DE102018127797B4 - Einen siliziumcarbid-körper enthaltende halbleitervorrichtung - Google Patents

Einen siliziumcarbid-körper enthaltende halbleitervorrichtung Download PDF

Info

Publication number
DE102018127797B4
DE102018127797B4 DE102018127797.0A DE102018127797A DE102018127797B4 DE 102018127797 B4 DE102018127797 B4 DE 102018127797B4 DE 102018127797 A DE102018127797 A DE 102018127797A DE 102018127797 B4 DE102018127797 B4 DE 102018127797B4
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
region
semiconductor device
silicon carbide
contact
sidewall
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
DE102018127797.0A
Other languages
English (en)
Other versions
DE102018127797A1 (de
Inventor
Florian Grasse
Barbara Englert
Wolfgang Bergner
Christian Strenger
Axel Sascha Baier
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 DE102018127797.0A priority Critical patent/DE102018127797B4/de
Priority to US16/669,742 priority patent/US10886370B2/en
Priority to CN201911082002.9A priority patent/CN111162127B/zh
Publication of DE102018127797A1 publication Critical patent/DE102018127797A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE102018127797B4 publication Critical patent/DE102018127797B4/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 adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. 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
    • H01L29/76—Unipolar devices, e.g. field effect transistors
    • H01L29/772—Field effect transistors
    • H01L29/78—Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
    • H01L29/7801—DMOS transistors, i.e. MISFETs with a channel accommodating body or base region adjoining a drain drift region
    • H01L29/7802—Vertical DMOS transistors, i.e. VDMOS transistors
    • H01L29/7813—Vertical DMOS transistors, i.e. VDMOS transistors with trench gate electrode, e.g. UMOS transistors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. 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
    • H01L29/107—Substrate region of field-effect devices
    • H01L29/1075—Substrate region of field-effect devices of field-effect transistors
    • H01L29/1079—Substrate region of field-effect devices of field-effect transistors with insulated gate
    • H01L29/1083—Substrate region of field-effect devices of field-effect transistors with insulated gate with an inactive supplementary region, e.g. for preventing punch-through, improving capacity effect or leakage current
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/0445—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising crystalline silicon carbide
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/0445—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising crystalline silicon carbide
    • H01L21/0455—Making n or p doped regions or layers, e.g. using diffusion
    • H01L21/046—Making n or p doped regions or layers, e.g. using diffusion using ion implantation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. 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 adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. 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
    • H01L29/0843—Source or drain regions of field-effect devices
    • H01L29/0847—Source or drain regions of field-effect devices of field-effect transistors with insulated gate
    • H01L29/0852—Source or drain regions of field-effect devices of field-effect transistors with insulated gate of DMOS transistors
    • H01L29/0856—Source regions
    • H01L29/086—Impurity concentration or distribution
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. 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
    • H01L29/0843—Source or drain regions of field-effect devices
    • H01L29/0847—Source or drain regions of field-effect devices of field-effect transistors with insulated gate
    • H01L29/0852—Source or drain regions of field-effect devices of field-effect transistors with insulated gate of DMOS transistors
    • H01L29/0873—Drain regions
    • H01L29/0878—Impurity concentration or distribution
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. 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 adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. 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
    • H01L29/12—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed
    • H01L29/16—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed including, apart from doping materials or other impurities, only elements of Group IV of the Periodic System
    • H01L29/1608—Silicon carbide
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. 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
    • H01L29/42356—Disposition, e.g. buried gate electrode
    • H01L29/4236—Disposition, e.g. buried gate electrode within a trench, e.g. trench gate electrode, groove gate electrode
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. 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
    • H01L29/66007—Multistep manufacturing processes
    • H01L29/66053—Multistep manufacturing processes of devices having a semiconductor body comprising crystalline silicon carbide
    • H01L29/66068—Multistep manufacturing processes of devices having a semiconductor body comprising crystalline silicon carbide the devices being controllable only by the electric current supplied or the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched, e.g. three-terminal devices
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. 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
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. 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 adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. 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
    • H01L29/76—Unipolar devices, e.g. field effect transistors
    • H01L29/772—Field effect transistors
    • H01L29/78—Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
    • H01L29/7801—DMOS transistors, i.e. MISFETs with a channel accommodating body or base region adjoining a drain drift region
    • H01L29/7802—Vertical DMOS transistors, i.e. VDMOS transistors
    • H01L29/7811—Vertical DMOS transistors, i.e. VDMOS transistors with an edge termination structure
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. 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]
    • H01L29/0619—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] with a supplementary region doped oppositely to or in rectifying contact with the semiconductor containing or contacting region, e.g. guard rings with PN or Schottky junction
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. 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 adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. 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]
    • H01L29/7391—Gated diode structures

Abstract

Halbleitervorrichtung, aufweisend:einen Siliziumcarbid-Körper (100), der eine Driftstruktur (130) mit einem ersten Leitfähigkeitstyp, ein Bodygebiet (120) und ein Abschirmgebiet (140) aufweist, wobei das Bodygebiet (120) und das Abschirmgebiet (140) einen zweiten Leitfähigkeitstyp aufweisen und zwischen der Driftstruktur (130) und einer ersten Oberfläche (101) des Siliziumcarbid-Körpers (100) gelegen sind;einen ersten und einen zweiten Graben-Gatestreifen (150), die sich in den Siliziumcarbid-Körper (100) erstrecken, wobei das Bodygebiet (120) mit einer ersten Seitenwand (151) des ersten Graben-Gatestreifens (150) in Kontakt ist und das Abschirmgebiet (140) mit einer zweiten Seitenwand (152) des zweiten Graben-Gatestreifens (150) in Kontakt ist; wobei die zweite Seitenwand (152) eine erste Länge (L1) in einer ersten Richtung (291) parallel zur ersten Oberfläche (101) aufweist; undein Ergänzungsgebiet (170) des ersten Leitfähigkeitstyps, wobei das Ergänzungsgebiet (170) mit einer oder mehreren Grenzflächenzonen (175) der zweiten Seitenwand (152) in Kontakt ist,wobei die eine oder mehreren Grenzflächenzonen (175) eine kombinierte zweite Länge (L21+ L22+ ... + L2n) entlang der ersten Richtung (291) aufweisen, wobei die zweite Länge (L2) höchstens 40% der ersten Länge (L1) beträgt.

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf eine Halbleitervorrichtung mit einem Siliziumcarbid-Körper, insbesondere auf eine Halbleitervorrichtung mit Graben-Gatestreifen.
  • HINTERGRUND
  • Leistungs-Halbleitervorrichtungen sind typischerweise die Schalter und Gleichrichter in elektrischen Schaltungen zum Transformieren elektrischer Energie, zum Beispiel in DC/AC-Wandlern, AC/AC-Wandlern oder AC/DC-Wandlern, und in elektrischen Schaltungen, die schwere induktive Lasten, z. B. in Motor-Treiberschaltungen, ansteuern. Die dielektrische Durchbruchfeldstärke von Siliziumcarbid (SiC) ist verglichen mit Silizium hoch. Daher können SiC-Vorrichtungen signifikant dünner sein als äquivalente Siliziumvorrichtungen mit dem gleichen Spannungssperrvermögen.
  • Die Transistorzellen von SiC-TMOSFETs (Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistoren mit SiC-Gräben) können asymmetrisch sein, wobei streifenförmige Graben-Gateelektroden, Transistorkanäle entlang einer von zwei entgegengesetzten longitudinalen Seitenwänden der Graben-Gatestreifen steuern.
  • Die Druckschrift US 2018 / 0 175 153 A1 beschreibt vertikale SiC-TMOSFETs (Siliziumcarbid Trench MOSFETs). Zwischen den Sourcegebieten und einem p-dotierten Abschirmgebiet einerseits und einer metallischen Vorderseitenelektrode andererseits ist eine Graphenschicht ausgebildet.
  • Es ist wünschenswert, Vorrichtungscharakteristiken von SiC-Vorrichtungen zu verbessern, die auf asymmetrischen Transistorzellen mit Graben-Gateelektroden basieren.
  • ZUSAMMENFASSUNG
  • Eine Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung bezieht sich auf eine Halbleitervorrichtung, die einen Siliziumcarbid-Körper enthält. Der Siliziumcarbid-Körper umfasst eine Driftstruktur eines ersten Leitfähigkeitstyps, ein Bodygebiet und ein Abschirmgebiet. Das Bodygebiet und das Abschirmgebiet weisen einen zweiten Leitfähigkeitstyp auf und sind zwischen der Driftstruktur und einer ersten Oberfläche des Siliziumcarbid-Körpers gelegen. Die Halbleitervorrichtung enthält ferner einen ersten und einen zweiten Graben-Gatestreifen, die sich in den Siliziumcarbid-Körper erstrecken. Das Bodygebiet ist mit einer ersten Seitenwand des ersten Graben-Gatestreifens in Kontakt. Das Abschirmgebiet ist mit einer zweiten Seitenwand des zweiten Graben-Gatestreifens in Kontakt. Die zweite Seitenwand weist eine erste Länge in einer ersten Richtung parallel zur ersten Oberfläche auf. Ein Zusatz- bzw. Ergänzungsgebiet (engl. supplementary region) des ersten Leitfähigkeitstyps ist mit einer oder mehreren Grenzflächenzonen der zweiten Seitenwand in Kontakt.
  • Eine andere Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung bezieht sich auf eine andere Halbleitervorrichtung, die einen Siliziumcarbid-Körper enthält. Der Siliziumcarbid-Körper umfasst eine Driftstruktur eines ersten Leitfähigkeitstyps, ein Bodygebiet und ein Abschirmgebiet. Das Bodygebiet und das Abschirmgebiet weisen einen zweiten Leitfähigkeitstyp auf und sind zwischen der Driftstruktur und einer ersten Oberfläche des Siliziumcarbid-Körpers gelegen. Die Halbleitervorrichtung umfasst ferner einen ersten und einen zweiten Graben-Gatestreifen, die sich in den Siliziumcarbid-Körper erstrecken. Das Bodygebiet ist mit einer ersten Seitenwand des ersten Graben-Gatestreifens in Kontakt. Das Abschirmgebiet ist mit einer zweiten Seitenwand des zweiten Graben-Gatestreifens in Kontakt. Die zweite Seitenwand weist eine erste Länge in einer ersten Richtung parallel zur ersten Oberfläche auf. Ein Ergänzungsgebiet des ersten Leitfähigkeitstyps ist mit einer oder mehreren Grenzflächenzonen der zweiten Seitenwand in Kontakt. Ein Oberflächenbereich des Abschirmgebiets trennt das Ergänzungsgebiet und die erste Oberfläche.
  • Eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung bezieht sich auf eine weitere Halbleitervorrichtung, die einen Siliziumcarbid-Körper enthält. Der Siliziumcarbid-Körper umfasst eine Driftstruktur eines ersten Leitfähigkeitstyps, ein Bodygebiet und ein Abschirmgebiet. Das Bodygebiet und das Abschirmgebiet weisen einen zweiten Leitfähigkeitstyp auf und sind zwischen der Driftstruktur und einer ersten Oberfläche des Siliziumcarbid-Körpers gelegen. Die Halbleitervorrichtung umfasst ferner einen ersten und einen zweiten Graben-Gatestreifen, die sich in den Siliziumcarbid-Körper erstrecken. Das Bodygebiet ist mit einer ersten Seitenwand des ersten Graben-Gatestreifens in Kontakt. Das Abschirmgebiet ist mit einer zweiten Seitenwand des zweiten Graben-Gastreifens in Kontakt. Die zweite Seitenwand weist eine erste Länge in einer ersten Richtung parallel zur ersten Oberfläche auf. Ein Ergänzungsgebiet des ersten Leitfähigkeitstyps ist mit einer oder mehreren Grenzflächenzonen der zweiten Seitenwand in Kontakt. Ein Kontaktbereich erstreckt sich von der ersten Oberfläche in den Siliziumcarbid-Körper. Der Kontaktbereich ist mit dem Ergänzungsgebiet in Kontakt.
  • Figurenliste
  • Die begleitenden Zeichnungen sind beigeschlossen, um ein weiteres Verständnis der Erfindung zu liefern, und sind in diese Patentbeschreibung einbezogen und bilden einen Teil von dieser. Die Zeichnungen veranschaulichen Ausführungsformen einer Halbleitervorrichtung und dienen zusammen mit der Beschreibung zum Erläutern von Prinzipien der Ausführungsformen. Andere Ausführungsformen werden in der folgenden Detailbeschreibung und den Ansprüchen beschrieben.
    • 1A - 1C zeigen eine schematische horizontale und zwei vertikale Querschnittsansichten eines Bereichs einer Halbleitervorrichtung mit Graben-Gatestreifen und einem Ergänzungsgebiet gemäß einer Ausführungsform.
    • 2A - 2B zeigen schematische horizontale und vertikale Querschnittsansichten eines Bereichs einer Halbleitervorrichtung mit Graben-Gatestreifen gemäß einer Ausführungsform bezogen auf n-Kanal-SiC-MOSFETs.
    • 3A - 3B zeigen eine schematische Draufsicht und eine vertikale Querschnittsansicht eines Bereichs einer Halbleitervorrichtung gemäß einer Ausführungsform mit einem Ergänzungsgebiet in einem Abschlussgebiet.
    • 4A - 4B zeigen schematische horizontale und vertikale Querschnittsansichten eines Bereichs einer Halbleitervorrichtung gemäß einer Ausführungsform mit Ergänzungsgebieten, die eine größere vertikale Ausdehnung als Sourcegebiete aufweisen.
    • 5A - 5B zeigen schematische horizontale und vertikale Querschnittsansichten eines Bereichs einer Halbleitervorrichtung gemäß einer Ausführungsform mit einem Ergänzungsgebiet, das in einem Abstand zu einer ersten Oberfläche eines Siliziumcarbid-Körpers ausgebildet ist.
    • 6A - 6B zeigen schematische horizontale und vertikale Querschnittsansichten eines Bereichs einer Halbleitervorrichtung gemäß einer Ausführungsform mit breiten Kontaktbereichen.
    • 7A - 7B zeigen schematische horizontale und vertikale Querschnittsansichten eines Bereichs einer Halbleitervorrichtung gemäß einer Ausführungsform mit schmalen Kontaktbereichen.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
  • In der folgenden Detailbeschreibung wird Bezug genommen auf die begleitenden Zeichnungen, die einen Teil hiervon und in denen mittels Veranschaulichungen spezifische Ausführungsformen gezeigt sind, in denen die Halbleitervorrichtung ausgestaltet werden kann. Es ist zu verstehen, dass andere Ausführungsformen verwendet und strukturelle oder logische Änderungen vorgenommen werden können, ohne von dem Umfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen. Beispielsweise können Merkmale, die für eine Ausführungsform veranschaulicht oder beschrieben sind, bei oder im Zusammenhang mit anderen Ausführungsformen verwendet werden, um zu noch einer weiteren Ausführungsform zu gelangen. Es ist beabsichtigt, dass die vorliegende Offenbarung derartige Modifikationen und Veränderungen umfasst. Die Beispiele sind mittels einer spezifischen Sprache beschrieben, die nicht als den Umfang der beigefügten Patentansprüche begrenzend aufgefasst werden sollte. Die Zeichnungen sind nicht maßstabsgetreu und dienen lediglich zu Veranschaulichungszwecken. Entsprechende Elemente sind mit gleichen Bezugszeichen in den verschiedenen Zeichnungen versehen, falls nicht etwas anderes festgestellt wird.
  • Die Begriffe „haben“, „enthalten“, „umfassen“, „aufweisen“ und ähnliche Begriffe sind offene Begriffe, und die Begriffe geben das Vorhandensein der festgestellten Strukturen, Elemente oder Merkmale an, schließen jedoch das Vorhandensein von zusätzlichen Elementen oder Merkmalen nicht aus. Die unbestimmten Artikel und die bestimmten Artikel sollen sowohl den Plural als auch den Singular umfassen, falls sich aus dem Zusammenhang nicht klar etwas anderes ergibt.
  • Der Begriff „elektrisch verbunden“ beschreibt eine permanente niederohmige Verbindung zwischen elektrisch verbundenen Elementen, beispielsweise einen direkten Kontakt zwischen den betreffenden Elementen oder eine niederohmige Verbindung über ein Metall- und/oder hochdotiertes Halbleitermaterial. Der Begriff „elektrisch gekoppelt“ umfasst, dass ein oder mehrere dazwischenliegende Elemente, die für eine Signal- und/oder Leistungsübertragung geeignet sind, zwischen die elektrisch gekoppelten Elemente geschaltet sein können, beispielsweise Elemente, die steuerbar sind, um zeitweise eine niederohmige Verbindung in einem ersten Zustand und eine hochohmige elektrische Entkopplung in einem zweiten Zustand vorzusehen.
  • Ein sicherer Arbeitsbereich (SOA) definiert Spannungs- und Strombedingungen, unter welchen man erwarten kann, dass eine Halbleitervorrichtung ohne Selbstschädigung arbeitet. Der SOA ist durch veröffentlichte maximale Werte für Vorrichtungsparameter wie maximaler Dauerlaststrom, maximale Gatespannung und andere angegeben.
  • Die Figuren veranschaulichen relative Dotierungskonzentrationen durch Angabe von „-“ oder „+“ neben dem Dotierungstyp „n“ oder „p“. Beispielsweise bedeutet „n-“ eine Dotierungskonzentration, die niedriger als die Dotierungskonzentration eines „n“-Dotierungsgebiets ist, während ein „n+“-Dotierungsgebiet eine höhere Dotierungskonzentration hat als ein „n“-Dotierungsgebiet. Dotierungsgebiete der gleichen relativen Dotierungskonzentration haben nicht notwendigerweise die gleiche absolute Dotierungskonzentration. Beispielsweise können zwei verschiedene „n“-Dotierungsgebiete die gleichen oder verschiedene absolute Dotierungskonzentrationen haben.
  • Zwei angrenzende Dotierungsgebiete des gleichen Leitfähigkeitstyps und mit verschiedenen Dotierstoffkonzentrationen bilden einen unipolaren Übergang, z.B. einen (n/n+)- oder (p/p+)-Übergang, entlang einer Grenzfläche zwischen den beiden Dotierungsgebieten. Beim unipolaren Übergang kann ein Dotierstoffkonzentrationsprofil orthogonal zum unipolaren Übergang eine Stufe oder einen Wendepunkt zeigen, bei der oder dem sich das Dotierstoffkonzentrationsprofil von konkav in konvex oder umgekehrt ändert.
  • Physikalische Abmessungen angegebene Bereiche schließen die Randwerte ein. Beispielsweise liest sich ein Bereich für einen Parameter y von a bis b als a ≤ y ≤ b. Das Gleiche gilt für Bereiche mit einem Randwert wie „höchstens“ und „zumindest“.
  • Hauptbestandteile einer Schicht oder einer Struktur aus einer chemischen Verbindung oder Legierung sind solche Elemente, deren Atome die chemische Verbindung oder Legierung bilden. Beispielsweise sind Nickel und Silizium die Hauptbestandteile einer Nickelsilicidschicht, und Kupfer und Aluminium sind die Hauptbestandteile einer Kupfer-Aluminium-Legierung.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform kann eine Halbleitervorrichtung einen Siliziumcarbid-Körper umfassen. Der Siliziumcarbid-Körper kann eine Driftstruktur, ein Bodygebiet und ein Abschirmgebiet umfassen. Die Driftstruktur weist einen ersten Leitfähigkeitstyp auf. Das Bodygebiet und das Abschirmgebiet weisen einen zweiten Leitfähigkeitstyp auf, der zum ersten Leitfähigkeitstyp komplementär ist. Beispielsweise ist die Driftstruktur n-dotiert, und die Body- und Abschirmgebiete sind p-dotiert, oder umgekehrt. Das Bodygebiet und das Abschirmgebiet sind zwischen der Driftstruktur und einer ersten Oberfläche des Siliziumcarbid-Körpers gelegen. Der Siliziumcarbid-Körper kann ferner dotierte Schichten und/oder lateral getrennte dotierte Gebiete enthalten.
  • Die Driftstruktur umfasst zumindest eine Driftzone, die als eine Spannung haltende Schicht dient, wobei ein Verarmungsgebiet vorwiegend in der Driftzone ausgebildet wird, falls die Halbleitervorrichtung in einem Sperrzustand ist. Eine vertikale Ausdehnung der Driftzone und eine Dotierstoffkonzentration in der Driftzone sind so ausgewählt, dass die Halbleitervorrichtung ihr nominales Sperrspannungsvermögen erreicht. Die Driftstruktur kann weitere dotierte Gebiete des ersten Leitfähigkeitstyps, z.B. eine Stromausbreitungsschicht, einen Kontaktbereich, eine Feldstoppschicht, eine Pufferschicht und/oder eine Barrierenschicht, enthalten.
  • Erste und zweite Graben-Gatestreifen bilden Graben-Gatestrukturen, die sich in den Siliziumcarbid-Körper erstrecken. Jeder Graben-Gatestreifen weist eine laterale Längenausdehnung in einer lateralen ersten Richtung parallel zur ersten Oberfläche auf. Eine Breite des Graben-Gatestreifens senkrecht zur ersten Richtung kann kleiner als die laterale Längenausdehnung sein. Beispielsweise kann die Breite der Graben-Gatestreifen höchstens 30 % oder höchstens 10 % der lateralen Längenausdehnung des Graben-Gatestreifens entlang der lateralen ersten Richtung betragen.
  • Jeder Graben-Gatestreifen weist eine erste Seitenwand an einer ersten Seite und eine zweite Seitenwand an einer entgegengesetzten zweiten Seite auf. Die erste Seitenwand und die zweite Seitenwand können die gleiche Länge entlang der ersten Richtung aufweisen. Beispielsweise können der Graben-Gatestreifen, die erste und die zweite Seitenwand die gleiche Länge entlang der lateralen Längenausdehnung der Graben-Gatestruktur aufweisen. Zumindest die zweite Seitenwand weist eine erste Länge entlang der ersten Richtung auf.
  • Das Bodygebiet ist mit der ersten Seitenwand des ersten Graben-Gatestreifens in Kontakt. Das Abschirmgebiet ist mit der zweiten Seitenwand des zweiten Graben-Gatestreifens in Kontakt.
  • In einem Ein-Zustand der Halbleitervorrichtung bildet sich ein Inversionskanal im Bodygebiet. Das Bodygebiet kann von der zweiten Seitenwand des zweiten Graben-Gatestreifens getrennt sein. Beispielsweise kann das Abschirmgebiet zwischen dem Bodygebiet und der zweiten Seitenwand des zweiten Graben-Gatestreifens gelegen sein.
  • Das Abschirmgebiet kann eine höhere maximale Dotierstoffkonzentration als das Bodygebiet aufweisen. Die Dotierstoffkonzentration im Abschirmgebiet kann ausreichend hoch sein, so dass keine Inversionsschicht entlang der zweiten Seitenwand des zweiten Graben-Gatestreifens ausgebildet wird, zumindest solange die Halbleitervorrichtung innerhalb des SOA arbeitet. Das Abschirmgebiet ist von der ersten Seitenwand des ersten Graben-Gatestreifens getrennt. Beispielsweise kann das Bodygebiet zwischen dem Abschirmgebiet und der ersten Seitenwand des ersten Graben-Gatestreifens gelegen sein.
  • Ein Ergänzungsgebiet des ersten Leitfähigkeitstyps ist mit einer oder mehreren Grenzflächenzonen der zweiten Seitenwand in Kontakt. Eine Grenzflächenzone ist definiert als ein Oberflächenbereich der zweiten Seitenwand, der mit dem Ergänzungsgebiet in direktem Kontakt ist. Die totale/kombinierte Grenzflächenzone kann entlang der ersten Richtung durchgehend oder unterbrochen sein. Die Grenzflächenzone weist eine totale/kombinierte zweite Länge entlang der ersten Richtung auf.
  • Die zweite Länge ist die maximale longitudinale Ausdehnung der totalen/kombinierten Grenzflächenzone entlang der ersten Richtung. Die zweite Länge beträgt höchstens 40 %, z. B. höchstens 30 %, höchstens 10 % oder höchstens 1 %, der ersten Länge der zweiten Seitenwand von Graben-Gatestreifen in der lateralen ersten Richtung. Beispielweise kann in zumindest einer Schnittebene, die entlang der lateralen ersten Richtung verläuft, das Ergänzungsgebiet höchstens 40 % der zweiten seitlichen Oberfläche bedecken.
  • Das Ergänzungsgebiet kann mit einem Sourcepotential elektrisch verbunden und/oder gekoppelt sein. Eine Gateelektrode in den Graben-Gatestreifen kann mit einem Gatepotential elektrisch verbunden oder gekoppelt sein. Ein Gatedielektrikum kann zwischen der Gateelektrode und dem Siliziumcarbid-Körper ausgebildet sein. Das Ergänzungsgebiet und die Gateelektrode bilden eine kondensatorartige Struktur, wobei die Gesamtgröße der Grenzflächenzone, eine Dicke des Gatedielektrikums und das Material des Gatedielektrikums einen Beitrag der kondensatorartigen Struktur zu einer gesamten Gate-Source-Kapazität Cgs der Halbleitervorrichtung bestimmen.
  • Ein Verhältnis Cgd/Cgs zwischen einer Miller-Kapazität Cgd und der Gate-Source-Kapazität Cgs beeinflusst die Wahrscheinlichkeit dafür, dass sich die Halbleitervorrichtung unbeabsichtigt einschaltet. Ein Ergänzungsgebiet mit einer oder mehreren Grenzflächenzonen, deren totale longitudinale Ausdehnung höchstens 40 % der Graben-Gatestreifenlänge beträgt, kann ausreichen, um sicherzustellen, dass für eine vernachlässigbar niedrige Wahrscheinlichkeit für ein unbeabsichtigtes Einschalten Cgs ausreichend hoch ist. Außerdem kann das Vorhandensein des Ergänzungsgebiets entlang höchstens 40 % der Graben-Gatestreifenlänge ohne signifikanten Effekt auf die Funktionalität des Abschirmgebiets bleiben. Es ist möglich, dass das Ergänzungsgebiet die Funktionalität des Abschirmgebiets nur in einem vernachlässigbaren Maße beeinflusst.
  • Gemäß einer Ausführungsform kann der Siliziumcarbid-Körper ein aktives Gebiet und ein das aktive Gebiet umgebendes Abschlussgebiet umfassen. Vorwiegend im aktiven Gebiet fließt in einem Ein-Zustand der Halbleitervorrichtung ein Laststrom durch den Siliziumcarbid-Körper in einer annähernd vertikalen Richtung orthogonal zur ersten Oberfläche, wobei der Laststrom zwischen Lastkontaktstrukturen einer ersten Lastelektrode an der Vorderseite und einer zweiten Lastelektrode an der rückwärtigen Seite fließt. Das Abschirmgebiet ist frei von Lastkontaktstrukturen, so dass sich nur ein kleiner Anteil des Laststroms lateral in das Abschlussgebiet ausbreiten kann. Das Abschlussgebiet kann einen Rahmen um das aktive Gebiet herum bilden. Das Abschlussgebiet kann Gate-Kontaktstrukturen enthalten, die sich in die Graben-Gatestreifen erstrecken. Das Abschlussgebiet kann ferner Feldabschlussstrukturen enthalten, um in einem Sperrzustand der Halbleitervorrichtung ein laterales elektrisches Feld an der Vorderseite zu halten.
  • Das Ergänzungsgebiet kann im Abschlussgebiet ausgebildet sein und kann im aktiven Gebiet vollständig fehlen. Demzufolge kann sich im aktiven Gebiet das Abschirmgebiet entlang der kompletten horizontalen Querschnittsfläche einer SiC-Mesa zwischen den ersten und den zweiten Graben-Gatestreifen ohne Unterbrechungen entlang den SiC-Mesas erstrecken. Das Ergänzungsgebiet kann ohne negativen Einfluss auf die Qualität eines ohmschen Kontakts zwischen dem Abschirmgebiet und den Lastkontaktstrukturen vorgesehen sein.
  • Gemäß einer Ausführungsform kann die Halbleitervorrichtung ferner ein Sourcegebiet enthalten, das im Siliziumcarbid-Körper zwischen der ersten Oberfläche und dem Bodygebiet ausgebildet ist. Das Ergänzungsgebiet und das Sourcegebiet können strukturell verbunden sein. Mit anderen Worten können das Sourcegebiet und das Ergänzungsgebiet direkt aneinander grenzen. Falls das Sourcegebiet und das Ergänzungsgebiet aus dem gleichen Prozess, zum Beispiel aus dem (den) gleichen Implantationsprozess(en), stammen, können das Sourcegebiet und das Ergänzungsgebiet direkt angrenzende Bereiche eines durchgehenden dotierten Gebiets des ersten Leitfähigkeitstyps sein. Falls sich eine Ausbildung des Sourcegebiets und eine Ausbildung des Ergänzungsgebiets in zumindest einem Prozess unterscheiden, falls zum Beispiel zumindest eine von mehreren Implantationen nur in einem des Sourcegebiets und des Ergänzungsgebiets wirksam ist, können dann das Sourcegebiet und das Ergänzungsgebiet einen unipolaren Übergang ausbilden.
  • Gemäß einer Ausführungsform kann sich eine maximale Dotierstoffkonzentration im Ergänzungsgebiet von einer maximalen Dotierstoffkonzentration im Sourcegebiet unterscheiden. Wenn die Dotierstoffkonzentrationen in dem Sourcegebiet und dem Ergänzungsgebiet voneinander entkoppelt sind, kann jede Dotierstoffkonzentration individuell ausgewählt werden, um unterschiedliche Anforderungen zu befriedigen. Gemäß einer alternativen Ausführungsform kann die maximale Dotierstoffkonzentration in dem Ergänzungsgebiet und in dem Sourcegebiet gleich sein oder können voneinander um nicht mehr als einen durch einen Prozessfehler induzierten Betrag, z. B. um nicht mehr 5 %, z. B. nicht mehr als 1 % der höheren maximalen Dotierstoffkonzentration, abweichen. Das Sourcegebiet und das Ergänzungsgebiet können aus dem gleichen Prozess resultieren.
  • Gemäß einer Ausführungsform kann eine maximale vertikale Ausdehnung des Ergänzungsgebiets größer als eine maximale vertikale Ausdehnung des Sourcegebiets sein. Zum Beispiel kann sich das Ergänzungsgebiet tiefer in den Siliziumcarbid-Halbleiterkörper als das Sourcegebiet erstrecken. Da die Gate-Source-Kapazität von der Gesamtgröße der einen oder mehreren Grenzflächenzonen des Ergänzungsgebiets entlang der zweiten Seitenwand abhängt, kann ein Vergrößern der vertikalen Ausdehnung des Ergänzungsgebiets Cgs erhöhen, ohne die zweite Länge zu vergrößern, so dass eine vergleichsweise große Cgs mit einem geringen Verlust an verfügbarer Kontaktzone zwischen den Lastkontaktstrukturen und dem Abschirmgebiet kombiniert werden kann. Ein Ausbilden eines Ergänzungsgebiets mit einer höheren maximalen vertikalen Ausdehnung als die maximale vertikale Ausdehnung des Sourcegebiets kann verglichen mit einem Implantieren des Sourcegebiets zumindest einen zusätzlichen Implantationsschritt (insbesondere mit einer höheren Implantationsenergie) aufweisen.
  • Gemäß einer Ausführungsform sind das Ergänzungsgebiet und die zweite Seitenwand in einer einzigen, durchgehenden Grenzflächenzone in Kontakt. Die einzige Grenzflächenzone kann in dem aktiven Gebiet oder in dem Abschlussgebiet gelegen sein oder kann mit sowohl dem aktiven Gebiet als auch dem Abschlussgebiet überlappen. Aufgrund von Beschränkungen lithografischer Prozesse kann sich die Reproduzierbarkeit lateraler Abmessungen dotierter Gebiete mit abnehmender Länge und Breite verschlechtern. Ein einteiliges Ergänzungsgebiet kann eine hohe Reproduzierbarkeit mit einem geringen Einfluss auf die verfügbare Kontaktzone kombinieren.
  • Gemäß einer anderen Ausführungsform kann das Ergänzungsgebiet eine Vielzahl von Ergänzungsbereichen umfassen, wobei obere Bereiche des Abschirmgebiets die Ergänzungsbereiche entlang der lateralen ersten Richtung lateral trennen können. Ein Aufspalten des Ergänzungsgebiets in eine Vielzahl von Ergänzungsbereichen kann einen gleichmäßigeren Kontaktwiderstand und/oder eine gleichmäßigere Cgs-Verteilung entlang der ersten Richtung liefern.
  • Beispielsweise können ein Abstand zwischen benachbarten Ergänzungsbereichen und ein Abstand von Mitte zu Mitte zwischen benachbarten Ergänzungsbereichen entlang der kompletten Länge der Graben-Gatestreifen gleichmäßig sein, um eine gleichmäßige Cgs-Verteilung vorzusehen.
  • Alternativ dazu können/kann der Abstand zwischen benachbarten Ergänzungsbereichen und/oder der Abstand von Mitte zu Mitte zwischen benachbarten Ergänzungsbereichen eine Funktion eines Abstands zu einem Abschlussgebiet sein. Beispielsweise kann zumindest einer des Abstands und des Abstands von Mitte zu Mitte zwischen benachbarten Ergänzungsbereichen mit zunehmendem Abstand zum nächstgelegenen Bereich des Abschlussgebiets zunehmen oder abnehmen, um eine spezifische Verteilung des Kontaktwiderstands und/oder von Cgs zu erhalten.
  • Gemäß einer Ausführungsform kann das Ergänzungsgebiet direkt an die erste Oberfläche grenzen. Das Ergänzungsgebiet kann mit Lastkontaktstrukturen an der Vorderseite direkt verbunden sein, wobei die Lastkontaktstrukturen mit der ersten Oberfläche des Siliziumcarbid-Körpers in Kontakt sein können. Das Ergänzungsgebiet kann mit den gleichen Prozessen, die das Sourcegebiet bilden, geschaffen werden. Alternativ dazu kann ein Ausbilden des Ergänzungsgebiets einen oder einige der Prozesse zum Ausbilden des Sourcegebiets einschließen.
  • Gemäß einer anderen Ausführungsform kann ein Oberflächenbereich des Abschirmgebiets das Ergänzungsgebiet und die erste Oberfläche trennen. Das Ergänzungsgebiet liegt in einem Abstand zu der ersten Oberfläche (sogenanntes „vergrabenes Ergänzungsgebiet“) und ist von ihr beabstandet. Auf diese Weise kann eine komplette obere Oberfläche einer SiC-Mesa zwischen den Graben-Gatestreifen zum Ausbilden niederohmiger ohmscher Kontakte zwischen dem Sourcegebiet und/oder dem Abschirmgebiet auf einer Seite und den Lastkontaktstrukturen auf der anderen Seite zur Verfügung stehen.
  • Gemäß einer Ausführungsform kann sich ein Kontaktbereich von der ersten Oberfläche in den Siliziumcarbid-Körper erstrecken, wobei der Kontaktbereich mit dem Ergänzungsgebiet in Kontakt ist. Der Kontaktbereich kann eine laterale ohmsche Kontaktzone zumindest mit dem Ergänzungsgebiet ausbilden und kann die gesamte Kontaktzone zwischen der ersten Lastelektrode auf einer Seite und dem Ergänzungsgebiet, dem Sourcegebiet und/oder dem Abschirmgebiet auf der anderen Seite vergrößern. Der Kontaktbereich ist unterhalb der ersten Oberfläche des Siliziumcarbid-Körpers zumindest teilweise ausgebildet.
  • Gemäß einer Ausführungsform kann eine maximale Dotierstoffkonzentration im Abschirmgebiet höher als eine maximale Dotierstoffkonzentration im Bodygebiet sein. Beispielsweise kann die Dotierstoffkonzentration im Abschirmgebiet hoch genug sein, so dass sich keine Inversionsschicht entlang der zweiten Seitenwand des zweiten Graben-Gatestreifens ausbildet, zumindest solange die Halbleitervorrichtung innerhalb des SOA arbeitet.
  • Gemäß zumindest einer anderen Ausführungsform kann eine Halbleitervorrichtung einen Siliziumcarbid-Körper umfassen, wobei der Siliziumcarbid-Körper eine Driftstruktur, ein Bodygebiet und ein Abschirmgebiet umfassen kann. Die Driftstruktur weist einen ersten Leitfähigkeitstyp auf. Das Bodygebiet und das Abschirmgebiet weisen einen komplementären zweiten Leitfähigkeitstyp auf und können zwischen der Driftstruktur und einer ersten Oberfläche des Siliziumcarbid-Körpers gelegen sein. Die Halbleitervorrichtung enthält ferner einen ersten und einen zweiten Graben-Gatestreifen, die sich in den Siliziumcarbid-Körper erstrecken. Das Bodygebiet ist mit einer ersten Seitenwand des ersten Graben-Gatestreifens in Kontakt. Das Abschirmgebiet ist mit einer zweiten Seitenwand des zweiten Graben-Gatestreifens in Kontakt. Die zweite Seitenwand weist eine Länge in einer ersten Richtung parallel zur ersten Oberfläche auf. Ein Ergänzungsgebiet des ersten Leitfähigkeitstyps ist mit einer oder mehreren Grenzflächenzonen der zweiten Seitenwand in Kontakt. Ein Oberflächenbereich des Abschirmgebiets kann zwischen dem Ergänzungsgebiet und der ersten Oberfläche gelegen sein.
  • Das Ergänzungsgebiet ist in einem Abstand zur ersten Oberfläche ausgebildet (ein sogenanntes „vergrabenes Ergänzungsgebiet“). Indem man das Ergänzungsgebiet vergräbt, kann eine komplette obere Oberfläche einer SiC-Mesa zwischen den Graben-Gatestreifen zum Ausbilden niederohmiger ohmscher Kontakte zwischen Lastkontaktstrukturen und dem Abschirmgebiet und/oder weiteren dotierten Gebieten in der SiC-Mesa, z.B. einem Sourcegebiet, zur Verfügung stehen. Daher kann ein guter Kontakt zum Abschirmgebiet sichergestellt werden.
  • Gemäß einer Ausführungsform weisen entlang der ersten Richtung die eine oder mehreren Grenzflächenzonen eine kombinierte zweite Länge von höchstens 40 % der ersten Länge auf.
  • Gemäß einer anderen Ausführungsform kann sich das Ergänzungsgebiet entlang dem zweiten Graben-Gatestreifen in einem aktiven Gebiet des Siliziumcarbid-Körpers erstrecken. Beispielsweise kann eine Gesamtlänge der einen oder mehreren Grenzflächenzonen entlang der lateralen ersten Richtung zumindest 50 %, z.B. zumindest 90 %, der ersten Länge der Graben-Gatestreifen betragen oder kann gleich der ersten Länge sein. Indem man die Gesamtlänge des Ergänzungsgebiets vergrößert, kann Cgs effizient erhöht werden, da sich das Ergänzungsgebiet entlang einem größeren Bereich der zweiten Seitenwand des Graben-Gatestreifens erstreckt. Indes kann es möglich sein, einen guten Kontakt zum Abschirmgebiet sicherzustellen, indem man das Ergänzungsgebiet vergräbt.
  • Gemäß zumindest einer weiteren Ausführungsform kann eine Halbleitervorrichtung einen Siliziumcarbid-Körper umfassen, der eine Driftstruktur, ein Bodygebiet und ein Abschirmgebiet umfassen kann. Die Driftstruktur weist einen ersten Leitfähigkeitstyp auf. Das Bodygebiet und das Abschirmgebiet weisen einen komplementären zweiten Leitfähigkeitstyp auf und können zwischen der Driftstruktur und einer ersten Oberfläche des Siliziumcarbid-Körpers gelegen sein. Die Halbleitervorrichtung umfasst ferner einen ersten und einen zweiten Graben-Gatestreifen, die sich in den Siliziumcarbid-Körper erstrecken. Das Bodygebiet ist mit einer ersten Seitenwand des ersten Graben-Gatestreifens in Kontakt. Das Abschirmgebiet ist mit einer zweiten Seitenwand des zweiten Graben-Gatestreifens in Kontakt. Die zweite Seitenwand weist eine erste Länge in einer ersten Richtung parallel zur ersten Oberfläche auf. Ein Ergänzungsgebiet des ersten Leitfähigkeitstyps ist mit einer oder mehreren Grenzflächenzonen der zweiten Seitenwand in Kontakt. Ein Kontaktbereich kann sich von der ersten Oberfläche in den Siliziumcarbid-Körper erstrecken, wobei der Kontaktbereich mit dem Ergänzungsgebiet in Kontakt ist.
  • Gemäß einer Ausführungsform weisen die eine oder mehreren Grenzflächenzonen eine kombinierte zweite Länge von höchstens 40 % der ersten Länge auf.
  • Gemäß einer Ausführungsform kann sich das Ergänzungsgebiet entlang dem zweiten Graben-Gatestreifen in einem aktiven Gebiet des Siliziumcarbid-Körpers erstrecken. Beispielsweise kann eine Gesamtlänge der einen oder mehreren Grenzflächenzonen entlang der lateralen ersten Richtung im aktiven Gebiet zumindest 50 %, z. B. zumindest 90 %, der ersten Länge der Graben-Gatestreifen betragen oder kann gleich der ersten Länge sein.
  • 1A und 1B beziehen sich auf eine Halbleitervorrichtung 500, die Transistorzellen TC enthält. Die Halbleitervorrichtung 500 kann beispielsweise ein IGFET (Feldeffekttransistor mit isoliertem Gate), zum Beispiel ein MOSFET (Metall-Oxid-Halbleiter-FET) in der üblichen Bedeutung, einschließlich FETs mit Metall-Gates sowie FETs mit Gates aus einem Halbleitermaterial, oder eine MCD (MOS-gesteuerte Diode) sein oder diese enthalten.
  • Der Siliziumcarbid-Körper 100 kann einkristallines Siliziumcarbid enthalten oder daraus bestehen, z.B. einen Siliziumcarbid-Kristall, der die Hauptbestandteile Silizium und Kohlenstoff enthält. Der Siliziumcarbid-Kristall kann unerwünschte Verunreinigungen bzw. Störstellen wie Wasserstoff, Sauerstoff und/oder Fluor enthalten und kann auch beabsichtigte Störstellen, z. B. Dotierstoffatome, enthalten. Der Polytyp des Siliziumcarbid-Kristalls kann 15R, 2H, 6H oder 4H sein. Der Siliziumcarbid-Körper 100 kann eine mittels Epitaxie gewachsene Siliziumcarbidschicht enthalten oder daraus bestehen.
  • Eine erste Oberfläche 101 an einer Vorderseite des Siliziumcarbid-Körpers 100 kann planar oder gerippt sein. Eine Oberflächennormale 104, die zu einer planaren ersten Oberfläche 101 orthogonal ist oder zu einer mittleren Ebene einer gerippten ersten Oberfläche 101 orthogonal ist, definiert eine vertikale Richtung, z. B. des Transistors (Zelle). Richtungen, die zur Oberflächennormalen 104 orthogonal sind, definieren horizontale Richtungen des Transistors, auf welche auch als laterale Richtungen verwiesen wird. Im Folgenden sind longitudinale Richtungen laterale Richtungen.
  • Die Oberflächennormale 104 kann mit einer Hauptgitterrichtung zusammenfallen oder kann um einen Winkel zur Achse zu einer Hauptgitterrichtung geneigt sein, wobei der Winkel zur Achse in einem Bereich von 2° bis 8° liegen kann. An der Rückseite des Siliziumcarbid-Körpers 100 kann sich eine zweite Oberfläche parallel zu einer planaren ersten Oberfläche 101 oder parallel zu einer mittleren Ebene einer gerippten ersten Oberfläche 101 erstrecken.
  • Eine Gesamtdicke des Siliziumcarbid-Körpers 100 zwischen der ersten Oberfläche 101 und der zweiten Oberfläche hängt mit einem nominalen Sperrvermögen der Halbleitervorrichtung 500 zusammen und kann im Bereich von einigen hundert nm bis einige hundert µm liegen.
  • Die Transistorzellen TC sind entlang Graben-Gatestreifen 150 ausgebildet, die sich von der ersten Oberfläche 101 in den Siliziumcarbid-Körper 100 erstrecken. Die Graben-Gatestreifen 150 können lange Streifen sein, die sich entlang einer lateralen ersten Richtung 291 durch ein aktives Gebiet der Halbleitervorrichtung 500 erstrecken. Bereiche des Siliziumcarbid-Körpers 100 zwischen benachbarten Graben-Gatestreifen 150 bilden SiC-Mesas 190. Zwischen den Transistorzellen TC und der zweiten Oberfläche enthält der Siliziumcarbid-Körper 100 eine Driftstruktur 130 eines ersten Leitfähigkeitstyps. Die Driftstruktur 130 kann mit einer zweiten Lastelektrode 320 elektrisch verbunden sein.
  • Die Graben-Gatestreifen 150 enthalten eine leitfähige Gateelektrode 155, die eine hochdotierte polykristalline Siliziumschicht und/oder eine metallhaltige Schicht enthalten oder daraus bestehen kann. Die Gateelektrode 155 kann mit einer Gate-Metallisierung 330 elektrisch verbunden sein, die einen Gateanschluss G bildet oder die mit einem solchen elektrisch verbunden oder gekoppelt ist.
  • Ein Gatedielektrikum 159 trennt die Gateelektrode 155 vom Siliziumcarbid-Körper 100 entlang zumindest einer Seite des Graben-Gatestreifens 150. Das Gatedielektrikum 159 kann thermisch gewachsenes oder abgeschiedenes Siliziumoxid, Siliziumnitrid, Siliziumoxinitrid, ein anderes abgeschiedenes dielektrisches Material oder eine beliebige Kombination davon enthalten oder daraus bestehen. Eine Dicke des Gatedielektrikums 159 kann ausgewählt werden, um Transistorzellen TC mit einer Schwellenspannung in einem Bereich von 1,0 V bis 8 V zu erhalten. Die Graben-Gatestreifen 150 können ausschließlich die Gateelektrode 155 und das Gatedielektrikum 159 enthalten oder können zusätzlich zu der Gateelektrode 155 und dem Gatedielektrikum 159 weitere leitfähige und/oder dielektrische Strukturen enthalten.
  • Eine Länge der Graben-Gatestreifen 150 entlang der lateralen ersten Richtung 291 ist größer als eine Breite der Graben-Gatestreifen 150 entlang einer zweiten lateralen Richtung 292, die zur ersten Richtung 291 orthogonal ist.
  • Die Graben-Gatestreifen 150 können gleich beabstandet sein, können eine gleiche Breite aufweisen und können ein regelmäßiges Streifenmuster bilden, wobei ein Abstand von Mitte zu Mitte zwischen den Graben-Gatestreifen 150 in einem Bereich von 1 µm bis 10 µm, z. B. von 2 µm bis 5 µm, liegen kann. Eine vertikale Ausdehnung der Graben-Gatestreifen 150 kann in einem Bereich von 0,3 µm bis 5 µm, z. B. in einem Bereich von 0,5 µm bis 2 µm, liegen. Am Boden können die Graben-Gatestreifen 150 abgerundet sein.
  • Die Graben-Gatestreifen 150 können bezüglich der ersten Oberfläche 101 vertikal sein oder können sich mit zunehmendem Abstand zur ersten Oberfläche 101 verjüngen. Beispielsweise kann ein Verjüngungswinkel der Graben-Gatestreifen 150 bezüglich der vertikalen Richtung gleich dem Winkel zur Achse sein oder kann vom Winkel zur Achse um nicht mehr als ±1 Grad abweichen, so dass zumindest eine erste Mesa-Seitenwand 191 von zwei entgegengesetzten longitudinalen Mesa-Seitenwänden 191, 192 der SiC-Mesa 190 in einer Kristallebene, in der eine Ladungsträgerbeweglichkeit hoch ist, z.B. einer {11-20}-Kristallebene, ausgebildet ist. Eine zweite Mesa-Seitenwand 192, die zur ersten Mesa-Seitenwand 191 entgegengesetzt ist, kann zur gleichen Kristallebene um den doppelten Winkel α zur Achse, z. B. um 4 Grad oder mehr, beispielsweise um etwa 8 Grad, geneigt sein. Die ersten und zweiten Mesa-Seitenwände 191, 192 liegen auf entgegengesetzten longitudinalen Seiten der SiC-Mesa 190 und sind mit zwei benachbarten Graben-Gatestreifen 150 in direktem Kontakt.
  • Erste Seitenwände 151 der Graben-Gatestreifen 150 sind mit den ersten Mesa-Seitenwänden 191 in Kontakt. Zweite Seitenwände 152 der Graben-Gatestreifen 150 sind mit den zweiten Mesa-Seitenwänden 192 in Kontakt. In einem vertikalen Querschnitt parallel zur zweiten Richtung 292 liegen alle ersten Seitenwände 151 an der gleichen Seite (linke Seite), und alle zweiten Seitenwände 152 liegen an der entgegengesetzten Seite (rechte Seite). Die zweiten Seitenwände 152 weisen eine erste Länge L1 auf. Die ersten Seitenwände 151 können die gleiche Länge aufweisen. Die erste Länge L1 kann bis zu einige Millimeter betragen.
  • Die veranschaulichte Ausführungsform zeigt eine SiC-Mesa 190 zwischen einem ersten Graben-Gatestreifen 150 an der rechten Seite und einem zweiten Graben-Gatestreifen 150 an der linken Seite der Figur. Die SiC-Mesa 190 enthält ein Sourcegebiet 110, ein Bodygebiet 120, einen ersten Bereich eines Abschirmgebiets 140 und ein Ergänzungsgebiet 170. Das Sourcegebiet 110 liegt zwischen der ersten Oberfläche 100 und dem Bodygebiet 120 und kann mit der ersten Seitenwand 151 des ersten Graben-Gatestreifens 150 in direktem Kontakt sein.
  • Das Bodygebiet 120 trennt das Sourcegebiet 110 und die Driftstruktur 130. Das Bodygebiet 120 und die Driftstruktur 130 bilden einen ersten pn-Übergang pn1. Das Bodygebiet 120 und das Sourcegebiet 130 bilden einen zweiten pn-Übergang pn2. Das Bodygebiet 120 grenzt direkt an die erste Seitenwand 151 des ersten Graben-Gatestreifens 150. Eine vertikale Ausdehnung des Bodygebiets 120 entspricht einer Kanallänge der Transistorzellen TC und kann in einem Bereich von 0,2 µm bis 1,5 µm liegen. Das Sourcegebiet 110 und das Bodygebiet 120 sind mit einer ersten Lastelektrode 310 an der Vorderseite elektrisch verbunden.
  • Die erste Lastelektrode 310 kann einen ersten Lastanschluss LT1, der ein Anodenanschluss einer MCD oder ein Sourceanschluss eines IGFET sein kann, bilden oder kann mit einem solchen elektrisch verbunden oder gekoppelt sein. Die zweite Lastelektrode 320 kann einen zweiten Lastanschluss LT2, welcher ein Kathodenanschluss einer MCD oder ein Drainanschluss eines IGFET sein kann, bilden oder kann mit einem solchen elektrisch verbunden oder gekoppelt sein.
  • Der erste Bereich des Abschirmgebiets 140 ist zwischen dem Bodygebiet 120 und der zweiten Seitenwand 152 des zweiten Graben-Gatestreifens 150 angeordnet. Ein zweiter Bereich des Abschirmgebiets 120 kann mit dem zweiten Graben-Gatestreifen 150 vertikal überlappen. Mit anderen Worten ist der zweite Bereich des Abschirmgebiets 140 unterhalb des zweiten Graben-Gatestreifens 150, z. B. zwischen dem Graben-Gatestreifen 150 und der zweiten Oberfläche 102, ausgebildet. Das Abschirmgebiet 140 ist mit der ersten Lastelektrode 310 elektrisch verbunden und oder gekoppelt.
  • Eine maximale Dotierstoffkonzentration im Abschirmgebiet 140 kann höher als eine maximale Dotierstoffkonzentration im Bodygebiet 120 sein. Ein vertikales Dotierstoffkonzentrationsprofil im Abschirmgebiet 120 kann ein lokales Maximum bei einer Position unterhalb des Graben-Gatestreifens 150 aufweisen. Entlang der zweiten Mesa-Seitenwand 192 kann eine Dotierstoffkonzentration im Abschirmgebiet 140 höher, d.h. zumindest zehnmal höher, als eine Dotierstoffkonzentration im Bodygebiet 120 entlang der ersten Mesa-Seitenwand 191, sein.
  • Das Abschirmgebiet 140 und die Driftstruktur 130 bilden einen dritten pn-Übergang pn3, der die Halbleitervorrichtung 500 mit einer integrierten Funktionalität einer Flyback- bzw. Schutzdiode versehen kann. Außerdem kann in einem Sperrzustand der Halbleitervorrichtung 500 der zweite Bereich des Abschirmgebiets 140 unterhalb des Graben-Gatestreifens 150 einen aktiven Bereich des Gatedielektrikums 159 entlang der ersten Seitenwand 151 gegen ein an die zweite Lastelektrode 320 angelegtes Potential abschirmen.
  • Der Ergänzungsgebiet 170 ist mit einer Grenzflächenzone 175 der zweiten Seitenwand 152 des zweiten Graben-Gatestreifens 150 in direktem Kontakt. Das Ergänzungsgebiet 170 und das Sourcegebiet 110 können strukturell verbunden sein (wie veranschaulicht) oder können strukturell getrennt sein (nicht veranschaulicht) .
  • Das Ergänzungsgebiet 170 kann eine einzige Brücke bilden, die sich vom Sourcegebiet 110 zur zweiten Seitenwand 152 des zweiten Graben-Gatestreifens 150 erstreckt. Außerhalb des Ergänzungsgebiets 170 können obere Bereiche 141 des Abschirmgebiets 140 das Sourcegebiet 110 und die zweite Seitenwand 152 des zweiten Graben-Gatestreifens 150 trennen. Das Ergänzungsgebiet 170 kann in oder nahe einem Endabschnitt der SiC-Mesa 190 oder in oder nahe einem zentralen Abschnitt der SiC-Mesa 190 ausgebildet sein, wobei sich die Begriffe „Endabschnitt“ und „zentraler Abschnitt“ auf die laterale Ausdehnung der SiC-Mesa 190 entlang der ersten Richtung 291 beziehen.
  • Eine Breite w1 des Ergänzungsgebiets 170 entlang der lateralen zweiten Richtung 292 kann in einem Bereich von 40 % bis 60 % einer Mesa-Breite w0 der SiC-Mesa 190 liegen. Eine maximale vertikale Ausdehnung v2 des Ergänzungsgebiets 170 orthogonal zur ersten Oberfläche 101 kann zumindest 200 nm und höchstens 1 µm betragen.
  • Eine Länge des Ergänzungsgebiets 170 entlang der lateralen ersten Richtung 291 kann über die komplette Breite w1 konstant sein, kann mit abnehmendem Abstand zur zweiten Seitenwand 152 abnehmen oder kann mit abnehmendem Abstand zur zweiten Seitenwand 152 zunehmen. Die Länge kann allmählich, z.B. linear, oder in Stufen zunehmen oder abnehmen.
  • Die Grenzflächenzone 175 hat eine zweite Länge L2 entlang der ersten Richtung 291, wobei die zweite Länge L2 geringer als 40 % der ersten Länge L1 der zweiten Seitenwände 152, z.B. etwa 30 % der ersten Länge L1, ist. Alternativ dazu kann eine zweite Länge L2 von weniger als 1,5 µm ausreichen, um eine gewünschte Gate-Source-Kapazität zu erzielen, wobei ein unterer Grenzwert für die zweite Länge L2 durch Prozessbeschränkungen gegeben ist. Alternativ dazu kann die zweite Länge L2 in einem Bereich von 1,5 µm bis 10 µm liegen, wobei das Ergänzungsgebiet 170 mit hoher Zuverlässigkeit bei akzeptablen Abweichungen von einem Zielwert gebildet werden kann und wobei sich das Ergänzungsgebiet 170 entlang nur einem vergleichsweise kurzen Bereich der SiC-Mesa 190 erstreckt.
  • Die Transistorzellen TC können n-Kanal-FET-Zellen mit p-dotierten Bodygebieten 120, n-dotierten Sourcegebieten 110 und einer n-dotierten Driftstruktur 130 sein. Alternativ dazu sind die Transistorzellen TC p-Kanal-FET-Zellen mit n-dotierten Bodygebieten 120, p-dotierten Sourcegebieten 110 und einer p-dotierten Driftstruktur 130. Die folgende Beschreibung bezieht sich auf n-Kanal-FET-Zellen.
  • Das Gatedielektrikum 159 koppelt kapazitiv Bereiche der Bodygebiete 120 mit der Gateelektrode 155. Wenn ein Potential an der Gateelektrode 155 eine Schwellenspannung der Halbleitervorrichtung 500 übersteigt, bewirkt das elektrische Feld, dass die Minoritätsladungsträger in den Bodygebieten 120 Inversionskanäle entlang dem Gatedielektrikum 159 bilden, wobei die Inversionskanäle die Sourcegebiete 110 mit der Driftstruktur 130 verbinden, wodurch die Halbleitervorrichtung 500 eingeschaltet wird. Im Ein-Zustand fließt ein Laststrom zwischen den ersten und zweiten Lastelektroden 310, 320 entlang den ersten Mesa-Seitenwänden 191. Die vergleichsweise hohe Dotierstoffkonzentration in den Abschirmgebieten 140 kann die Ausbildung von Inversionskanälen entlang den zweiten Mesa-Seitenwänden 192 bei Betriebsbedingungen innerhalb des SOA unterdrücken.
  • Falls die Halbleitervorrichtung 500 ein IGFET ist, ist eine Gate-Drain-Kapazität Cgd zwischen dem zweiten Lastanschluss LT2 und dem Gateanschluss G wirksam, ist eine Gate-Source-Kapazität Cgs zwischen dem Gateanschluss G und dem ersten Lastanschluss LT1 wirksam, und eine Drain-Source-Kapazität Cds ist zwischen den ersten und den zweiten Lastanschlüssen LT1, LT2 wirksam. Eine Schwellenspannungsladung Qth definiert den Ladungsbetrag, der notwendig ist, um das Potential am Gateanschluss G auf eine Schwellenspannung anzuheben, bei der der Laststromweg zwischen dem Drain und der Source leitend wird und eine Miller-Ladung Qgd die Gate-Drain-Kapazität Cgd lädt.
  • Typischerweise beeinflusst das Verhältnis Qgd/Qth die Wahrscheinlichkeit dafür, dass die Halbleitervorrichtung 500 unbeabsichtigt einschaltet, wenn Spannungsspitzen, welche erzeugt werden können, wenn die Halbleitervorrichtung 500 ausschaltet, mit der Gateelektrode 155 über die Miller-Kapazität Cgd gekoppelt werden. Je größer die Miller-Kapazität Cgd in Bezug auf Cgs ist, desto höher sind die Wahrscheinlichkeit und die Gefahr, dass die Halbleitervorrichtung 500 unbeabsichtigt einschaltet. Ein unbeabsichtigtes Einschalten verringert die Effizienz eines Schaltkreises, der die Halbleitervorrichtung 500 enthält. Falls beispielsweise die Halbleitervorrichtung 500 als High-Side-Schalter oder Low-Side-Schalter in einer Halbbrückenschaltung verwendet wird, kann eine Kurzschlussbedingung mit beiden eingeschalteten Schaltern auftreten. Auf der anderen Seite nimmt mit abnehmendem Verhältnis Qgd/Qth die Wahrscheinlichkeit für ein Auslösen unerwünschter Oszillationen in der Anwendung zu. In Abhängigkeit vom Verhältnis Qgd/Qth weist die Halbleitervorrichtung 500 entweder ein hohes Risiko hinsichtlich eines unbeabsichtigten Einschaltens oder ein hohes Risiko hinsichtlich unbeabsichtigter Oszillationen auf.
  • Mit Ergänzungsgebieten 170, die eine verhältnismäßig geringe Ausdehnung entlang der ersten Richtung 291 aufweisen, ist es möglich, Cgs ausreichend und ohne negativen Einfluss auf andere Vorrichtungsparameter zu erhöhen.
  • In 2A und 2B ist die Halbleitervorrichtung 500 ein n-Kanal-SiC-TMOSFET, wobei die erste Lastelektrode 310 einen Sourceanschluss S bildet oder mit einem solchen elektrisch verbunden ist und die zweite Lastelektrode 320 einen Drainanschluss D bildet oder mit einem solchen elektrisch verbunden ist. Die Halbleitervorrichtung 500 basiert auf einem Siliziumcarbid-Körper 100 mit einer ersten Oberfläche 101 und einer zweiten Oberfläche 102, einer Vielzahl von Transistorzellen TC, einer Vielzahl von SiC-Mesas 190, einer Vielzahl von Graben-Gatestreifen 150 und mit einer Driftstruktur 130, wie unter Bezugnahme auf 1A - 1C beschrieben wurde.
  • Die Driftstruktur 130 kann einen hochdotierten Kontaktbereich 139, der direkt an die zweite Oberfläche 102 grenzt, und eine schwach dotierte Driftzone 131 zwischen den Transistorzellen TC und dem hochdotierten Kontaktbereich 139 umfassen.
  • Der hochdotierte Kontaktbereich 139 kann ein Substratbereich sein oder einen solchen enthalten, der von einem kristallinen Ingot erhalten wird, oder kann einen hochdotierten Bereich einer mittels Epitaxie gebildeten Schicht umfassen. Entlang der zweiten Oberfläche 102 ist eine Dotierstoffkonzentration im Kontaktbereich 139 ausreichend hoch, um einen niederohmigen ohmschen Kontakt zwischen dem Kontaktbereich 139 und der zweiten Lastelektrode 320 sicherzustellen.
  • Die Driftzone 131 kann in einer mittels Epitaxie aufgewachsenen Schicht ausgebildet sein. Eine mittlere Netto-Dotierstoffkonzentration in der Driftzone 131 kann im Bereich von 1E15 cm-3 bis 5E16 cm-3 liegen. Die Driftzone 131 kann direkt an den Kontaktbereich 139 grenzen. Alternativ dazu kann eine einen unipolaren Übergang mit der Driftzone 131 bildende Pufferschicht zwischen der Driftzone 131 und dem Kontaktbereich 139 gelegen sein, wobei eine vertikale Ausdehnung der Pufferschicht annähernd 1 µm betragen kann und wobei eine mittlere Dotierstoffkonzentration beispielsweise in der Pufferschicht in einem Bereich von 3E17 cm-3 bis 1E18 cm-3 liegen kann.
  • Streifenförmige Bereiche eines Zwischenschicht-Dielektrikums 210 trennen die Gateelektroden 155 in den Graben-Gatestreifen 150 und die erste Lastelektrode 310. Lastkontaktstrukturen 315 erstrecken sich von der ersten Lastelektrode 310 durch Öffnungen im Zwischenschicht-Dielektrikum 210 zu den SiC-Mesas 190 und sind mit den Sourcegebieten 110 und den Abschirmgebieten 140 in direktem Kontakt. Die Lastkontaktstrukturen 310 können auf der ersten Oberfläche 101 enden. Alternativ dazu können sich die Lastkontaktstrukturen 310 in den Siliziumcarbid-Körper 100 erstrecken.
  • Jede der ersten Lastelektroden 310, der Lastkontaktstrukturen 315 und der zweiten Lastelektrode 320 kann aus einem Metall, einer Metallverbindung oder einer Metalllegierung als Hauptbestandteil(e) bestehen oder diese enthalten.
  • Beispielsweise können die Lastkontaktstrukturen 315 eine dünne metallhaltige Grenzflächenschicht 311 und eine dicke Metallschicht 312 umfassen. Die dünne metallhaltige Grenzflächenschicht 311 kann Titan (Ti), Tantal (Ta), Nickel (Ni) und/oder Molybdän (Mo) enthalten und ist mit den SiC-Mesas 190 in direktem Kontakt. Die dicke Metallschicht 312 kann Kupfer (Cu), Aluminium (Al) und/oder eine Kupfer-Aluminium-Legierung (CuAl) enthalten und ist direkt auf der Grenzflächenschicht 311 ausgebildet.
  • Das Ergänzungsgebiet 170 enthält eine Vielzahl lateral getrennter Ergänzungsbereiche 171 und Grenzflächenzonen 175.
  • In jeder SiC-Mesa 190 trennen die oberen Bereiche 141 der Abschirmgebiete 140 benachbarte Ergänzungsbereiche 171 lateral entlang der ersten Richtung 291. Dementsprechend sind entlang den zweiten Seitenwänden 152 der Graben-Gatestreifen 150 mehrere getrennte Grenzflächenzonen 175 ausgebildet.
  • Eine Breite w2 der Ergänzungsbereiche 171 entlang der lateralen zweiten Richtung 292 kann in einem Bereich von 40 % bis 60 % der Mesa-Breite w0 liegen. Eine Länge L2n von einer der Grenzflächenzonen 175 entlang der lateralen ersten Richtung 291, in der ein einzelner Ergänzungsbereich 171 mit der zweiten Seitenwand 152 in Kontakt ist, kann in einem Bereich von 1,5 µm bis 10 µm liegen. Die Gesamtlänge (L21+L22, ... L2m) aller Grenzflächenzonen 175 entlang der ersten Richtung 291 ergibt die zweite Länge L2 der Vielzahl von Grenzflächenzonen 175 und ist geringer als 40 % der ersten Länge L1 der Graben-Gatestreifen 150.
  • Ein Abstand von Mitte zu Mitte zwischen benachbarten Ergänzungsbereichen 171 und die laterale Länge L2x der Grenzflächenzone 175 können entlang der SiC-Mesa 190 gleichmäßig sein, um eine gleichmäßig verteilte Gate-Source-Kapazität Cgs zu erzielen. Alternativ dazu können/kann sich der Abstand von Mitte zu Mitte zwischen benachbarten Ergänzungsbereichen 171 und/oder die laterale Länge L2n der Grenzflächenzonen 175 entlang der ersten Richtung 291 z.B. als eine Funktion eines Abstands zum Endbereich der SiC-Mesa 190 ändern, wobei die Lageverteilung der Gate-Source-Kapazität Cgs fein abgestimmt sein kann.
  • Die Ergänzungsbereiche 171 und das Sourcegebiet 110 der gleichen SiC-Mesa 190 können strukturell verbunden sein (wie veranschaulicht) oder können strukturell getrennt sein (nicht veranschaulicht). Obere Bereiche 141 der Abschirmgebiete 140 können zwischen den Ergänzungsbereichen 171 und dem Sourcegebiet 110 fehlen (wie veranschaulicht) oder können die Ergänzungsbereiche 171 und das Sourcegebiet 110 lateral trennen (nicht veranschaulicht). Ergänzungsbereiche 171, die vom Sourcegebiet 110 in der gleichen SiC-Mesa 190 lateral getrennt sind, können miteinander und mit dem Sourcegebiet 110 über eine direkt an die SiC-Mesa 190 grenzende Lastkontaktstruktur 315 über einen Weg niedriger Impedanz elektrisch verbunden sein.
  • Entlang der ersten Richtung 291 bildet eine Lastkontaktstruktur 315 abwechselnd niederohmige ohmsche Kontakte mit den oberen Bereichen 141 der Abschirmgebiete 140 und mit den Ergänzungsbereichen 171.
  • 3A - 3B veranschaulichen Mesa-Endbereiche 199 von SiC-Mesas 190 in einem Abschlussgebiet 690 eines Siliziumcarbid-Körpers 100. Das Abschlussgebiet 690 bildet einen Rahmen um ein zentrales aktives Gebiet 610. Das aktive Gebiet 610 enthält funktionale Transistorzellen TC, die dafür geeignet sind, einen Laststrom der Halbleitervorrichtung 500 zu steuern. Das Abschlussgebiet 690 ist frei von funktionalen Transistorzellen TC. Das Abschlussgebiet 690 kann Randabschlussstrukturen enthalten, die dafür geeignet sind, das elektrische Feld entlang einer lateralen Richtung in einem Sperrmodus der Halbleitervorrichtung 500 aufzunehmen.
  • In der lateralen ersten Richtung 291 erstrecken sich die Graben-Gatestreifen 150 durch das aktive Gebiet 610 und erstrecken sich auf gegenüberliegenden Seiten des aktiven Gebiets 610 in das Abschlussgebiet 690. Jede SiC-Mesa 190 kann einen Hauptbereich 195 der Mesa im aktiven Gebiet 610 und zwei Endbereiche 199 der Mesa in zwei gegenüberliegenden Teilen des Abschlussgebiets 690 umfassen.
  • Im Abschlussgebiet 690 kann eine Gate-Metallisierung 330 in der vertikalen Projektion der Mesa-Endbereiche 199 und in der vertikalen Projektion von Endabschnitten der Graben-Gatestreifen 150 zwischen den Mesa-Endbereichen 199 ausgebildet sein. Gate-Kontaktstrukturen 335 können sich von der Gate-Metallisierung 330 durch Öffnungen in dem Zwischenschicht-Dielektrikum 210 in die Graben-Gatestreifen 150 erstrecken und können mit den Gateelektroden 155 in den Graben-Gatestreifen 150 in direktem Kontakt sein.
  • Die erste Lastelektrode 310 ist im aktiven Gebiet 610 ausgebildet. Lastkontaktstrukturen 315 in einer vertikalen Projektion der Mesa-Hauptbereiche 195 erstrecken sich von der ersten Lastelektrode 310 durch Öffnungen in dem Zwischenschicht-Dielektrikum 210 zu den Mesa-Hauptbereichen 195.
  • Das Ergänzungsgebiet 170 ist ausschließlich in einem oder in beiden der zwei Mesa-Hauptbereiche 195 von einer, mehreren oder allen SiC-Mesa(s) 190 ausgebildet. Das aktive Gebiet 610 kann vollständig frei von Bereichen eines Ergänzungsgebiets 170 und vollständig frei von n-dotierten Gebieten in Kontakt mit den zweiten Seitenwänden 152 der Graben-Gatestreifen 150 sein. Innerhalb des aktiven Gebiets 610 sind die Kontaktstrukturen 315 ausschließlich mit den Sourcegebieten 110 und mit oberen Bereichen 141 der Abschirmgebiete 140 in Kontakt.
  • Die Abschirmgebiete 140 können Abschirmbereiche 143 und Kontaktbereiche 142 umfassen. Die Abschirmbereiche 143 können direkt an die Driftstruktur 130 grenzen. Die Kontaktbereiche 142 verbinden die Abschirmbereiche 143 über die hochdotierten oberen Bereiche 141mit der ersten Lastelektrode 310. Eine mittlere Netto-Dotierstoffkonzentration im Kontaktbereich 142 ist zumindest zehnmal so hoch wie eine mittlere Netto-Dotierstoffkonzentration in den Bodygebieten 120.
  • Die Driftstruktur 130 enthält Stromausbreitungsgebiete 132 zwischen den Bodygebieten 120 und der Driftzone 131, wobei die Stromausbreitungsgebiete 132 die Bodygebiete 120 und die Driftzone 131 trennen oder wobei die Stromausbreitungsgebiete 132 von den Bodygebieten 120 beabstandet sein können. Eine mittlere Dotierstoffkonzentration in den Stromausbreitungsgebieten 132 ist zumindest zweimal, zum Beispiel zumindest zehnmal, so hoch wie eine mittlere Dotierstoffkonzentration in der Driftzone 131.
  • In der Halbleitervorrichtung 500 der 4A - 4B ist eine maximale vertikale Ausdehnung v2 des Ergänzungsgebiets 170 direkt entlang der zweiten Seitenwand 152 größer als eine maximale vertikale Ausdehnung v1 des Sourcegebiets 110. Ein Übergang zwischen v1 und v2 kann eine oder mehrere Stufen enthalten oder kann graduell, z. B. linear, sein.
  • In 5A - 5B trennen Oberflächenbereiche 149 der Abschirmgebiete 140 das Ergänzungsgebiet 170 vollständig von der ersten Oberfläche 101. Das Abschirmgebiet 140 trennt das Ergänzungsgebiet 170 und das Sourcegebiet 110, die auf der gleichen SiC-Mesa 190 ausgebildet sind. Eine zweite Länge einer Grenzflächenzone 175, worin das Ergänzungsgebiet 170 mit der zweiten Seitenwand 152 in Kontakt ist, kann zumindest 50 %, z.B. zumindest 90 % oder 100 %, der ersten Länge der Graben-Gatestreifen 150 betragen. Alternativ dazu kann die zweite Länge höchstens 40 %, z. B. höchstens 10 % oder höchstens 1 %, der ersten Länge betragen.
  • In 6A - 7B enthalten die Lastkontaktstrukturen 315 Kontaktbereiche 316, die sich von der ersten Oberfläche 101 in den Siliziumcarbid-Körper 100 erstrecken. Die Kontaktbereiche 316 und das Ergänzungsgebiet 170 bilden laterale Kontaktgrenzflächen.
  • In 6A - 6B kann eine laterale Breite w1 der Ergänzungsgebiete 170 parallel zu der lateralen zweiten Richtung 292 höchstens so groß wie eine Überlappung des Zwischenschicht-Dielektrikums 210 mit der SiC-Mesa 190 sein, so dass das Zwischenschicht-Dielektrikum 210 die Ergänzungsgebiete 170 vollständig bedeckt.
  • In der Ebene der ersten Oberfläche 101 weisen die Kontaktbereiche 316 die gleiche laterale Breite wie die Kontaktstruktur 315 auf, wobei die Kontaktbereiche 316 lateral sowohl an das Ergänzungsgebiet 170 als auch das Sourcegebiet 110 einer SiC-Mesa 190 grenzen.
  • In 7A - 7B sind die Kontaktbereiche 316 schmaler als in der in 6A - 6B gezeigten Ausführungsform. Sie erstrecken sich nur in das Abschirmgebiet 140 und/oder in das Ergänzungsgebiet 170.

Claims (16)

  1. Halbleitervorrichtung, aufweisend: einen Siliziumcarbid-Körper (100), der eine Driftstruktur (130) mit einem ersten Leitfähigkeitstyp, ein Bodygebiet (120) und ein Abschirmgebiet (140) aufweist, wobei das Bodygebiet (120) und das Abschirmgebiet (140) einen zweiten Leitfähigkeitstyp aufweisen und zwischen der Driftstruktur (130) und einer ersten Oberfläche (101) des Siliziumcarbid-Körpers (100) gelegen sind; einen ersten und einen zweiten Graben-Gatestreifen (150), die sich in den Siliziumcarbid-Körper (100) erstrecken, wobei das Bodygebiet (120) mit einer ersten Seitenwand (151) des ersten Graben-Gatestreifens (150) in Kontakt ist und das Abschirmgebiet (140) mit einer zweiten Seitenwand (152) des zweiten Graben-Gatestreifens (150) in Kontakt ist; wobei die zweite Seitenwand (152) eine erste Länge (L1) in einer ersten Richtung (291) parallel zur ersten Oberfläche (101) aufweist; und ein Ergänzungsgebiet (170) des ersten Leitfähigkeitstyps, wobei das Ergänzungsgebiet (170) mit einer oder mehreren Grenzflächenzonen (175) der zweiten Seitenwand (152) in Kontakt ist, wobei die eine oder mehreren Grenzflächenzonen (175) eine kombinierte zweite Länge (L21 + L22 + ... + L2n) entlang der ersten Richtung (291) aufweisen, wobei die zweite Länge (L2) höchstens 40% der ersten Länge (L1) beträgt.
  2. Halbleitervorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei der Siliziumcarbid-Körper (100) ein aktives Gebiet (610) und ein das aktive Gebiet (610) umgebendes Abschlussgebiet (690) aufweist und wobei das Ergänzungsgebiet (170) im Abschlussgebiet (690) ausgebildet ist und in dem aktiven Gebiet fehlt.
  3. Halbleitervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner aufweisend: ein Sourcegebiet (110) zwischen der ersten Oberfläche (101) und dem Bodygebiet (120), wobei das Ergänzungsgebiet (170) und das Sourcegebiet (110) strukturell verbunden sind.
  4. Halbleitervorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei eine maximale Dotierstoffkonzentration im Ergänzungsgebiet (170) sich von einer maximalen Dotierstoffkonzentration im Sourcegebiet (110) unterscheidet.
  5. Halbleitervorrichtung nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, wobei eine maximale vertikale Ausdehnung (v2) des Ergänzungsgebiets (170) größer ist als eine maximale vertikale Ausdehnung (v1) des Sourcegebiets (110).
  6. Halbleitervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, aufweisend: eine Vielzahl von Grenzflächenzonen (175), wobei obere Bereiche (141) des Abschirmgebiets (140) die Vielzahl von Grenzflächenzonen (175) entlang der ersten Richtung (291) lateral trennen.
  7. Halbleitervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die eine oder mehreren Grenzflächenzonen (175) direkt an die erste Oberfläche (101) grenzen.
  8. Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei ein Oberflächenbereich (149) des Abschirmgebiets (140) das Ergänzungsgebiet (170) und die erste Oberfläche (101) trennt.
  9. Halbleitervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner aufweisend: einen Kontaktbereich (316), der sich von der ersten Oberfläche (101) in den Siliziumcarbid-Körper (100) erstreckt, wobei der Kontaktbereich (316) mit dem Ergänzungsgebiet (170) in Kontakt ist.
  10. Halbleitervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine maximale Dotierstoffkonzentration im Abschirmgebiet (140) höher ist als eine maximale Dotierstoffkonzentration im Bodygebiet (120).
  11. Halbleitervorrichtung, aufweisend: einen Siliziumcarbid-Körper (100), der eine Driftstruktur (130) mit einem ersten Leitfähigkeitstyp, ein Bodygebiet (120) und ein Abschirmgebiet (140) aufweist, wobei das Bodygebiet (120) und das Abschirmgebiet (140) einen zweiten Leitfähigkeitstyp aufweisen und zwischen der Driftstruktur (130) und einer ersten Oberfläche (101) des Siliziumcarbid-Körpers (100) gelegen sind; einen ersten und einen zweiten Graben-Gatestreifen (150), die sich in den Siliziumcarbid-Körper (100) erstrecken, wobei das Bodygebiet (120) mit einer ersten Seitenwand (151) des ersten Graben-Gatestreifens (150) in Kontakt ist und das Abschirmgebiet (140) mit einer zweiten Seitenwand (152) des zweiten Graben-Gatestreifens (150) in Kontakt ist; wobei die zweite Seitenwand (152) eine erste Länge (L1) in einer ersten Richtung (291) parallel zur ersten Oberfläche (101) aufweist; und ein Ergänzungsgebiet (170) des ersten Leitfähigkeitstyps, wobei das Ergänzungsgebiet (170) mit einer oder mehreren Grenzflächenzonen (175) der zweiten Seitenwand (152) in Kontakt ist, und ein Oberflächenbereich (149) des Abschirmgebiets (140) das Ergänzungsgebiet (170) und die erste Oberfläche (101) trennt.
  12. Halbleitervorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die eine oder mehreren Grenzflächenzonen (175) eine kombinierte zweite Länge (L21 + L22 + ... + L2n) entlang der ersten Richtung (291) aufweisen, wobei die zweite Länge (L2) höchstens 40% der ersten Länge (L1) beträgt.
  13. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 11, wobei das Ergänzungsgebiet (170) sich entlang dem zweiten Graben-Gatestreifen (150) in einem aktiven Gebiet (610) des Siliziumcarbid-Körpers (100) erstreckt.
  14. Halbleitervorrichtung, aufweisend: einen Siliziumcarbid-Körper (100), der eine Driftstruktur (130) mit einem ersten Leitfähigkeitstyp, ein Bodygebiet (120) und ein Abschirmgebiet (140) aufweist, wobei das Bodygebiet (120) und das Abschirmgebiet (140) einen zweiten Leitfähigkeitstyp aufweisen und zwischen der Driftstruktur (130) und einer ersten Oberfläche (101) des Siliziumcarbid-Körpers (100) gelegen sind; einen ersten und einen zweiten Graben-Gatestreifen (150), die sich in den Siliziumcarbid-Körper (100) erstrecken, wobei das Bodygebiet (120) mit einer ersten Seitenwand (151) des ersten Graben-Gatestreifens (150) in Kontakt ist und das Abschirmgebiet (140) mit einer zweiten Seitenwand (152) des zweiten Graben-Gatestreifens (150) in Kontakt ist; wobei die zweite Seitenwand (152) eine erste Länge (L1) in einer ersten Richtung (291) parallel zur ersten Oberfläche (101) aufweist; und ein Ergänzungsgebiet (170) des ersten Leitfähigkeitstyps, wobei das Ergänzungsgebiet (170) mit einer oder mehreren Grenzflächenzonen (175) der zweiten Seitenwand (152) in Kontakt ist; und einen Kontaktbereich (316), der sich von der ersten Oberfläche (101) in den Siliziumcarbid-Körper (100) erstreckt, wobei der Kontaktbereich (316) mit dem Ergänzungsgebiet (170) in Kontakt ist.
  15. Halbleitervorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die eine oder mehreren Grenzflächenzonen (175) eine kombinierte zweite Länge (L21 + L22 + ... + L2n) entlang der ersten Richtung (291) aufweisen, wobei die zweite Länge (L2) höchstens 40% der ersten Länge (L1) beträgt.
  16. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 14, wobei das Ergänzungsgebiet (170) sich entlang dem zweiten Graben-Gatestreifen (150) in einem aktiven Bereich (610) des Siliziumcarbid-Körpers (100) erstreckt.
DE102018127797.0A 2018-11-07 2018-11-07 Einen siliziumcarbid-körper enthaltende halbleitervorrichtung Active DE102018127797B4 (de)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102018127797.0A DE102018127797B4 (de) 2018-11-07 2018-11-07 Einen siliziumcarbid-körper enthaltende halbleitervorrichtung
US16/669,742 US10886370B2 (en) 2018-11-07 2019-10-31 Semiconductor device including silicon carbide body and method of manufacturing
CN201911082002.9A CN111162127B (zh) 2018-11-07 2019-11-07 包括碳化硅本体的半导体器件和制造方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102018127797.0A DE102018127797B4 (de) 2018-11-07 2018-11-07 Einen siliziumcarbid-körper enthaltende halbleitervorrichtung

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE102018127797A1 DE102018127797A1 (de) 2020-05-07
DE102018127797B4 true DE102018127797B4 (de) 2022-08-04

Family

ID=70458324

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102018127797.0A Active DE102018127797B4 (de) 2018-11-07 2018-11-07 Einen siliziumcarbid-körper enthaltende halbleitervorrichtung

Country Status (3)

Country Link
US (1) US10886370B2 (de)
CN (1) CN111162127B (de)
DE (1) DE102018127797B4 (de)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102017128633A1 (de) * 2017-12-01 2019-06-06 Infineon Technologies Ag Siliziumcarbid-halbleiterbauelement mit grabengatestrukturen und abschirmgebieten
DE102019212649A1 (de) * 2019-08-23 2021-02-25 Robert Bosch Gmbh Halbleitervorrichtung und Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung
JP2021136423A (ja) * 2020-02-28 2021-09-13 富士電機株式会社 半導体装置
EP3930006A1 (de) * 2020-06-24 2021-12-29 Infineon Technologies AG Halbleiterbauelement mit trench-gate-struktur und eingelassener abschirmungsregion und verfahren zur herstellung
DE102020118657A1 (de) * 2020-07-15 2022-01-20 Infineon Technologies Ag Verfahren zur Herstellung einer Leistungshalbleitervorrichtung
DE102020215721A1 (de) 2020-12-11 2022-06-15 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Vertikaler feldeffekttransistor und verfahren zum herstellen desselben
CN116581161A (zh) * 2023-07-14 2023-08-11 西安电子科技大学 一种带有非连续型P+屏蔽层的SiC UMOSFET及其制备方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20180175153A1 (en) 2016-12-20 2018-06-21 Infineon Technologies Ag Semiconductor devices and methods for forming semiconductor devices

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB0517292D0 (en) * 2005-08-24 2005-10-05 Univ Dundee Cell migration modulating compounds
US9293558B2 (en) * 2012-11-26 2016-03-22 Infineon Technologies Austria Ag Semiconductor device
US9577073B2 (en) * 2014-12-11 2017-02-21 Infineon Technologies Ag Method of forming a silicon-carbide device with a shielded gate
DE102016104256B3 (de) * 2016-03-09 2017-07-06 Infineon Technologies Ag Transistorzellen und Kompensationsstruktur aufweisende Halbleitervorrichtung mit breitem Bandabstand
US20170345905A1 (en) * 2016-05-24 2017-11-30 Infineon Technologies Ag Wide-Bandgap Semiconductor Device with Trench Gate Structures
DE102018104581B4 (de) * 2017-03-24 2021-11-04 Infineon Technologies Ag Siliziumcarbid-Halbleitervorrichtung und Herstellungsverfahren

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20180175153A1 (en) 2016-12-20 2018-06-21 Infineon Technologies Ag Semiconductor devices and methods for forming semiconductor devices

Also Published As

Publication number Publication date
CN111162127B (zh) 2023-08-29
DE102018127797A1 (de) 2020-05-07
US20200144370A1 (en) 2020-05-07
CN111162127A (zh) 2020-05-15
US10886370B2 (en) 2021-01-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102018127797B4 (de) Einen siliziumcarbid-körper enthaltende halbleitervorrichtung
DE102017108738B4 (de) SiC-HALBLEITERVORRICHTUNG MIT EINEM VERSATZ IN EINEM GRABENBODEN UND HERSTELLUNGSVERFAHREN HIERFÜR
DE102010064588B3 (de) Halbleitervorrichtung mit einer potenzialfreien Halbleiterzone
DE19539541B4 (de) Lateraler Trench-MISFET und Verfahren zu seiner Herstellung
DE69938562T2 (de) Leistungshalbleiterbauelemente mit verbesserten hochfrequenzschaltung- und durchbruch-eigenschaften
DE102017110969A1 (de) Halbleitervorrichtung mit grosser bandlücke mit graben-gatestrukturen
DE102004007197B4 (de) Hochsperrendes Halbleiterbauelement mit niedriger Durchlassspannung
DE102018104581A1 (de) Siliziumcarbid-Halbleitervorrichtung und Herstellungsverfahren
DE102019121859B3 (de) Siliziumcarbid-vorrichtung mit graben-gate
DE102016101679B4 (de) Halbleitervorrichtung mit einem lateralen Transistor
DE102018103849B4 (de) Siliziumcarbid-Halbleiterbauelement mit einer in einer Grabenstruktur ausgebildeten Gateelektrode
DE102015121497B4 (de) Halbleitervorrichtung mit einem ersten gategraben und einem zweiten gategraben
DE102014107833B4 (de) Halbleiterbauelement mit selbstladenden Feldelektroden
DE102019108062B4 (de) Siliziumcarbid-vorrichtung mit graben-gatestruktur und herstellungsverfahren
DE102014114836B4 (de) Halbleitervorrichtung
DE102014113087B4 (de) Halbleitervorrichtung, integrierte Schaltung und Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung
DE102019119121B3 (de) Graben-kontaktstruktur enthaltende halbleitervorrichtung und herstellungsverfahren
DE102021113288A1 (de) Leistungshalbleitervorrichtung und verfahren zu dessen herstellung
DE102015119771A1 (de) Halbleitervorrichtung mit einem ersten Transistor und einem zweiten Transistor
DE102022102392A1 (de) Halbleitervorrichtung und Verfahren zum Herstellen einerHalbleitervorrichtung
DE102019130376A1 (de) Siliziumcarbid-vorrichtung mit schottky-kontakt
DE102014113746A1 (de) Transistorbauelement mit einer feldelektrode
DE102020121771A1 (de) Erste gate-elektrode und zweite gate-elektrode enthaltendehalbleitervorrichtung
DE102018106689B4 (de) Siliziumcarbid-Halbleitervorrichtung mit einer Graben-Gatestruktur und horizontal angeordneten Kanal- und Stromausbreitungsgebieten
DE102018106992B3 (de) Siliziumcarbid halbleiterbauelement

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