicht ausschließen.
  • In dieser Beschreibung wird eine zweite Oberfläche eines Halbleitersubstrats als durch die untere oder Rückseitenoberfläche gebildet betrachtet, während eine erste Oberfläche als durch die obere, vordere oder Hauptoberfläche des Halbleitersubstrats gebildet betrachtet wird. Die Begriffe „oberhalb“ und „unterhalb“, wie sie in dieser Beschreibung verwendet werden, beschreiben daher eine relative Lage eines strukturellen Merkmals gegenüber einem anderen strukturellen Merkmal unter Berücksichtigung dieser Orientierung.
  • Die Ausdrücke „elektrische Verbindung“ und „elektrisch verbunden“ beschreiben eine ohmsche Verbindung zwischen zwei Elementen.
  • Die unten beschriebenen Ausführungsformen verweisen auf eine Leistungshalbleitervorrichtung, d. h. eine Leistungshalbleitervorrichtung, die zum Schalten und Sperren großer Ströme und Spannungen in der Lage ist. Die Leistungshalbleitervorrichtung wird nachfolgend einfach als eine Leistungsvorrichtung bezeichnet.
  • Ein Leistungshalbleitermodul beinhaltet typischerweise wenigstens zwei Leistungsvorrichtungen, die verbunden sind, um einen Schaltkreis zu bilden. Ein beispielhaftes Beispiel ist ein Brückenschaltkreis zum Steuern eines Elektromotors.
  • 1 veranschaulicht eine Draufsicht auf eine Vorderseite 111 des Halbleitersubstrats 110 einer Leistungsvorrichtung 100 gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen. Das Halbleitersubstrat 110 kann aus einem beliebigen Halbleitermaterial gefertigt werden, das zum Herstellen von Halbleiterkomponenten geeignet ist. Beispiele für solche Materialien beinhalten unter anderem elementare Halbleitermaterialien, wie etwa Silicium (Si), Gruppe-IV-Verbindungshalbleitermaterialien, wie etwa Siliciumcarbid (SiC), und binäre III-V-Halbleitermaterialien, wie etwa Galliumnitrid (GaN). Wenn zwei verschiedene Halbleitermaterialien kombiniert werden, wird ein Heteroüberganghalbleitermaterial gebildet. Beispiele für Heteroüberganghalbleitermaterialien beinhalten unter anderem Silicium(SixC1-x)- und SiGe-Heteroüberganghalbleitermaterial. Für Leistungshalbleiter werden zurzeit hauptsächlich Si-, SiC- und GaN-Materialien verwendet. Bei Ausführungsbeispielen ist das Halbleitersubstrat 110 Si, ohne darauf beschränkt zu sein.
  • Das Halbleitersubstrat 110 beinhaltet einen großen zentralen Bereich, der ein aktives Gebiet 103 der Leistungsvorrichtung definiert. Ein Randabschlussgebiet 104 ist in einem Peripheriebereich des Halbleitersubstrats 110 zwischen dem aktiven Gebiet 103 und einen lateralen Rand 105 des Halbleitersubstrats 110 gebildet.
  • Das aktive Gebiet 103 der Halbleitervorrichtung 100 beschreibt jenes Gebiet einer Halbleitervorrichtung, das zum Steuern des Laststroms durch die Halbleitervorrichtung gestaltet ist. Zum Beispiel beinhaltet ein Leistung-FET (Leistungsfeldeffekttransistor) mehrere sogenannte aktive Transistorzellen, die alle innerhalb des aktiven Gebiets 103 angeordnet sind. Die aktiven Transistorzellen können leitfähig gemacht werden, wenn eine geeignete Spannung an die Gateelektroden der aktiven Transistorzellen angelegt wird. Ansonsten sperren die aktiven Transistorzellen die angelegte Spannung.
  • Im Unterschied dazu ist das Randabschlussgebiet 104 zum Handhaben des großen elektrischen Feldes bereitgestellt, das zwischen der Vorderseite 111 und einer nicht gezeigten Rückseite des Halbleitersubstrats 110 auftritt. Während eines Sperrmodus der Leistungsvorrichtung 100 tritt ein großer Spannungsabfall zwischen der Vorderseite 111 und der Rückseite des Halbleitersubstrats 110 auf. Die Dicke des Halbleitersubstrats 110 und seine Dotierung sind dazu angepasst, der großen Spannung zu widerstehen. Jedoch kann der laterale Rand 105 des Halbleitersubstrats 110 typischerweise hohe Sperrspannungen zum Beispiel aufgrund von Kristalldefekten an dem lateralen Rand 105 nicht aushalten. Das Randabschlussgebiet 104 ist daher dazu bereitgestellt, sicherzustellen, dass die elektrische Feldstärke an dem lateralen Rand 105 während des Sperrmodus erheblich reduziert wird, so dass kein Durchbruch auftritt.
  • Unterschiedliche Maßnahmen sind zum Reduzieren der elektrischen Feldstärke in dem Randabschlussgebiet 104 vorgeschlagen. Eine beispielhafte Maßnahme ist die Verwendung von sogenannten Feldringen in Kombination mit Feldplatten, die eine ringartige Form aufweisen und so gebildet sind, dass sie das aktive Gebiet 103 umgeben. Die Feldringe sind Dotierungsgebiete, die in dem Halbleitersubstrat 110 in dem Randabschlussgebiet 104 gebildet sind. Die Feldplatten sind Elektroden, die oberhalb der und in ohmscher Verbindung mit den Feldringen gebildet sind. 2 zeigt einen Teil des Randabschlussgebiets 104 der Ausführungsform aus 1, das sechs Feldringe 161 bis 166 und sechs Feldplatten 121 bis 126 beinhaltet. Jede der Feldplatten 121 bis 126 und jeder der Feldringe 161 bis 166 umgibt das aktive Gebiet 103 bei Betrachtung in einer Ebenenprojektion auf die Vorderseite 111 des Halbleitersubstrats 110 vollständig. Die Feldplatten 121 bis 126 und die Feldringe 161 bis 166 weisen einen zunehmenden Abstand von dem aktiven Gebiet 103 auf. Daher sind der erste Feldring 161 und die erste Feldplatte 121 am nächsten zu dem aktiven Gebiet 103 angeordnet, während der sechste Feldring 166 und die sechste Feldplatte 166 am weitesten von dem aktiven Gebiet 103 entfernt und am nächsten zu dem lateralen Rand 105 angeordnet sind.
  • Gemäß einer Ausführungsform bildet jede der Feldplatten 121 bis 126 eine jeweilige nichtmetallische Elektrode. Jede der nichtmetallischen Elektroden 121 bis 126 ist von ihrer benachbarten nichtmetallischen Elektrode getrennt und beabstandet. Zum Beispiel befinden sich die nichtmetallischen Elektroden 121 bis 126 möglicherweise nicht in ohmscher Verbindung miteinander, so dass jede während eines Betriebs der Leistungshalbleitervorrichtung auf einem unterschiedlichen elektrischen Potential liegen kann.
  • Bei der in 1 und 2 gezeigten vorliegenden Ausführungsform ist die Anzahl an Feldringen und Feldplatten sechs. Dies ist jedoch nur eine beispielhafte Anzahl und die Anzahl an Feldringen und Feldplatten kann in Abhängigkeit von der Nennsperrspannung der Leistungsvorrichtung 100 höher oder niedriger als sechs sein. Gemäß einer Ausführungsform kann die Anzahl an Feldplatten, d. h. die Anzahl an nichtmetallischen Elektroden, wenigstens zwei, insbesondere wenigstens drei oder wenigstens vier sein.
  • Gemäß einer Ausführungsform können die nichtmetallischen Elektroden 120 eine ringartige Form aufweisen und das aktive Gebiet 103 bei Betrachtung in einer Ebenenprojektion auf eine Vorderseite 111 des Halbleitersubstrats 110 vollständig umgeben.
  • Wie in 1 veranschaulicht, kann das Randabschlussgebiet 104 gerade Teile 106 und gekrümmte Teile 107, die die geraden Teile 106 an den jeweiligen Ecken des Halbleitersubstrats 110 verbinden, beinhalten. Jede der Feldplatten 120 und der Feldringe 160 kann auch gerade Teile und gekrümmte Teile beinhalten, die in den jeweiligen geraden Teilen 106 und den gekrümmten Teilen 107 des Randabschlussgebiets angeordnet sind.
  • 2 zeigt einen vergrößerten Abschnitt, der in 1 mit „2“ markiert ist, eines geraden Teils 106 des Randabschlussgebiets 104 mit jeweiligen geraden Teilen der Feldplatten und der Feldringe.
  • Wie in 2 veranschaulicht, können die Feldplatten 120 eng voneinander beabstandet sein. Jede der Feldplatten 120 kann auf einem unterschiedlichen elektrischen Potential liegen, wenn sich die Leistungsvorrichtung in dem Sperrmodus befindet. Dies bedeutet, dass ein Spannungsabfall zwischen angrenzenden Feldplatten auftritt, was zu einer elektrischen Feldverteilung in lateraler Richtung von dem aktiven Gebiet 103 zu dem lateralen Rand 105 führt. Zum Beispiel können Hydroxid(OH-)- und Hydronium(H3O+)- oder Wasserstoff(H+)-lonen von selbstionisiertem oder zersetztem Wasser, die in Isolationsschichten oder Passivierungsschichten absorbiert werden können, die das Halbleitersubstrat 110 einkapseln, unter dem Einfluss des lateralen elektrischen Feldes migrieren. Die migrierenden Ionen können einen pH-Gradienten erzeugen, der eine Korrosion der aus Metall gebildeten Feldplatten initiieren kann. Die Korrosion kann in der Anwesenheit von weiteren Verunreinigungen, wie etwa Na+-, K+- oder Cl--Ionen, die während der Herstellung der Leistungshalbleitervorrichtung, dem Zusammenbauprozess und/oder Modulgehäuseprozessen unvermeidbar auftreten, verstärkt werden.
  • Eine Migration von Ionen wird insbesondere in Hochspannungsvorrichtungen verstärkt, wie etwa in Leistungsvorrichtungen für Nennspannungen von zum Beispiel 1200 V. Falls solche Leistungsvorrichtungen Zuverlässigkeitseignungstests, wie etwa dem HV-H3TRB-Test, unterzogen werden, tritt eine erhebliche Migration von Ionen auf, was zu einer verstärkten Korrosion von metallbasierten Feldplatten führt. Die erhöhte Korrosion der metallbasierten Feldplatten kann schließlich zu einer Fehlfunktion der Leistungsvorrichtung führen, wenn die Leistungsvorrichtung nicht mehr dazu in der Lage ist, der Nennsperrspannung zu widerstehen.
  • Zusätzlich zu der initiierten Migration von selbstionisierten Wassermolekülen kann das hohe elektrische Feld auch eine zusätzliche Ionisierung oder Zersetzung von Wasser einleiten, was dementsprechend zu einer weiteren Migration und Zunahme des pH-Gradienten führt.
  • Zusätzlich zu der Zersetzung von Wasser wird die Migration von bereits vorhandenen Metallionenverunreinigungen durch positiv vorgespannte Elektroden (z. B. IGBT-Kollektor, Diodenkathode) gefördert, wodurch mobile Metallionen freigesetzt werden, die dann in Elektrolyten, wie etwa festen Elektrolyten, migrieren, um sich an der negativ vorgespannten Elektrode (z. B. IGBT-Emitter, Diodenanode) abzusetzen. Die abgesetzten Metallionen können dendritische Strukturen an den negativ vorgespannten Elektroden bilden, die zu lokal verstärkten elektrischen Feldern führen.
  • Um eine Korrosion in dem Randabschlussgebiet 104 zu vermeiden oder wenigstens erheblich zu reduzieren, können gemäß einer Ausführungsform nichtmetallische Elektroden 120 als zum Beispiel Feldplatten verwendet werden. Um eine zuverlässige ohmsche Verbindung zwischen der jeweiligen nichtmetallischen Elektrode und dem jeweiligen Feldring bereitzustellen, werden kleine metallische Stopfen verwendet, die eine lokale und verbesserte ohmsche Verbindung bereitstellen. Die Metallstopfen 140 sind in einem erheblichen Abstand voneinander verteilt, so dass das elektrische Feld, das zwischen Metallstopfen 140 angrenzender nichtmetallischer Elektroden gebildet wird, aufgrund des vergrößerten Abstands erheblich reduziert wird.
  • Gemäß einer Ausführungsform erstrecken sich mehrere nichtmetallische Elektroden 120 in das Randabschlussgebiet 104 auf der Vorderseite 111 des Halbleitersubstrats 110. Die mehreren nichtmetallischen Elektroden 120 beinhalten eine innere nichtmetallische Elektrode 121 und eine äußere nichtmetallische Elektrode 126. Die nichtmetallischen Elektroden 120 können eine Gruppe von Feldplatten 120 mit wenigstens einer inneren nichtmetallischen Elektrode (einer innersten Feldplatte) 121 und wenigstens einer äußeren nichtmetallischen Elektrode (einer äußersten Feldplatte) 126 bilden. Der Ausdruck „innere“ und „äußere“ ist relativ zu dem aktiven Gebiet 103 und dem äußeren Rand 105 definiert. Ein Element, das bei einer äußeren Position gegenüber einem anderen Element positioniert ist, ist näher an dem Außenrand 105 als das andere Element angeordnet.
  • Wenn allgemein auf nichtmetallische Elektroden verwiesen wird, wird das Bezugszeichen 120 verwendet. Die nichtmetallischen Elektroden 120 können wenigstens eine innere und eine äußere nichtmetallische Elektrode 121, 122 beinhalten. Bei manchen Ausführungsformen beinhalten die nichtmetallischen Elektroden 120 zwei, drei, vier oder sechs nichtmetallische Elektroden 121 bis 126. Wenn auf eine spezielle nichtmetallische Elektrode Bezug genommen wird, wird das jeweilige Bezugszeichen verwendet.
  • Wie in 2 veranschaulicht, weist die innere nichtmetallische Elektrode 121 der Gruppe der Feldplatten 120 einen inneren, oder innersten, Rand 121a auf. Die äußere nichtmetallische Elektrode 126 der Gruppe der Feldplatten 120 weist einen äußeren, oder äußersten, Rand 126b auf. Jede der nichtmetallischen Elektroden 121 bis 126 weist einen inneren und einen äußeren Rand auf. Der kürzeste Abstand zwischen dem inneren Rand 121a der innersten nichtmetallische Elektrode 121 der Gruppe der Feldplatten und dem äußeren Rand 126b der äußersten nichtmetallischen Elektrode 126 der Gruppe der Feldplatten ist als ein Abstand p definiert.
  • Bei der vorliegenden Ausführungsform beinhaltet die Leistungsvorrichtung eine Gruppe von Feldplatten 120. Optional kann die Leistungsvorrichtung auch eine Kanalstopperelektrode 128 beinhalten, die zwischen der äußersten Feldplatte 126 und dem äußeren Rand 105 angeordnet ist. Die Kanalstopperelektrode 128 kann auch eine nichtmetallische Elektrode sein und wird auch als Polysiliciumring bezeichnet, falls das Hauptmaterial der Kanalstopperelektrode 128 Polysilicium ist. Falls eine Kanalstopperelektrode 128 vorhanden ist, kann der Abstand p auch als der kürzeste Abstand zwischen dem Innenrand 121a der innersten Feldplatte 121 und einem Außenrand 128b der Kanalstopperelektrode 128 definiert werden. Die Kanalstopperelektrode 128 weist auch einen Innenrand 128a auf, der dem Außenrand 126b der äußersten Feldplatte 126 zugewandt ist.
  • Die Leistungsvorrichtung beinhaltet ferner eine elektrisch isolierende untere Schicht 130 zwischen dem Halbleitersubstrat 110 und den mehreren nichtmetallischen Elektroden 120. Jede der ersten und zweiten nichtmetallischen Elektrode 121, 122 ist durch einen jeweiligen metallischen Stopfen 141, 142, der sich durch eine jeweilige erste Öffnung 131 erstreckt, die in der elektrisch isolierenden unteren Schicht 130 gebildet ist, elektrisch mit einem jeweiligen Dotierungsgebiet 161, 162 des Halbleitersubstrats 110 verbunden. Der kürzeste Abstand d zwischen den metallischen Stopfen 141, 142 ist wenigstens zweimal so groß wie der Abstand p zwischen dem inneren Rand 121a der innersten nichtmetallischen Elektrode 121 der Gruppe der Feldplatten und dem äußeren Rand 126b der äußersten nichtmetallischen Elektrode 126 der Gruppe der Feldplatten 120. Die Dotierungsgebiete 161, 162 bilden bei der vorliegenden Ausführungsform jeweilige Feldringe. Zum Beispiel können die Dotierungsgebiete 161, 162 vom p-Typ sein und jeweilige pn-Übergänge mit umgebenden Teilen des Halbleitersubstrats 110 bilden. Typischerweise bilden die Dotierungsgebiete 161, 162, d. h. die Feldringe 161, 162, pn-Übergänge mit einem n-dotierten Driftgebiet des Halbleitersubstrats 110. Die n-Typ-Leitfähigkeit kann als erster Leitfähigkeitstyp bezeichnet werden, wohingegen die p-Typ-Leitfähigkeit als zweiter Leitfähigkeitstyp bezeichnet werden kann.
  • Wie in 2 gezeigt, sind die Feldringe 160 bei dieser Ausführungsform auch voneinander in dem gegebenen Rastermaß p beabstandet. Das Rastermaß p der Feldringe 160 kann bei anderen Ausführungsformen auch variieren. Ähnlich wie oben wird das Bezugszeichen 160 verwendet, wenn auf beliebige oder auf alle der Feldringe, oder auf beliebige oder auf alle der Dotierungsgebiete, Bezug genommen wird, wohingegen die Bezugszeichen 161 bis 166 verwendet werden, wenn auf ein(en) speziellen/spezielles der Feldringe oder Dotierungsgebiete Bezug genommen wird.
  • Wie bei den Dotierungsgebieten und den nichtmetallischen Elektroden wird das Bezugszeichen 140 verwendet, wenn auf beliebige oder alle Stopfen Bezug genommen wird, wohingegen die Bezugszeichen 141 bis 146 verwendet werden, wenn auf einen speziellen der Stopfen 140 Bezug genommen wird.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist jede der nichtmetallischen Elektroden 120 oberhalb eines jeweiligen der Dotierungsgebiete 160 angeordnet und erstreckt sich entlang von diesem, wobei jedes Dotierungsgebiet 160 einen zweiten Leitfähigkeitstyp aufweist und einen jeweiligen pn-Übergang mit einem Driftgebiet eines ersten Leitfähigkeitstyps bildet.
  • Eine elektrisch isolierende Deckschicht 133 ist auf und in Kontakt mit einer oberen Oberfläche der mehreren nichtmetallischen Elektroden 120 angeordnet. Die elektrisch isolierende Deckschicht 133 schützt die obere Oberfläche der nichtmetallischen Elektroden 120.
  • Die elektrische isolierende Deckschicht 133 wird nachfolgend einfach als Deckschicht 133 bezeichnet, während die elektrisch isolierende untere Schicht 130 einfach als untere Schicht bezeichnet wird. Die untere Schicht kann eine Feldoxidschicht und/oder eine Gatedielektrikumschicht oder eine Kombination aus beiden beinhalten.
  • Gemäß einer Ausführungsform sind die nichtmetallischen Elektroden 120 aus einem stark dotierten Polysiliciummaterial gebildet. Da das Polysiliciummaterial bei ausgewählten Bereichen in direkten Kontakt mit den Dotierungsgebieten 160 kommen kann, weist das Polysiliciummaterial der nichtmetallischen Elektroden den gleichen Leitfähigkeitstyp wie die Dotierungsgebiete 160 auf.
  • Gemäß einer Ausführungsform sind, mit Ausnahme der metallischen Stopfen 140 mit kleiner Größe, metallfreie Strukturen auf und in Kontakt mit den jeweiligen nichtmetallischen Elektroden 121, 122 gebildet. Diese Maßnahme reduziert den Anteil an Metall in dem Randabschlussgebiet 104 erheblich und reduziert dementsprechend die Wahrscheinlichkeit einer Korrosion, die durch Elektromigration von Verunreinigungsionen eingeleitet oder durch diese verstärkt wird.
  • Die Verteilung der Stopfen 140 kann am besten in 1 gezeigt sein. Mit Ausnahme der Stopfen 140 mit kleiner Größe ist keine Metallstruktur auf und in Kontakt mit den nichtmetallischen Elektroden, wie etwa den Feldplatten 120 in dem Randabschlussgebiet 104, angeordnet. In jedem der geraden Teile 106 des Randabschlussgebiets 104 wird ein einzelner Stopfen 140 zum Bereitstellen eines niederohmigen Kontaktes zwischen einer jeweiligen nichtmetallischen Elektrode 120 und einem jeweiligen Dotierungsgebiet 160 verwendet. Da das Randabschlussgebiet 104 vier gerade Teile 106 beinhaltet, ist jede nichtmetallische Elektrode 120, zum Beispiel jede Feldplatte, durch vier metallische Stopfen 140 elektrisch mit dem Dotierungsgebiet 160, zum Beispiel einem Feldring, verbunden, das unterhalb der nichtmetallischen Elektrode 120 angeordnet ist und parallel zu dieser verläuft.
  • 1 zeigt auch, dass keine Metallstopfen in den gekrümmten Teilen 107 gebildet sind. Die gekrümmten Teile 107 sind daher wenigstens in jenen Gebieten, in denen die nichtmetallischen Elektroden 120 gebildet sind, frei von Metall. Ein Metallring kann neben dem lateralen Rand 105 gebildet sein. Ein solcher Metallring bedeckt die nichtmetallischen Elektroden nicht, und ist nicht oberhalb von diesen gebildet, und kann als leitfähige Struktur für den sogenannten Kanalstopper 128, der auch als nichtmetallischer Kanalstopper 108 bezeichnet wird, fungieren.
  • Gemäß einer Ausführungsform kann die untere Schicht 130 eine thermisch gewachsene Oxidschicht sein. Die Oxidschicht kann eine variierende Dicke aufweisen und kann durch einen mehrschrittigen Prozess gebildet werden, indem zuerst die Vorderseite 111 des Halbleitersubstrats 110 in Teilen geschützt wird, in denen keine Oxidschicht gebildet werden soll, und die verbleibenden freiliegenden Teile der Vorderseite 111 des Halbleitersubstrats 110 einer oxidierenden Atmosphäre bei hohen Temperaturen ausgesetzt werden. Die Dichte der dementsprechend gebildeten Oxidschicht kann durch Anpassen der Temperatur und der Zusammensetzung der oxidieren Atmosphäre variiert werden. Da die Oxidschicht nur dort lokal gebildet wird, wo die vordere Oberfläche 111 freigelegt ist, wird diese Technik als LOCOS (Local Oxidation Of Silicon - lokale Oxidation von Silicium) bezeichnet. Nach dem Entfernen des Schutzes, der zum Maskieren von Teilen des Halbleitersubstrats gebildet ist, die nicht oxidiert werden sollten, können die dementsprechend freigelegten Bereiche einem zweiten Oxidationsschritt unterzogen werden, wobei eine zweite thermische Oxidschicht auf den freigelegten Bereichen gebildet wird, die dünner als der erste Teil der unteren Schicht sein kann. Die Dicke der unteren Schicht 130 kann mit Ausnahme des erwähnten zweiten Teils zwischen 500 nm und 1600 nm liegen. Ein typisches Beispiel ist 1000 nm.
  • Die Deckschicht 133 kann ein Isolationsmaterial beinhalten, das zum Beispiel durch chemische Abscheidung eines Oxidmaterials, wie etwa von Borphosphorsilicatglas (BPSG), gebildet wird. Die Dicke der Deckschicht 133 kann zwischen 500 nm und 2000 nm liegen. Ein typisches Beispiel ist 1200 nm.
  • Unter Bezugnahme auf 3A und 3B sind weitere Einzelheiten der vorliegenden Ausführungsform beschrieben. 3A zeigt eine Querschnittsansicht entlang der Linie 3A in 2, wohingegen 3B eine Querschnittsansicht entlang der Linie 3B in 2 zeigt. 3A und 3B veranschaulichen einen Teil des Halbleitersubstrats 110, näherungsweise von dem Übergang zwischen dem aktiven
    Gebiet 103 und dem Randgebiet 104, durch das Randabschlussgebiet 104 bis zu dem lateralen Rand 105. Zur einfacheren Veranschaulichung sind nur vier Feldplatten (nichtmetallische Elektroden) 121 bis 124 gezeigt.
  • Das aktive Gebiet 103 ist im Grunde mit einer großen Vorderseitenmetallisierung 171 bedeckt. In Abhängigkeit von dem tatsächlichen Typ der Leistungsvorrichtung kann die Vorderseitenmetallisierung 171 im Fall einer Diode eine Anodenmetallisierung, im Fall eines Leistung-FET eine Sourcemetallisierung oder im Fall eines IGBT eine Emitterelektrode sein. Die zum Bilden der Vorderseitenmetallisierung 171 verwendeten Prozesse können gemäß einer Ausführungsform auch zum Bilden der metallischen Stopfen 140 verwendet werden. Die metallischen Stopfen 140 weisen eine einzigartige Struktur mit typischerweise beabstandeten Gebieten zum Verbinden der jeweiligen nichtmetallischen Elektrode 120 und dem jeweiligen Dotierungsgebiet 160 auf. Metallische Stopfen, oder Verbindungen, einer ähnlichen Struktur können daher auch in dem aktiven Gebiet 103 oder in dem Randabschlussgebiet 104 gefunden werden, um andere Strukturen zu verbinden. Das Verwenden derselben Herstellungsprozesse reduziert die Menge an notwendigen Schritten und reduziert dementsprechend die Herstellungskosten.
  • Die Position der Gebiete, wo die Metallstopfen 140 die Dotierungsgebiete 160 oder die nichtmetallischen Elektroden 120 kontaktieren, kann frei gewählt werden. Es ist daher möglich, metallische Stopfen 140 mit unterschiedlicher Größe und unterschiedlicher Position zu bilden. Des Weiteren ermöglichen die zwei unterschiedlichen Kontaktgebiete, d. h. ein Kontaktgebiet zum Kontaktieren des Halbleitersubstrats 110 oder eines beliebigen speziellen Dotierungsgebiets und ein Kontaktgebiet zum Kontaktieren der nichtmetallischen Elektroden, das Bilden unterschiedlicher elektrischer Kontaktschemata. Daher können unterschiedliche Metallstrukturen, wie etwa die Vorderseitenmetallisierung 171 und die metallischen Stopfen 140, durch dieselben Prozesse gebildet werden. Zusätzlich dazu ist es nicht notwendig, dass jede Metallstruktur beide der unterschiedlichen Kontaktgebiete beinhaltet.
  • Als ein Beispiel veranschaulichen 3A und 3B einen Gate-Runner-Metallring 172 bei dem Übergang zwischen dem aktiven Gebiet 103 und dem Randabschlussgebiet 104. Der Gate-Runner ist elektrisch mit einer Gateelektrodenstruktur verbunden, die zusammen mit der nichtmetallischen Elektrode 120 gebildet wird, wie in 3B veranschaulicht ist. Der Gate-Runner-Metallring 172 kontaktiert nur die Gateelektrodenstruktur, aber kein Dotierungsgebiet. Ein nichtmetallischer Gate-Runner 129 ist unterhalb des Gate-Runner-Metallrings 172 angeordnet. Der nichtmetallische Gate-Runner 129 und der Gate-Runner-Metallring 172 bilden zusammen einen Gate-Runner. Sowohl der nichtmetallische Gate-Runner 129 als auch der Gate-Runner-Metallring 172 sind durch Verbindungen, die gemäß den Metallstopfen 140 gebildet sind, elektrisch miteinander verbunden. Bei einer typischen Ausführungsform sind die Verbindungen zwischen dem nichtmetallischen Gate-Runner 129 und dem Gate-Runner-Metallring 172 durch den Gate-Runner-Metallring 172 durch eine Öffnung der isolierenden Deckschicht 133 hindurch gebildet, die auch den nichtmetallischen Gate-Runner 129 bedeckt. Der nichtmetallische Gate-Runner 129 ist durch die isolierende untere Schicht 130 elektrisch von dem Halbleitersubstrat 110 isoliert. Der nichtmetallische Gate-Runner 129 wird auch als Gate-Runner-Polyring bezeichnet, falls das Hauptmaterial des nichtmetallischen Gate-Runners 129 Polysilicium ist.
  • Ein weiteres Beispiel ist ein metallischer Kanalstopperring 170, der an einem lateralen Ende des Randabschlussgebiets 104 des lateralen Rands 105 am nächsten gebildet ist. Der metallische Kanalstopperring 170 verbindet auch eine Kanalstopperelektrode 128 von oben.
  • Obwohl 3A und 3B Ausführungsformen mit großen Metallstrukturen, wie etwa dem metallischen Kanalstopperring 170, zusätzlich zu den Metallstopfen 140 in dem Randabschlussgebiet veranschaulichen, beinhalten andere Ausführungsformen keine großen Metallstrukturen, sondern nur die metallischen Stopfen 140. Daher sind, mit Ausnahme der Metallstopfen 140, keine Metallstrukturen auf den nichtmetallischen Elektroden 120 und auf optionalen anderen Elektrodenstrukturen in dem Randabschlussgebiet 104 angeordnet.
  • Zum weiteren Schutz kann eine Passivierungsschicht 180 auf den Metallstopfen 140 und der Deckschicht 133 bereitgestellt werden. Typischerweise kann die Passivierungsschicht 180 eine elektrisch isolierende Schicht sein, die aus einem organischen Material gefertigt ist. Im Unterschied dazu können die untere Schicht 130 und die Deckschicht 133 aus einem anorganischen Material gefertigt sein.
  • Einzelheiten der metallischen Stopfen 140 sind in Verbindung mit 4, 5A und 5B beschrieben. 4 veranschaulicht eine Draufsicht auf einen metallischen Stopfen 140. 5A veranschaulicht eine Querschnittsansicht entlang der Linie 5A in 4, wohingegen 5B eine Querschnittsansicht entlang der Linie 5B in 4 veranschaulicht.
  • 5B zeigt einen Teil des metallischen Stopfens 140, der einen direkten Kontakt zu dem Dotierungsgebiet 160 herstellt. Eine erste Öffnung 131 ist in der unteren Schicht 130 bereitgestellt. Eine Öffnung 127 der nichtmetallischen Elektrode 120 ist oberhalb der ersten Öffnung 131 gebildet. Die Öffnung 127 der nichtmetallischen Elektrode 120 kann größer als die erste Öffnung 131 der unteren Schicht 130 sein. Daher kann die nichtmetallische Elektrode 120 von der ersten Öffnung 131 der unteren Schicht 130 zurückgezogen werden.
  • Eine erste Öffnung 134 der Deckschicht 133 ist oberhalb der ersten Öffnung 131 der unteren Schicht 130 gebildet. Da sich die Deckschicht 133 teilweise weiter als der Rand der Öffnung 127 der nichtmetallischen Elektrode 120 nach innen erstreckt, kann das Material der nichtmetallischen Elektrode 120 vollständig durch das Material der Deckschicht 133 bedeckt sein. Die erste Öffnung 131 der unteren Schicht 130, die
    Öffnung 127 der nichtmetallischen Elektrode 120 und die erste Öffnung 134 der Deckschicht 133 können zusammen ein Durchgangsloch bilden. Die nichtmetallische Elektrode 120 ist nicht innerhalb des Durchgangslochs freigelegt, da die nichtmetallische Elektrode 120 durch die Deckschicht 133 bedeckt ist.
  • Ein Teil des metallischen Stopfens 140 erstreckt sich durch das Durchgangsloch, sodass er die Vorderseite 111 des Halbleitersubstrats 110 erreicht und in ohmschen Kontakt mit dem Dotierungsgebiet 160 kommt.
  • Da die Deckschicht 133 zwischen der nichtmetallischen Elektrode 120 und dem metallischen Stopfen 140 in dem Durchgangsloch angeordnet ist, verbleibt die nichtmetallische Elektrode 120 elektrisch von dem metallischen Stopfen 140 in dem Durchgangsloch isoliert. Das in 5B gezeigte Kontaktgebiet, d. h. dort, wo sich der metallische Stopfen 140 in direktem Kontakt mit dem Dotierungsgebiet 160 befindet, wird als erstes Kontaktgebiet bezeichnet.
  • Zum Verbessern des ohmschen Kontaktes zwischen dem metallischen Stopfen 140 und dem Dotierungsgebiet 160 kann ein stark dotiertes Kontaktgebiet 168 bereitgestellt werden. Das Kontaktgebiet 168 weist den gleichen Leitfähigkeitstyp wie das Dotierungsgebiet 160 auf.
  • 5A veranschaulicht ein zweites Kontaktgebiet des metallischen Stopfens 140. Das zweite Kontaktgebiet ist von dem ersten Kontaktgebiet beabstandet. Der Abstand zwischen dem ersten und zweiten Kontaktgebiet kann gemäß einem Umstand frei gewählt werden.
  • Für das zweite Kontaktgebiet beinhaltet die untere Schicht 130 keine Öffnung, sodass die nichtmetallische Elektrode 120 von dem Dotierungsgebiet 160 isoliert verbleibt. Die Deckschicht 133 beinhaltet eine zweite Öffnung 135, die von der ersten Öffnung 134 verschieden ist. Der metallische Stopfen 140 erstreckt sich durch die zweite Öffnung 135 der Deckschicht 133, sodass er in direkten Kontakt mit einer oberen Oberfläche der nichtmetallischen Elektrode 120 kommt.
  • Ein ohmscher Kontakt zwischen dem Dotierungsgebiet 160 und der Elektrode 120 ist durch den metallischen Stopfen 140 bereitgestellt. Der metallische Stopfen 140 erstreckt sich von dem ersten Kontaktgebiet zu dem zweiten Kontaktgebiet.
  • Unter Bezugnahme auf 6 ist die laterale Verteilung der metallischen Stopfen 140 beschrieben. 6 veranschaulicht einen vergrößerten Teil, der durch 6 in 1 angegeben ist, und zeigt zwei metallische Stopfen 145, 146 angrenzender nichtmetallischer Elektroden 125, 126. Sämtliche nichtmetallischen Elektroden 121, 122, 123, 124, 125, 126 sind voneinander beabstandet, zum Beispiel mit dem gleichen Rastermaß. Der kürzeste Abstand p zwischen dem Innenrand 121a der innersten nichtmetallischen Feldplatte 121 und dem Außenrand 126b der äußersten nichtmetallischen Feldplatte 126 ist in 6 veranschaulicht.
  • Im Unterschied dazu ist der kleinste Abstand d zwischen den Stopfen 145, 146 der jeweiligen angrenzenden nichtmetallischen Elektroden 125, 126 erheblich größer als der Abstand p. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist der Abstand d wenigstens zweimal, speziell wenigstens dreimal, spezieller wenigstens viermal so groß wie der Abstand p. Der Abstand d kann um wenigstens eine Größenordnung größer als der Abstand p sein, wie in 6B gezeigt ist.
  • Die nichtmetallischen Elektroden 120 liegen während eines Sperrmodus der Leistungsvorrichtung auf unterschiedlichen elektrischen Potentialen. Die elektrischen Potentiallinien verlaufen parallel zu der Longitudinalausdehnung der nichtmetallischen Elektroden 120. Daher verlaufen die elektrischen Feldlinien entlang einer vertikalen Linie in 6B. Aufgrund der großen zusätzlichen Beabstandung oder eines Versatzes in einer Richtung entlang der Ausdehnung der nichtmetallischen Elektroden 120, was zu dem Abstand d führt, wird die effektive elektrische Feldstärke zwischen den metallischen Stopfen 144, 145 der direkt angrenzenden nichtmetallischen Elektroden 120 erheblich reduziert, sodass sie sehr klein wird. Daher wird eine Elektromigration von Ionen zwischen den metallischen Stopfen 140 stark reduziert, wobei eine durch Elektromigration von Ionen eingeleitete Korrosion vermieden oder wenigstens erheblich reduziert wird.
  • Die Vorteile der Offenbarung können daher wie folgt beschrieben werden:
    • Ein Abschlussgestaltungskonzept zum Bewältigen des hohen elektrischen Feldes bei den Metallstrukturen und der Passivierungsschicht 180 verwendet nichtmetallische Feldplatten 120, wie etwa Polysiliciumfeldplatten, in ohmscher Verbindung mit Feldringen, die durch die Dotierungsgebiete 160 gebildet werden. Bei diesem Abschlusskonzept sind die Feldplatten zum Beispiel aus einer Polysiliciumschicht und nicht aus einer Metallschicht gefertigt. Metall wird nur zum Bilden elektrischer Kontakte, d. h. der metallischen Stopfen 140, zwischen den Feldringen, die durch p-dotierte Dotierungsgebiete 160 gebildet sind, und der Polysiliciumfeldplatte, d. h. der nichtmetallischen Elektroden 120, verwendet. Im Unterschied dazu verwenden herkömmliche Ansätze eine Metallleitung auf jeder Feldplatte, die um das gesamte Randabschlussgebiet herum verläuft. Metallleitungen können selbst dann korrodieren, wenn kein oder nur ein niedriges elektrisches Feld vorhanden ist. Dies und der kleine Abstand der Metallleitungen voneinander können zu einer verstärkten Korrosion der Metallleitungen und einem Versagen der Vorrichtung aufgrund der Langzeitstressbedingungen mit Feuchtigkeit führen.
  • Ein Aspekt der Offenbarung ist das Minimieren der Menge an Metall in dem Randabschlussgebiet 104 und das Maximieren der Metall-zu-Metall-Abstände in dem Randabschlussgebiet 104. Herkömmliche Ansätze haben die Wichtigkeit eines erhöhten Metall-zu-Metall-Abstands und der Reduzierung von Metall in dem Randabschlussgebiet 104 zur Reduzierung von Korrosion nicht erkannt.
  • Der hier beschriebene Ansatz minimiert die Metallfläche in dem Randabschlussgebiet 104 durch Verwenden von nur kleinen metallischen Stopfen, insbesondere nur einem kleinen metallischen Stopfen, mit minimaler Größe pro geradem Teil 106, um ein Dotierungsgebiet 160, wie etwa einen p-dotierten Ring, mit der Polyfeldplatte zu verbinden, die durch eine nichtmetallische Elektrode 120 gebildet wird. Metallische Stopfen in den gekrümmten Teilen 107 des Randabschlussgebiets 104, d. h. an der Ecke des Halbleitersubstrats 110, werden vermieden. Der Metall-zu-Metall-Abstand wird durch das Einführen eines zusätzlichen Versatzes in der Richtung der Longitudinalausdehnung der nichtmetallischen Elektroden 120 zwischen den kleinen metallischen Stopfen 140 erhöht.
  • Das obige Konzept kann auch wie folgt beschrieben werden:
    • Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet ein Halbleitersubstrat 110 einen zentralen Bereich, der ein aktives Gebiet 103 der Halbleitervorrichtung 100 definiert, und ein Peripheriegebiet zwischen dem zentralen Bereich und einem lateralen Rand 105 des Halbleitersubstrats 110. Der Peripheriebereich definiert ein Randabschlussgebiet 104 der Halbleitervorrichtung 100, wobei das Randabschlussgebiet 104 gerade Teile 106 und gekrümmte Teile 107 beinhaltet. Mehrere nichtmetallische Elektroden 120 sind in dem Randabschlussgebiet 104 auf einer Vorderseite 111 des Halbleitersubstrats 110 gebildet, wobei sich die mehreren nichtmetallischen Elektroden 120 in den geraden Teilen 106 und den gekrümmten Teilen 107 des Randabschlussgebiets 104 erstrecken. Eine elektrisch isolierende untere Schicht 130 ist zwischen dem Halbleitersubstrat 110 und den mehreren nichtmetallischen Elektroden 120 angeordnet. Jede der mehreren nichtmetallischen Elektroden 120 ist durch einen jeweiligen metallischen Stopfen 140 elektrisch mit einem jeweiligen Dotierungsgebiet 160, 161, 162 verbunden, das in dem Halbleitersubstrat 110 in dem Randabschlussgebiet 104 gebildet ist, wobei die metallischen Stopfen 140 nur in den geraden Teilen 106 des Randabschlussgebiets 104 gebildet sind. Eine elektrisch isolierende Deckschicht 133 befindet sich auf und in Kontakt mit einer oberen Oberfläche der mehreren nichtmetallischen Elektroden 120.
  • Die jeweiligen metallischen Stopfen 140 sind innerhalb eines jeweiligen geraden Teils 106 des Randabschlussgebiets 104 in einem gemeinsamen Abstand verteilt, der größer als ein Rastermaß der nichtmetallischen Elektroden 120 ist.
  • Gemäß einer Ausführungsform sind die jeweiligen metallischen Stopfen 140 innerhalb eines jeweiligen geraden Teils 106 des Randabschlussgebiets 104 entlang einer Linie verteilt, die relativ zu einer Richtung, in der die nichtmetallischen Elektroden 120 voneinander beabstandet sind, geneigt ist. Dies ist möglicherweise am besten in 1 und 7 gezeigt. Die Richtung, in der die nichtmetallischen Elektroden 120 voneinander in dem geraden Teil 106 des Randabschlussgebiets 104 beabstandet sind, ist die vertikale Richtung in 6A. Wenn die in 1 gezeigten metallischen Stopfen 140 virtuell verbunden werden, wird eine Linie gebildet, die relativ zu der Richtung geneigt ist, in der die nichtmetallischen Elektroden 120 voneinander beabstandet sind. Aufgrund eines großen zusätzlichen Versatzes in einer Richtung entlang der Longitudinalausdehnung der nichtmetallischen Elektroden 120 ist die Beabstandung zwischen angrenzenden metallischen Stopfen 140 erheblich erhöht.
  • Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet die Leistungsvorrichtung wenigstens zwei Feldplatten, die eine innere und eine äußere nichtmetallische Elektrode 121, 126 bilden, wie in 7 veranschaulicht ist. Die wenigstens zwei Feldplatten 121, 126 können durch wenigstens fünf metallische Stopfen 140 elektrisch mit jeweiligen Dotierungsgebieten verbunden sein. 7 veranschaulicht vier metallische Stopfen 140 pro Feldplatte 121, 126. Typischerweise ist wenigstens eine der Feldplatten 121, 126 elektrisch durch wenigstens drei metallische Stopfen 140 kontaktiert, insbesondere sind beide oder alle der Feldplatten 121, 126 elektrisch durch wenigstens drei metallische Stopfen 140 kontaktiert, die gleichmäßig entlang der Longitudinalausdehnung der jeweiligen Feldplatte 121, 126 verteilt sind. Jedoch sind die metallischen Stopfen 140 unterschiedlicher Feldplatten 121, 126 relativ zueinander in einem großen Abstand d angeordnet, der wenigstens zweimal, speziell wenigstens viermal und spezieller wenigstens sechsmal so groß wie der kürzeste Abstand p ist.
  • 8 veranschaulicht eine weitere Ausführungsform, die zusätzlich eine Kanalstopperelektrode 128 beinhaltet, die ebenfalls eine nichtmetallische Elektrode ist und die auf der Außenseite relativ zu der äußersten Feldplatte 126, d. h. zwischen der Feldplatte 126 und dem lateralen Rand 105 des Halbleitersubstrats 110, angeordnet ist.
  • 8 zeigt auch einen metallischen Stopfen 146 mit einem ersten Kontaktgebiet, wie in 5B veranschaulicht, und zwei zweiten Kontaktgebieten, wie in 5A angegeben, in einer Draufsicht. Das erste Kontaktgebiet stellt einen direkten Kontakt zwischen dem Metallstopfen 140 (146) und dem Dotierungsgebiet 160 (146), das in 8 nicht gezeigt ist und das unterhalb der Feldplatte 120 (126) angeordnet ist, bereit. Die Position der ersten Öffnung 131 der isolierenden unteren Schicht 130, die erste Öffnung 134 der isolierenden Deckschicht 133 und die Öffnung der Feldplatte 120 (126) sind gezeigt. Das zweite Kontaktgebiet stellt einen direkten Kontakt zwischen dem metallischen Stopfen 140 (146) und der Feldplatte 120 (126) bereit. Die Position der zweiten Öffnung 135 in der isolierenden Deckschicht 133 ist angegeben. Der metallische Stopfen 140 (146) erstreckt sich durch jede der jeweiligen Öffnungen, wie in 5A bzw. 5B veranschaulicht ist.
  • Ein weiterer metallischer Stopfen 190 ist bereitgestellt, um die Kanalstopperelektrode 128 elektrisch mit einem Dotierungsgebiet 191 zu verbinden.
  • Gemäß einer Ausführungsform sind die nichtmetallischen Elektroden aus einem Material gebildet, dessen Hauptkomponente Polysilicium, insbesondere stark dotiertes Polysilicium ist. Hauptkomponente bedeutet mehr als 50 Gew.-% des gesamten Gewichts der nichtmetallischen Elektroden. Gemäß einer Ausführungsform enthält das Material der nichtmetallischen Elektroden wenigstens 65 Gew.-% Polysilicium, speziell wenigstens 85 Gew.-% Polysilicium, wie etwa wenigstens 95 Gew.-% Polysilicium. Gemäß einer Ausführungsform bestehen die nichtmetallischen Elektroden im Wesentlichen aus dotiertem Polysilicium. Der Ausdruck „besteht im Wesentlichen aus“ bedeutet, dass zusätzlich nur unvermeidbare Verunreinigungen enthalten sein können. Das Dotierungsmaterial zum Dotieren des Polysiliciums wird nicht als Verunreinigung betrachtet.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist der kürzeste Abstand d zwischen beliebigen der metallischen Stopfen 140 von zwei beliebigen unterschiedlichen nichtmetallischen Elektroden 120 größer als der kürzeste Abstand p zwischen dem Innenrand 121a der innersten nichtmetallischen Elektrode 121 und dem Außenrand 126b der äußersten nichtmetallischen Elektrode 126. Bei einer Variation ist der kürzeste Abstand d größer als ein kürzester Abstand p1, der in 3B angegeben ist. Der Abstand p1 ist der kürzeste Abstand zwischen zwei metallischen Elektrodenstrukturen, wie etwa zwischen zwei ringartigen metallischen Elektroden, die das aktive Gebiet 103 umgeben. Zum Beispiel kann der Abstand p1 als der kürzeste Abstand zwischen einer inneren metallischen ringartigen Elektrode, wie etwa dem Gate-Runner 172, und einer äußeren ringartigen metallischen Elektrode, wie etwa dem Kanalstopperring 170, definiert werden. Dies ist in 3B veranschaulicht. Die nichtmetallischen Elektroden 120 sind zwischen der inneren metallischen ringartigen Elektrode, d. h. dem Gate-Runner 172, und der äußeren ringartigen metallischen Elektrode, d. h. dem Kanalstopperring 170, angeordnet.
  • Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet die Leistungsvorrichtung eine innere ringartige metallische Elektrodenstruktur 172, die das aktive Gebiet 103 umgibt, eine Gruppe von ringartigen nichtmetallischen Elektroden 120, die die ringartige metallische Elektrode 172 umgeben, und eine äußere ringartige metallische Elektrode 170. Die Gruppe von ringartigen nichtmetallischen Elektroden 120 beinhaltet wenigstens zwei getrennte und lateral beabstandete ringartige nichtmetallische Elektroden, speziell wenigstens drei beabstandete nichtmetallische Elektroden, spezieller wenigstens vier beabstandete ringartige nichtmetallische Elektroden. Jede der ringartigen nichtmetallischen Elektroden ist durch wenigstens einen, speziell durch wenigstens zwei, spezieller durch wenigstens drei metallische Stopfen 140 elektrisch mit einem jeweiligen Dotierungsgebiet verbunden. Der kürzeste Abstand d zwischen zwei beliebigen metallischen Stopfen 140 von zwei beliebigen unterschiedlichen ringartigen nichtmetallischen Elektroden 120 ist größer als der kürzeste Abstand d1 zwischen der inneren metallischen ringartigen Elektrode 172 und der äußeren ringartigen metallischen Elektrode 170, speziell wenigstens zweimal so groß und spezieller wenigstens dreimal so groß.
  • Gemäß einer Ausführungsform sind die nichtmetallischen Elektroden 120 nur mit den metallischen Stopfen 140 in dem Bereich versehen, der zwischen der inneren metallischen ringartigen Elektrode 172 und der äußeren metallischen ringartigen Elektrode 170 definiert ist. Weitere metallische Strukturen sind nicht auf den nichtmetallischen Elektroden 120 gebildet.
  • Gemäß einer Ausführungsform sind die metallischen Elektroden 170, 172 und die metallischen Stopfen 140 aus demselben metallischen Material gebildet, das als Hauptkomponente ein Metall, eine Metalllegierung oder einen Stapel aus wenigstens zwei metallischen Schichten, die jeweils ein Metall oder eine Metalllegierung als Hauptkomponente enthalten, enthält. Typischerweise enthalten metallische Elektroden, oder jede der metallischen Schichten, die die metallischen Elektroden bilden, wenigstens 65 Gew.-% eines Metalls oder einer Metalllegierung, insbesondere 85 Gew.-% eines Metalls oder einer Metalllegierung, wie etwa 95 Gew.-% eines Metalls oder einer Metalllegierung.
  • Bezugszeichenliste
    • 100
    Leistungshalbleitervorrichtung/Leistungsvorrichtung
    103
    aktives Gebiet
    104
    Randabschlussgebiet
    105
    Rand
    106
    gerader Teil
    107
    gekrümmter Teil
    110
    Halbleitersubstrat
    111
    Vorderseite/Oberseite
    120
    mehrere nichtmetallische Elektroden/Feldplatten
    121
    innere nichtmetallische Elektrode
    121a
    Innenrand der inneren Elektrode
    121b
    Außenrand der inneren Elektrode
    122, 123, 124, 125
    nichtmetallische Elektrode
    126
    äußere nichtmetallische Elektrode
    126a
    Innenrand der äußeren nichtmetallischen Elektrode
    126b
    Außenrand der äußeren nichtmetallischen Elektrode
    127
    Öffnung der nichtmetallischen Elektrode
    128
    nichtmetallische Kanalstopperelektrode/Polysiliciumring
    128a
    Innenrand der Kanalstopperelektrode
    128b
    Außenrand der Kanalstopperelektrode
    129
    nichtmetallischer Gate-Runner/Gate-Runner-Polyring
    130
    isolierende untere Schicht
    131
    erste Öffnung
    133
    isolierende Deckschicht
    134
    erste Öffnung
    135
    zweite Öffnung
    140, 141-146
    metallischer Stopfen
    160, 161-161
    Feldring/Dotierungsgebiet
    168
    Kontaktgebiet
    170
    metallischer Kanalstopperring
    171
    Vorderseitenmetallisierung
    172
    metallischer Gate-Runner/Gate-Runner-Metallring
    180
    Passivierungsschicht
    190
    metallischer Stopfen
    191
    Kanalstopperdotierungsgebiet

Claims (19)

  1. Leistungshalbleitervorrichtung, aufweisend: ein Halbleitersubstrat (110), das einen zentralen Bereich, der ein aktives Gebiet (103) der Halbleitervorrichtung (100) definiert, und einen Peripheriebereich zwischen dem zentralen Bereich und einem lateralen Rand (105) des Halbleitersubstrats (110) aufweist, wobei der Peripheriebereich ein Randabschlussgebiet (104) der Halbleitervorrichtung (100) definiert; mehrere nichtmetallische Elektroden (120), die sich in dem Randabschlussgebiet (104) auf einer Vorderseite (111) des Halbleitersubstrats (110) erstrecken, wobei die mehreren nichtmetallischen Elektroden (120) wenigstens drei nichtmetallische Elektroden (120) aufweisen, die voneinander beabstandet sind, wobei eine der nichtmetallischen Elektroden (120) eine innere nichtmetallische Elektrode (121) mit einem Innenrand ist und eine andere der nichtmetallischen Elektroden (120) eine äußere nichtmetallische Elektrode (124) mit einem Außenrand ist, wobei der kürzeste Abstand zwischen dem Innenrand der inneren nichtmetallischen Elektrode (121) und dem Außenrand der äußeren nichtmetallischen Elektrode (124) als ein Abstand p definiert ist; eine elektrisch isolierende untere Schicht (130), die zwischen dem Halbleitersubstrat (110) und den mehreren nichtmetallischen Elektroden (120) angeordnet ist; wobei jede der nichtmetallischen Elektroden (120, 121, 122, 123, 124) elektrisch mit einem jeweiligen Dotierungsgebiet (160, 161, 162, 163, 164) des Halbleitersubstrats (110) durch wenigstens zwei jeweilige metallische Stopfen (140, 141, 142, 143, 144) verbunden ist, die sich jeweils durch eine jeweilige erste Öffnung (131) erstrecken, die in der elektrisch isolierenden unteren Schicht (130) gebildet ist, wobei der kürzeste Abstand d zwischen zwei beliebigen der metallischen Stopfen (141, 142) unterschiedlicher nichtmetallischer Elektroden (120, 121, 122, 123, 124) größer als der Abstand p ist; und eine elektrisch isolierende Deckschicht (133) auf und in Kontakt mit einer oberen Oberfläche der mehreren nichtmetallischen Elektroden (120, 121, 122).
  2. Leistungshalbleitervorrichtung nach Anspruch 1, wobei der kürzeste Abstand d zwischen zwei beliebigen metallischen Stopfen (140) unterschiedlicher nichtmetallischer Elektroden (120, 121, 122, 123, 124) wenigstens zweimal so groß, insbesondere wenigstens dreimal so groß, wie der Abstand p ist.
  3. Leistungshalbleitervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die mehreren nichtmetallischen Elektroden (120) wenigstens vier nichtmetallische Elektroden (123) aufweisen, die nebeneinander angeordnet und voneinander beabstandet sind, wobei der kürzeste Abstand d zwischen beliebigen der wenigstens zwei metallischen Stopfen (140) einer der nichtmetallischen Elektroden (120, 121, 122, 123, 124) und beliebigen der wenigstens zwei metallischen Stopfen (140) einer anderen der nichtmetallischen Elektroden (120, 121, 122, 123, 124) wenigstens zweimal so groß, insbesondere wenigstens dreimal so groß, wie der Abstand p ist.
  4. Leistungshalbleitervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die jeweilige erste Öffnung (131) der elektrisch isolierenden unteren Schicht (130), eine Öffnung (127) der jeweiligen nichtmetallischen Elektrode (120) und eine jeweilige erste Öffnung (134) der elektrisch isolierenden Deckschicht (133) zusammen ein Durchgangsloch bilden, durch das sich ein jeweiliger der metallischen Stopfen (140) hindurch erstreckt, so dass dieser in ohmschen Kontakt mit dem jeweiligen Dotierungsgebiet (160, 161, 162) des Halbleitersubstrats (110) kommt, wobei die elektrisch isolierende Deckschicht (133) zwischen der jeweiligen nichtmetallischen Elektrode (120) und dem jeweiligen metallischen Stopfen (140) in dem Durchgangsloch angeordnet ist.
  5. Leistungshalbleitervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die ferner eine Passivierungsschicht (180) auf den jeweiligen Metallstopfen (140) und der elektrisch isolierenden Deckschicht (133) aufweist.
  6. Leistungshalbleitervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei jede der nichtmetallischen Elektroden (120) oberhalb eines jeweiligen der Dotierungsgebiete (160) angeordnet ist und sich entlang von diesem erstreckt, wobei jedes Dotierungsgebiet (160) einen zweiten Leitfähigkeitstyp aufweist und einen jeweiligen pn-Übergang mit einem Driftgebiet eines ersten Leitfähigkeitstyps bildet.
  7. Leistungshalbleitervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die ferner eine Vorderseitenmetallisierung (171) aufweist, die in dem aktiven Gebiet (103) der Halbleitervorrichtung (100) angeordnet ist, wobei, mit Ausnahme der Metallstopfen (140), keine Metallstrukturen auf und in Kontakt mit den Elektroden (120) in dem Randabschlussgebiet (104) angeordnet sind.
  8. Leistungshalbleitervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die ferner eine nichtmetallische Kanalstopperelektrode (128), die zwischen den mehreren nichtmetallischen Elektroden (120) und dem lateralen Rand (105) des Halbleitersubstrats (110) angeordnet ist, und einen metallischen Kanalstopperring (172) aufweist, wobei sich die Kanalstopperelektrode (170) und der metallische Kanalstopperring (172) in elektrischem Kontakt miteinander befinden.
  9. Leistungshalbleitervorrichtung, aufweisend: ein Halbleitersubstrat (110), das einen zentralen Bereich, der ein aktives Gebiet (103) der Halbleitervorrichtung (100) definiert, und einen Peripheriebereich zwischen dem zentralen Bereich und einem lateralen Rand (105) des Halbleitersubstrats (110) aufweist, wobei der Peripheriebereich ein Randabschlussgebiet (104) der Halbleitervorrichtung (100) definiert, wobei das Randabschlussgebiet (104) gerade Bereiche (106) und gekrümmte Bereiche (107) aufweist; mehrere nichtmetallische Elektroden (120), die in dem Randabschlussgebiet (104) auf einer Vorderseite (111) des Halbleitersubstrats (110) gebildet sind, wobei sich die mehreren nichtmetallischen Elektroden (120) in den geraden Bereichen (106) und den gekrümmten Bereichen (107) des Randabschlussgebiets (104) erstrecken; eine elektrisch isolierende untere Schicht (130), die zwischen dem Halbleitersubstrat (110) und den mehreren nichtmetallischen Elektroden (120) angeordnet ist; wobei jede der mehreren nichtmetallischen Elektroden (120) durch einen jeweiligen metallischen Stopfen (140) elektrisch mit einem jeweiligen Dotierungsgebiet (160, 161, 162) verbunden ist, das in dem Halbleitersubstrat (110) in dem Randabschlussgebiet (104) gebildet ist, wobei wenigstens einer der metallischen Stopfen (140) von jeder der nichtmetallischen Elektroden (120) in einem beliebigen der geraden Bereiche (106) des Randabschlussgebiets (104) gebildet ist; und eine elektrisch isolierende Deckschicht (133) auf und in Kontakt mit einer oberen Oberfläche der mehreren nichtmetallischen Elektroden (120); wobei die jeweiligen metallischen Stopfen (140) innerhalb eines jeweiligen geraden Bereichs (106) des Randabschlussgebiets (104) in einem gemeinsamen Abstand verteilt sind, der größer als ein kürzester Abstand p des innersten Randes (121a) und eines äußersten Randes (126b) der nichtmetallischen Elektroden (120) ist.
  10. Leistungshalbleitervorrichtung nach Anspruch 9, wobei die jeweiligen metallischen Stopfen (140) innerhalb eines jeweiligen geraden Bereichs (106) des Randabschlussgebiets (104) entlang einer Linie verteilt sind, die relativ zu einer Richtung, in der die nichtmetallischen Elektroden (120) voneinander beabstandet sind, geneigt ist.
  11. Leistungshalbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 10, wobei jede der nichtmetallischen Elektroden (120) eine ringartige Form aufweist und das aktive Gebiet (103) bei Betrachtung in einer planaren Projektion auf eine Vorderseite (111) des Halbleitersubstrats (110) vollständig umgibt.
  12. Leistungshalbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, wobei die metallischen Stopfen (140) einen ersten Teil, der sich durch eine erste Öffnung (134) der elektrisch isolierenden Deckschicht (133) und eine erste Öffnung (131) der elektrisch isolierenden unteren Schicht (130) hindurch erstreckt, so dass er in ohmschen Kontakt mit dem jeweiligen Dotierungsgebiet (160, 161, 162) kommt, und einen zweiten Teil, der sich durch eine zweite Öffnung (135) der elektrisch isolierenden Deckschicht (133) hindurch erstreckt, so dass er in ohmschen Kontakt mit einer oberen Oberfläche der jeweiligen nichtmetallischen Elektrode (120) kommt, aufweist.
  13. Leistungshalbleitervorrichtung nach Anspruch 12, wobei die elektrisch isolierende untere Schicht (130) jeweilige zweite Öffnungen (135) aufweist, durch die sich die jeweiligen nichtmetallischen Elektroden (120) hindurch erstrecken, so dass sie in ohmschen Kontakt mit den jeweiligen Dotierungsgebieten (160) kommen.
  14. Leistungshalbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 13, wobei jede der nichtmetallischen Elektroden (120) oberhalb eines jeweiligen der Dotierungsgebiete (160) angeordnet ist und sich entlang von diesem erstreckt, wobei jedes Dotierungsgebiet (160) einen zweiten Leitfähigkeitstyp aufweist und einen jeweiligen pn-Übergang mit einem Driftgebiet eines ersten Leitfähigkeitstyps bildet.
  15. Leistungshalbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 14, die ferner eine Vorderseitenmetallisierung (171) aufweist, die in dem aktiven Gebiet (103) der Halbleitervorrichtung (100) angeordnet ist, wobei, mit Ausnahme der Metallstopfen (140), keine Metallstrukturen auf den nichtmetallischen Elektroden (120) in dem Randabschlussgebiet (104) angeordnet sind.
  16. Leistungshalbleitervorrichtung, aufweisend: ein Halbleitersubstrat (110), das einen zentralen Bereich, der ein aktives Gebiet (103) der Halbleitervorrichtung (100) definiert, und einen Peripheriebereich zwischen dem zentralen Bereich und einem lateralen Rand (105) des Halbleitersubstrats (110) aufweist, wobei der Peripheriebereich ein Randabschlussgebiet (104) der Halbleitervorrichtung (100) definiert; wenigstens eine innere nichtmetallische Elektrode (121), die einen Innenrand (124) aufweist, und wenigstens eine äußere nichtmetallische Elektrode (124), die einen Außenrand aufweist, wobei der kürzeste Abstand zwischen dem Innenrand der inneren nichtmetallischen Elektrode (121) und dem Außenrand der äußeren nichtmetallischen Elektrode (124) als ein Abstand p definiert ist, und wobei die innere nichtmetallische Elektrode (121) und die äußere nichtmetallische Elektrode (124) voneinander getrennt und beabstandet sind; eine elektrisch isolierende untere Schicht (130), die zwischen dem Halbleitersubstrat (110) und den nichtmetallischen Elektroden (120) angeordnet ist; wobei die nichtmetallischen Elektroden (120, 121, 122, 123, 124) elektrisch mit jeweiligen Dotierungsgebieten (160, 161, 162, 163, 164) des Halbleitersubstrats (110) durch wenigstens fünf jeweilige metallische Stopfen (140, 141, 142, 143, 144) verbunden sind, die sich jeweils durch eine jeweilige erste Öffnung (131) erstrecken, die in der elektrisch isolierenden unteren Schicht (130) gebildet ist, wobei der kürzeste Abstand d zwischen zwei beliebigen der metallischen Stopfen (141, 142) größer als der Abstand p ist; und eine elektrisch isolierende Deckschicht (133) auf und in Kontakt mit einer oberen Oberfläche der nichtmetallischen Elektroden (120, 121, 122).
  17. Leistungshalbleitervorrichtung nach Anspruch 16, wobei die nichtmetallischen Elektroden (120, 121, 122, 123, 124) elektrisch mit jeweiligen Dotierungsgebieten (160, 161, 162, 163, 164) des Halbleitersubstrats (110) durch wenigstens sieben jeweilige metallische Stopfen (140, 141, 142, 143, 144) verbunden sind, die sich jeweils durch eine jeweilige erste Öffnung (131) erstrecken, die in der elektrisch isolierenden unteren Schicht (130) gebildet ist.
  18. Leistungshalbleitervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei jede der nichtmetallischen Elektroden (121 - 126) eine Feldplatte ist, die auf der ersten Seite (111) des Halbleitersubstrats (110) gebildet ist.
  19. Leistungshalbleitervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei jede dernichtmetallischen Elektroden (121 - 126) Polysilicium als Hauptkomponente aufweist.
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