DE102018132236B4 - Leistungshalbleiterbauelement und Verfahren zu dessen Herstellung - Google Patents

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    • H01L29/0692—Surface layout
    • H01L29/0696—Surface layout of cellular field-effect devices, e.g. multicellular DMOS transistors or IGBTs

Abstract

Leistungshalbleiterbauelement (1), umfassend einen Halbleiterkörper (10) mit einer Vorderseite (10-1) und einer Rückseite (10-2), wobei der Halbleiterkörper (10) Folgendes enthält:- ein Driftgebiet (100) von einem ersten Leitfähigkeitstyp;- ein Feldstoppgebiet (105) vom ersten Leitfähigkeitstyp, wobei das Feldstoppgebiet (105) zwischen dem Driftgebiet (100) und der Rückseite (10-2) angeordnet ist und Dotierstoffe vom ersten Leitfähigkeitstyp mit einer höheren Dotierstoffkonzentration als das Driftgebiet (100) aufweist, wobei das Feldstoppgebiet (105) zumindest teilweise mittels einer Implantation von Protonen durch die Rückseite (10-2) geschaffen wurde; und- ein Emittereinstellungsgebiet (106) vom ersten Leitfähigkeitstyp, wobei das Emittereinstellungsgebiet (106) zwischen dem Feldstoppgebiet (105) und der Rückseite (10-2) angeordnet ist und Dotierstoffe vom ersten Leitfähigkeitstyp mit einer höheren Dotierstoffkonzentration als das Feldstoppgebiet (105) aufweist;- wobei das Feldstoppgebiet (105) in einem Querschnitt entlang einer Vertikalrichtung (Z), die von der Rückseite (10-2) zu der Vorderseite (10-1) weist, ein Dotierstoffkonzentrationsprofil von Dotierstoffen vom ersten Leitfähigkeitstyp aufweist, das ein erstes lokales Maximum (1051) und ein erstes lokales Minimum (1052) aufweist, wobei das erste lokale Minimum (1052) zwischen dem ersten lokalen Maximum (1051) und einem anderen lokalen Maximum (1053, 1055, 1057) des Dotierstoffkonzentrationsprofils des Feldstoppgebiets (105) und/oder zwischen dem ersten lokalen Maximum (1051) und einem Maximum eines Dotierstoffkonzentrationsprofils des Emittereinstellungsgebiets (106) angeordnet ist,- wobei die Dotierstoffkonzentration an dem ersten lokalen Maximum (1051) um höchstens einen Faktor von drei höher als die Dotierstoffkonzentration an dem ersten lokalen Minimum (1052) ist,- wobei der Halbleiterkörper (10) ein Halbleitersubstrat mit einer Zwischengittersauerstoffkonzentration von mindestens 1E17 cm-3ist oder umfasst;- wobei der Halbleiterkörper (10) ein Rückseitenemittergebiet (107) von einem zweiten Leitfähigkeitstyp, der zu dem ersten Leitfähigkeitstyp komplementär ist, umfasst, wobei das Rückseitenemittergebiet (107) zwischen dem Emittereinstellungsgebiet (106) und der Rückseite (10-2) angeordnet ist;- wobei das Emittereinstellungsgebiet (106) lateral strukturiert ist, wobei mehrere Emittereinstellungszonen (106-1) mit einer relativ hohen Dotierstoffkonzentration und mehrere Zwischenzonen (106-2), die lateral zwischen den Emittereinstellungszonen (106-1) angeordnet sind, umfasst, wobei die Zwischenzonen (106-2) eine relativ niedrige Dotierstoffkonzentration aufweisen, sodass in Kombination mit dem Rückseitenemittergebiet (107) eine entsprechende laterale Variation eines Rückseitenemitterwirkungsgrads bereitgestellt wird, wobei mindestens eine erste Emitterwirkungsgradzone (107-1) mit einem (insgesamt) relativ hohen Rückseitenemitterwirkungsgrad lateral neben mindestens einer zweiten Emitterwirkungsgradzone (107-2) mit einem relativ niedrigen Emitterwirkungsgrad angeordnet ist; und- wobei die erste und die zweite Emitterwirkungsgradzone (107-2) jeweils mehrere Emittereinstellungszonen (106-1) und mehrere Zwischenzonen (106-2) aufweisen.

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Beschreibung betrifft Ausführungsformen eines Leistungshalbleiterbauelements. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Beschreibung auf Ausführungsformen eines Leistungshalbleiterbauelements, das ein Feldstoppgebiet umfasst, und auf Ausführungsformen einer Verarbeitung und/oder Herstellung solch eines Leistungshalbleiterbauelements.
  • HINTERGRUND
  • Viele Funktionen moderner Vorrichtungen in Kraftfahrzeug-, Verbraucher- und Industrieanwendungen, wie etwa die Umwandlung von elektrischer Energie und das Antreiben eines Elektromotors oder einer elektrischen Maschine, sind auf Leistungshalbleiterbauelemente angewiesen. Zum Beispiel sind Bipolartransistoren mit isoliertem Gate (IGBTs, Insulated Gate Bipolar Transistors) und Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistoren (MOSFETs, Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistors), um nur einige zu nennen, für verschiedene Anwendungen verwendet worden, einschließlich Schaltern in Stromversorgungen und Leistungswandlern, zum Beispiel in Traktionsanwendungen, aber nicht darauf beschränkt.
  • Ein Leistungshalbleiterbauelement umfasst in der Regel einen Halbleiterkörper, der dazu konfiguriert ist, einen Laststrom entlang einem Laststrompfad zwischen zwei Lastanschlüssen des Bauelements zu leiten. Zum Beispiel kann bei einer vertikalen Anordnung eines solchen Leistungshalbleiterbauelements ein erster Lastanschluss mit einer Vorderseite des Halbleiterkörpers gekoppelt sein, und ein zweiter Lastanschluss kann mit einer Rückseite des Halbleiterkörpers gekoppelt sein. Der Laststrompfad durchläuft üblicherweise ein Driftgebiet von einem ersten Leitfähigkeitstyp (zum Beispiel n-Typ).
  • Ferner kann der Laststrompfad in einigen Fällen mittels einer isolierten Elektrode, die manchmal als Gate-Elektrode bezeichnet wird, gesteuert werden. Zum Beispiel kann die Steuerelektrode bei Empfang eines entsprechenden Steuersignals, zum Beispiel von einer Treibereinheit, das Leistungshalbleiterbauelement selektiv in einen Leitungszustand oder einen Sperrzustand versetzen.
  • Oftmals beinhaltet der Halbleiterkörper ein Feldstoppgebiet (das manchmal auch als Puffergebiet bezeichnet wird) vom ersten Leitfähigkeitstyp, wobei das Feldstoppgebiet zum Beispiel zwischen dem Driftgebiet und der Rückseite angeordnet sein kann. Das Feldstoppgebiet kann zum Beeinflussen des Verlaufs eines elektrischen Felds während des Sperrzustands des Leistungshalbleiterbauelements konfiguriert sein. Das Feldstoppgebiet kann Dotierstoffe vom ersten Leitfähigkeitstyp mit einer höheren Konzentration als das Driftgebiet aufweisen. Zum Beispiel kann somit ein Abfall des elektrischen Felds in dem Sperrzustand entlang einer Richtung, die von der Vorderseite zu der Rückseite weist, erhöht werden. Ein Feldstoppgebiet eines Halbleitertransistors kann zum Beispiel mittels einer Implantation von Protonen durch die Rückseite des Halbleiterkörpers entstehen.
  • Das Feldstoppgebiet kann einen Einfluss auf eine Reihe weiterer Eigenschaften der Leistungshalbleiterbauelemente haben. Es ist allgemein wünschenswert, Leistungshalbleiterbauelemente bereitzustellen, die bezüglich gewisser elektrischer Eigenschaften, wie zum Beispiel Leitungs- und/oder Schaltverluste, eine Kurzschlussrobustheit und/oder eine Ausschaltweichheit, optimiert sind.
  • Mit der Beschaffenheit des Feldstoppgebiets und/oder des Driftgebiets beschäftigen sich beispielweise die DE 11 2010 004 241 T5 , die DE 11 2016 000 168 T5 , die DE 10 2011 113 549 A1 und die Veröffentlichung „Use of 300 mm Magnetic Czochralski Wafers for the Fabrication of IGBTs“, H.J. Schulze et al. in Proceedings of the 2016 28th International Symposium on Power Semiconductor Devices and ICs (ISPSD), 12.-16. Juni 2016.
  • Die CN 104 143 568 A und DE 10 2005 053 487 A1 offenbaren Ausführungen eines Rückseitenemitters bei IGBTs.
  • KURZDARSTELLUNG
  • Die Erfindung ist in den unabhängigen Patentansprüchen 1, 3, 15 und 16 angegeben. In einer Ausführungsform umfasst ein Leistungshalbleiterbauelement einen Halbleiterkörper mit einer Vorderseite und einer Rückseite, wobei der Halbleiterkörper Folgendes enthält: ein Driftgebiet von einem ersten Leitfähigkeitstyp; ein Feldstoppgebiet vom ersten Leitfähigkeitstyp, wobei das Feldstoppgebiet zwischen dem Driftgebiet und der Rückseite angeordnet ist und Dotierstoffe vom ersten Leitfähigkeitstyp mit einer höheren Dotierstoffkonzentration als das Driftgebiet aufweist, wobei das Feldstoppgebiet zumindest teilweise mittels einer Implantation von Protonen durch die Rückseite geschaffen wurde; und ein Emittereinstellungsgebiet vom ersten Leitfähigkeitstyp, wobei das Emittereinstellungsgebiet zwischen dem Feldstoppgebiet und der Rückseite angeordnet ist und Dotierstoffe vom ersten Leitfähigkeitstyp mit einer höheren Dotierstoffkonzentration als das Feldstoppgebiet aufweist; wobei das Feldstoppgebiet in einem Querschnitt entlang einer Vertikalrichtung, die von der Rückseite zu der Vorderseite weist, ein Dotierstoffkonzentrationsprofil von Dotierstoffen vom ersten Leitfähigkeitstyp aufweist, das ein erstes lokales Maximum und ein erstes lokales Minimum aufweist, wobei das erste lokale Minimum zwischen dem ersten lokalen Maximum und einem anderen lokalen Maximum des Dotierstoffkonzentrationsprofils des Feldstoppgebiets und/oder zwischen dem ersten lokalen Maximum und einem Maximum eines Dotierstoffkonzentrationsprofils des Emittereinstellungsgebiets angeordnet ist; und wobei die Dotierstoffkonzentration an dem ersten lokalen Maximum um höchstens einen Faktor von drei höher als die Dotierstoffkonzentration an dem ersten lokalen Minimum ist.
  • In einer weiteren Ausführungsform umfasst ein Leistungshalbleiterbauelement einen Halbleiterkörper mit einer Vorderseite und einer Rückseite, wobei der Halbleiterkörper Folgendes enthält: ein Driftgebiet von einem ersten Leitfähigkeitstyp; ein Feldstoppgebiet vom ersten Leitfähigkeitstyp, wobei das Feldstoppgebiet zwischen dem Driftgebiet und der Rückseite angeordnet ist und Dotierstoffe vom ersten Leitfähigkeitstyp mit einer höheren Dotierstoffkonzentration als das Driftgebiet aufweist, wobei das Feldstoppgebiet zumindest teilweise mittels einer Implantation von Protonen durch die Rückseite geschaffen wurde; und ein Emittereinstellungsgebiet vom ersten Leitfähigkeitstyp, wobei das Emittereinstellungsgebiet zwischen dem Feldstoppgebiet und der Rückseite angeordnet ist und Dotierstoffe vom ersten Leitfähigkeitstyp mit einer höheren Dotierstoffkonzentration als das Feldstoppgebiet aufweist; wobei das Feldstoppgebiet in einem Querschnitt entlang einer Vertikalrichtung, die von der Rückseite zu der Vorderseite weist, ein Dotierstoffkonzentrationsprofil von Dotierstoffen vom ersten Leitfähigkeitstyp aufweist, das ein erstes lokales Maximum und ein erstes lokales Minimum aufweist, wobei das erste lokale Minimum zwischen dem ersten lokalen Maximum und einem anderen lokalen Maximum des Dotierstoffkonzentrationsprofils des Feldstoppgebiets und/oder zwischen dem ersten lokalen Maximum und einem Maximum eines Dotierstoffkonzentrationsprofils des Emittereinstellungsgebiets angeordnet ist; wobei die Dotierstoffkonzentration an dem ersten lokalen Maximum um höchstens einen Faktor von drei höher als die Dotierstoffkonzentration an dem ersten lokalen Minimum ist; und wobei der Halbleiterkörper ein Halbleitersubstrat mit einer Zwischengittersauerstoffkonzentration von mindestens 1E17 cm-3 ist oder umfasst.
  • In einer weiteren Ausführungsform umfasst ein Leistungshalbleiterbauelement einen Halbleiterkörper mit einer Vorderseite und einer Rückseite, wobei der Halbleiterkörper Folgendes enthält: ein Driftgebiet von einem ersten Leitfähigkeitstyp; ein Feldstoppgebiet vom ersten Leitfähigkeitstyp, wobei das Feldstoppgebiet zwischen dem Driftgebiet und der Rückseite angeordnet ist und Dotierstoffe vom ersten Leitfähigkeitstyp mit einer höheren Dotierstoffkonzentration als das Driftgebiet aufweist, wobei das Feldstoppgebiet zumindest teilweise mittels einer Implantation von Protonen durch die Rückseite geschaffen wurde; und ein Emittereinstellungsgebiet vom ersten Leitfähigkeitstyp, wobei das Emittereinstellungsgebiet zwischen dem Feldstoppgebiet und der Rückseite angeordnet ist und Dotierstoffe vom ersten Leitfähigkeitstyp mit einer höheren Dotierstoffkonzentration als das Feldstoppgebiet aufweist; wobei das Feldstoppgebiet ein Gebiet aufweist, in dem die Dotierstoffkonzentration um mindestens einen Faktor von drei höher als eine Dotierstoffkonzentration im Driftgebiet ist; und wobei mindestens 20% der Dotierstoffe vom ersten Leitfähigkeitstyp in dem Gebiet sauerstoffinduzierte thermische Donatoren sind.
  • In einer weiteren Ausführungsform umfasst ein Leistungshalbleiterbauelement einen Halbleiterkörper mit einer Vorderseite und einer Rückseite, wobei der Halbleiterkörper Folgendes enthält: ein Driftgebiet von einem ersten Leitfähigkeitstyp; ein Feldstoppgebiet vom ersten Leitfähigkeitstyp, wobei das Feldstoppgebiet zwischen dem Driftgebiet und der Rückseite angeordnet ist und Dotierstoffe vom ersten Leitfähigkeitstyp mit einer höheren Dotierstoffkonzentration als das Driftgebiet aufweist, wobei das Feldstoppgebiet zumindest teilweise mittels einer Implantation von Protonen durch die Rückseite geschaffen wurde; und ein Emittereinstellungsgebiet vom ersten Leitfähigkeitstyp, wobei das Emittereinstellungsgebiet zwischen dem Feldstoppgebiet und der Rückseite angeordnet ist und Dotierstoffe vom ersten Leitfähigkeitstyp mit einer höheren Dotierstoffkonzentration als das Feldstoppgebiet aufweist; wobei der Halbleiterkörper ein Halbleitersubstrat mit einer Zwischengittersauerstoffkonzentration von mindestens 1E17 cm-3 ist oder umfasst; wobei das Feldstoppgebiet ein Gebiet aufweist, in dem die Dotierstoffkonzentration um mindestens einen Faktor von drei höher als eine Dotierstoffkonzentration im Driftgebiet ist; und wobei mindestens 20% der Dotierstoffe vom ersten Leitfähigkeitstyp in dem Gebiet sauerstoffinduzierte thermische Donatoren sind.
  • In einer weiteren Ausführungsform umfasst ein Verfahren zum Verarbeiten eines Leistungshalbleiterbauelements: Bereitstellen eines Halbleiterkörpers mit einer Vorderseite und einer Rückseite; Schaffen oder Bereitstellen innerhalb des Halbleiterkörpers eines Driftgebiets von einem ersten Leitfähigkeitstyp; Schaffen innerhalb des Halbleiterkörpers eines Feldstoppgebiets vom ersten Leitfähigkeitstyp mittels mindestens einer Implantation von Protonen durch die Rückseite, wobei das Feldstoppgebiet zwischen dem Driftgebiet und der Rückseite angeordnet ist und Dotierstoffe vom ersten Leitfähigkeitstyp mit einer höheren Dotierstoffkonzentration als das Driftgebiet aufweist; und Schaffen innerhalb des Halbleiterkörpers eines Emittereinstellungsgebiets vom ersten Leitfähigkeitstyp, wobei das Emittereinstellungsgebiet zwischen dem Feldstoppgebiet und der Rückseite angeordnet ist und Dotierstoffe vom ersten Leitfähigkeitstyp mit einer höheren Dotierstoffkonzentration als das Feldstoppgebiet aufweist; wobei das Feldstoppgebiet in einem Querschnitt entlang einer Vertikalrichtung, die von der Rückseite zu der Vorderseite weist, ein Dotierstoffkonzentrationsprofil von Dotierstoffen vom ersten Leitfähigkeitstyp aufweist, das ein erstes lokales Maximum und ein erstes lokales Minimum aufweist, wobei das erste lokale Minimum zwischen dem ersten lokalen Maximum und einem anderen lokalen Maximum des Dotierstoffkonzentrationsprofils des Feldstoppgebiets und/oder zwischen dem ersten lokalen Maximum und einem Maximum eines Dotierstoffkonzentrationsprofils des Emittereinstellungsgebiets angeordnet ist; und wobei die Dotierstoffkonzentration an dem ersten lokalen Maximum um höchstens einen Faktor von drei höher als die Dotierstoffkonzentration an dem ersten lokalen Minimum ist.
  • In einer weiteren Ausführungsform umfasst ein Verfahren zum Verarbeiten eines Leistungshalbleiterbauelements: Bereitstellen eines Halbleiterkörpers mit einer Vorderseite und einer Rückseite; Schaffen oder Bereitstellen innerhalb des Halbleiterkörpers eines Driftgebiets von einem ersten Leitfähigkeitstyp; Schaffen innerhalb des Halbleiterkörpers eines Feldstoppgebiets vom ersten Leitfähigkeitstyp mittels mindestens einer Implantation von Protonen durch die Rückseite, wobei das Feldstoppgebiet zwischen dem Driftgebiet und der Rückseite angeordnet ist und Dotierstoffe vom ersten Leitfähigkeitstyp mit einer höheren Dotierstoffkonzentration als das Driftgebiet aufweist; und Schaffen innerhalb des Halbleiterkörpers eines Emittereinstellungsgebiets vom ersten Leitfähigkeitstyp, wobei das Emittereinstellungsgebiet zwischen dem Feldstoppgebiet und der Rückseite angeordnet ist und Dotierstoffe vom ersten Leitfähigkeitstyp mit einer höheren Dotierstoffkonzentration als das Feldstoppgebiet aufweist; wobei das Feldstoppgebiet in einem Querschnitt entlang einer Vertikalrichtung, die von der Rückseite zu der Vorderseite weist, ein Dotierstoffkonzentrationsprofil von Dotierstoffen vom ersten Leitfähigkeitstyp aufweist, das ein erstes lokales Maximum und ein erstes lokales Minimum aufweist, wobei das erste lokale Minimum zwischen dem ersten lokalen Maximum und einem anderen lokalen Maximum des Dotierstoffkonzentrationsprofils des Feldstoppgebiets und/oder zwischen dem ersten lokalen Maximum und einem Maximum eines Dotierstoffkonzentrationsprofils des Emittereinstellungsgebiets angeordnet ist; wobei die Dotierstoffkonzentration an dem ersten lokalen Maximum um höchstens einen Faktor von drei höher als die Dotierstoffkonzentration an dem ersten lokalen Minimum ist; und wobei der Halbleiterkörper ein Halbleitersubstrat mit einer Zwischengittersauerstoffkonzentration von mindestens 1E17 cm-3 ist oder umfasst.
  • In einer weiteren Ausführungsform umfasst ein Verfahren zum Verarbeiten eines Leistungshalbleiterbauelements: Bereitstellen eines Halbleiterkörpers mit einer Vorderseite und einer Rückseite; Schaffen oder Bereitstellen innerhalb des Halbleiterkörpers eines Driftgebiets von einem ersten Leitfähigkeitstyp; Schaffen innerhalb des Halbleiterkörpers eines Feldstoppgebiets vom ersten Leitfähigkeitstyp mittels mindestens einer Implantation von Protonen durch die Rückseite, wobei das Feldstoppgebiet zwischen dem Driftgebiet und der Rückseite angeordnet ist und Dotierstoffe vom ersten Leitfähigkeitstyp mit einer höheren Dotierstoffkonzentration als das Driftgebiet aufweist; und Schaffen innerhalb des Halbleiterkörpers eines Emittereinstellungsgebiets vom ersten Leitfähigkeitstyp, wobei das Emittereinstellungsgebiet zwischen dem Feldstoppgebiet und der Rückseite angeordnet ist und Dotierstoffe vom ersten Leitfähigkeitstyp mit einer höheren Dotierstoffkonzentration als das Feldstoppgebiet aufweist; wobei das Feldstoppgebiet ein Gebiet aufweist, in dem die Dotierstoffkonzentration um mindestens einen Faktor von drei höher als eine Dotierstoffkonzentration im Driftgebiet ist; und wobei mindestens 20% der Dotierstoffe vom ersten Leitfähigkeitstyp in dem Gebiet sauerstoffinduzierte thermische Donatoren sind.
  • In einer weiteren Ausführungsform umfasst ein Verfahren zum Verarbeiten eines Leistungshalbleiterbauelements: Bereitstellen eines Halbleiterkörpers mit einer Vorderseite und einer Rückseite; Schaffen oder Bereitstellen innerhalb des Halbleiterkörpers eines Driftgebiets von einem ersten Leitfähigkeitstyp; Schaffen innerhalb des Halbleiterkörpers eines Feldstoppgebiets vom ersten Leitfähigkeitstyp mittels mindestens einer Implantation von Protonen durch die Rückseite, wobei das Feldstoppgebiet zwischen dem Driftgebiet und der Rückseite angeordnet ist und Dotierstoffe vom ersten Leitfähigkeitstyp mit einer höheren Dotierstoffkonzentration als das Driftgebiet aufweist; und Schaffen innerhalb des Halbleiterkörpers eines Emittereinstellungsgebiets vom ersten Leitfähigkeitstyp, wobei das Emittereinstellungsgebiet zwischen dem Feldstoppgebiet und der Rückseite angeordnet ist und Dotierstoffe vom ersten Leitfähigkeitstyp mit einer höheren Dotierstoffkonzentration als das Feldstoppgebiet aufweist; wobei der Halbleiterkörper ein Halbleitersubstrat mit einer Zwischengittersauerstoffkonzentration von mindestens 1E17 cm-3 ist oder umfasst; wobei das Feldstoppgebiet ein Gebiet aufweist, in dem die Dotierstoffkonzentration um mindestens einen Faktor von drei höher als eine Dotierstoffkonzentration im Driftgebiet ist; und wobei mindestens 20% der Dotierstoffe vom ersten Leitfähigkeitstyp in dem Gebiet sauerstoffinduzierte thermische Donatoren sind.
  • Für den Fachmann sind bei Lektüre der folgenden ausführlichen Beschreibung und bei Durchsicht der begleitenden Zeichnungen zusätzliche Merkmale und Vorteile ersichtlich. Es sei darauf hingewiesen, dass Merkmale der Erfindung, die in Bezug auf ein Leistungshalbleiterbauelement oben beschrieben wurden und nachfolgend beschrieben werden, analog für Verarbeitungs- und/oder Herstellungsverfahren gelten können, und umgekehrt. Ferner können Merkmale verschiedener Ausführungsformen miteinander kombiniert werden, um eine weitere Ausführungsform zu bilden, soweit nicht ausdrücklich etwas anderes angegeben ist.
  • Figurenliste
  • Die Teile in den Figuren sind nicht zwangsläufig maßstabsgetreu, stattdessen wird Wert auf die Veranschaulichung von Grundzügen der Erfindung gelegt. Darüber hinaus bezeichnen in den Figuren gleiche Bezugszeichen einander entsprechende Teile. In den Zeichnungen zeigen:
    • 1 schematisch und beispielhaft einen Abschnitt eines Vertikalquerschnitts eines Leistungshalbleiterbauelements gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen;
    • 2A-B jeweils schematisch und beispielhaft ein Dotierstoffkonzentrationsprofil innerhalb eines Emittereinstellungsgebiets und eines Feldstoppgebiets gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen;
    • 3 schematisch und beispielhaft ein Dotierstoffkonzentrationsprofil innerhalb eines Emittereinstellungsgebiets und eines Feldstoppgebiets gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen;
    • 4 schematisch und beispielhaft ein Dotierstoffkonzentrationsprofil innerhalb eines Feldstoppgebiets gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen;
    • 5 schematisch und beispielhaft einen Abschnitt eines Vertikalquerschnitts eines Leistungshalbleiterbauelements gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen;
    • 6A-B jeweils schematisch und beispielhaft ein Dotierstoffkonzentrationsprofil gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen;
    • 7 schematisch und beispielhaft einen Abschnitt eines Vertikalquerschnitts eines Leistungshalbleiterbauelements (linkes Feld) und den Verlauf einer Dotierstoffkonzentration und eines entsprechenden elektrischen Felds innerhalb des Leistungshalbleiterbauelements (rechtes Feld) gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen; und
    • 8A-D jeweils schematisch und beispielhaft einen Abschnitt eines Vertikalquerschnitts eines Leistungshalbleiterbauelements gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
  • Der Begriff „horizontal“, wie er in dieser Patentschrift verwendet wird, soll eine Ausrichtung im Wesentlichen parallel zu einer horizontalen Fläche eines Halbleitersubstrats oder einer Halbleiterstruktur beschreiben. Dies kann zum Beispiel die Fläche eines Halbleiterwafers oder eines Dies sein. Zum Beispiel können sowohl die erste laterale Richtung X als auch die zweite laterale Richtung Y, die nachstehend erwähnt werden, horizontale Richtungen sein, wobei die erste laterale Richtung X und die zweite laterale Richtung Y senkrecht zueinander sein können.
  • Der Begriff „vertikal“, wie er in dieser Patentschrift verwendet wird, soll eine Ausrichtung beschreiben, die im Wesentlichen senkrecht zu der horizontalen Fläche, das heißt, parallel zu der normalen Richtung der Fläche des Halbleiterwafers, angeordnet ist. Zum Beispiel kann die nachstehend erwähnte Vertikalrichtung Z eine Erstreckungsrichtung sein, die sowohl zu der ersten lateralen Richtung X als auch zu der zweiten lateralen Richtung Y senkrecht ist.
  • In dieser Patentschrift wird n-dotiert als „erster Leitfähigkeitstyp“ bezeichnet, während p-dotiert als „zweiter Leitfähigkeitstyp“ bezeichnet wird. Alternativ können entgegengesetzte Dotierungsbeziehungen verwendet werden, so dass der erste Leitfähigkeitstyp p-dotiert sein kann und der zweite Leitfähigkeitstyp n-dotiert sein kann.
  • Innerhalb der vorliegenden Patentschrift können sich ferner die Begriffe „Ladungsträgerkonzentration“, „Dotierstoffkonzentration“ und „Donatorkonzentration“ auf eine durchschnittliche Ladungsträger-/Dotierstoff-/Donatorkonzentration bzw. auf eine mittlere Ladungsträger-/Dotierstoff-/Donatorkonzentration oder auf eine Flächenladungsträger-/-dotierstoff-/- donatorkonzentration eines speziellen Halbleitergebiets oder einer speziellen Halbleiterzone beziehen. Dementsprechend kann beispielweise eine Aussage, dass ein spezielles Halbleitergebiet eine gewisse Dotierstoffkonzentration aufweist, die im Vergleich zu einer Dotierstoffkonzentration eines anderen Halbleitergebiets höher oder niedriger ist, angeben, dass sich die jeweiligen mittleren Konzentrationen der Halbleitergebiete voneinander unterscheiden.
  • Im Rahmen der vorliegenden Patentschrift sollen die Begriffe „in ohmschem Kontakt“, „in elektrischem Kontakt“, „in ohmscher Verbindung“ und „elektrisch verbunden“ beschreiben, dass eine niederohmige elektrische Verbindung oder ein niederohmiger Strompfad zwischen zwei Gebieten, Bereichen, Zonen, Abschnitten oder Teilen eines Halbleiterbauelements oder zwischen verschiedenen Anschlüssen eines oder mehrerer Bauelemente oder zwischen einem Anschluss oder einer Metallisierung oder einer Elektrode und einem Abschnitt oder Teil eines Halbleiterbauelements besteht. Ferner soll im Rahmen der vorliegenden Patentschrift der Begriff „in Kontakt“ beschreiben, dass eine direkte physische Verbindung zwischen zwei Elementen des jeweiligen Halbleiterbauelements besteht; zum Beispiel umfasst ein Übergang zwischen zwei in Kontakt miteinander befindlichen Elementen möglicherweise kein weiteres Zwischenelement oder dergleichen.
  • Darüber hinaus wird im Rahmen der vorliegenden Patentschrift der Begriff „elektrische Isolierung“, wenn nicht anders angegeben, im Rahmen seines allgemein gültigen Verständnisses verwendet und soll somit beschreiben, dass zwei oder mehr Komponenten separat voneinander angeordnet sind und dass keine diese Komponenten verbindende ohmsche Verbindung besteht. Jedoch können elektrisch voneinander isolierte Komponenten nichtsdestotrotz miteinander gekoppelt, zum Beispiel mechanisch gekoppelt und/oder kapazitiv gekoppelt und/oder induktiv gekoppelt, sein. Um ein Beispiel zu nennen, können zwei Elektroden eines Kondensators elektrisch voneinander isoliert, und gleichzeitig mechanisch und kapazitiv, zum Beispiel mit Hilfe einer Isolierung, zum Beispiel eines Dielektrikums, miteinander gekoppelt sein.
  • In dieser Patentschrift beschriebene spezielle Ausführungsformen betreffen ein Leistungshalbleiterbauelement, das eine Streifenzellen- oder Nadelzellenkonfiguration aufweist, wie zum Beispiel ein Leistungshalbleiterbauelement, das innerhalb eines Stromrichters oder eines Netzteils verwendet werden kann, sind jedoch nicht darauf beschränkt. Daher ist bei einer Ausführungsform das Halbleiterbauelement derart ausgelegt, dass es einen Laststrom führt, der einer Last zugeführt werden soll und/oder der jeweils durch eine Energiequelle bereitgestellt wird. Zum Beispiel kann das Halbleiterbauelement eine oder mehrere aktive Leistungshalbleiterzellen, wie zum Beispiel eine monolithisch integrierte Diodenzelle und/oder eine monolithisch integrierte Transistorzelle und/oder eine monolithisch integrierte IGBT-Zelle und/oder eine monolithisch integrierte RC-IGBT-Zelle und/oder eine monolithisch integrierte MGD-Zelle (MGD - MOS Gated Diode) und/oder eine monolithisch integrierte MOSFET-Zelle und/oder Abwandlungen davon umfassen. Solche Diodenzellen und/oder Transistorzellen können in einem Leistungshalbleitermodul integriert sein. Mehrere solcher Zellen können ein Zellenfeld bilden, das mit einem aktiven Gebiet des Leistungshalbleiterbauelements angeordnet ist.
  • Der Begriff „Leistungshalbleiterbauelement“, wie er in dieser Patentschrift verwendet wird, soll ein Halbleiterbauelement auf einem einzelnen Chip mit Fähigkeiten zum Sperren einer hohen Spannung und/oder Führen eines hohen Stroms beschreiben. Mit anderen Worten ist ein solches Leistungshalbleiterbauelement für einen hohen Strom, typischerweise im Ampere-Bereich, zum Beispiel bis zu mehreren Dutzend oder hundert Ampere, und/oder hohe Spannungen, typischerweise über 100 V, typischer 500 V und darüber, zum Beispiel bis zu mindestens 1 kV oder sogar bis zu mindestens 6 Kv, bestimmt. Zum Beispiel kann das unten beschriebene verarbeitete Halbleiterbauelement ein Halbleiterbauelement sein, das eine Streifenzellenkonfiguration oder eine Nadelzellenkonfiguration aufweist, und kann derart konfiguriert sein, dass es als eine Leistungskomponente in einer Anwendung mit einer niedrigen, mittleren und/oder hohen Spannung eingesetzt wird.
  • Zum Beispiel richtet sich der Begriff „Leistungshalbleiterbauelement“, wie er in dieser Patentschrift verwendet wird, nicht auf logische Halbleiterbauelemente, die zum Beispiel zum Speichern von Daten, Berechnen von Daten und/oder für andere Arten von halbleiterbasierter Datenverarbeitung verwendet werden.
  • 1 veranschaulicht schematisch und beispielhaft einen Abschnitt eines vertikalen Querschnitts eines Leistungshalbleitertransistors 1 gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen. Die veranschaulichten Vertikalquerschnitte verlaufen in einer Ebene, die durch eine erste laterale Richtung X und eine Vertikalrichtung Z definiert ist und orthogonal zu einer zweiten lateralen Richtung Y ist. Jede der veranschaulichten Komponenten kann sich auch entlang der zweiten lateralen Richtung Y erstrecken.
  • Das Halbleiterbauelement 1 umfasst einen Halbleiterkörper 10 mit einer Vorderseite 10-1 und einer Rückseite 10-2. Der Halbleiterkörper 10 kann beispielsweise sowohl mit einer ersten Lastanschlussstruktur als auch einer zweiten Lastanschlussstruktur (nicht veranschaulicht) gekoppelt sein. Die erste Lastanschlussstruktur kann (in Abhängigkeit von dem Typ des Leistungshalbleiterbauelements) zum Beispiel ein Anodenanschluss, ein Emitter-Anschluss oder ein Source-Anschluss sein, der zum Beispiel mit der Vorderseite 10-1 des Halbleiterkörpers 10 gekoppelt ist. Die zweite Lastanschlussstruktur kann zum Beispiel ein Kathodenanschluss, ein Kollektor-Anschluss oder ein Drain-Anschluss sein, der mit der Rückseite 10-2 des Halbleiterkörpers 10 gekoppelt sein kann. Zum Beispiel können die erste Lastanschlussstruktur und/oder der zweite Lastanschluss jeweilige Vorderseiten- oder Rückseitenmetallisierungen umfassen.
  • Bei einer Ausführungsform ist oder umfasst der Halbleiterkörper 10 ein Halbleitersubstrat mit einer Zwischengittersauerstoffkonzentration von mindestens 1E17 cm-3. Zum Beispiel kann das Halbleitersubstrat mittels eines Czochralski-Verfahrens (Cz-Verfahrens) oder eines magnetischen Czochralski-Verfahrens (MCz-Verfahrens) hergestellt worden sein.
  • Der Halbleiterkörper 10 umfasst ein Driftgebiet 100, das zum Beispiel dazu konfiguriert sein kann, einen Laststrom zwischen der oben erwähnten ersten Lastanschlussstruktur und zweiten Lastanschlussstruktur zu leiten. Das Driftgebiet 100 kann Dotierstoffe von einem ersten Leitfähigkeitstyp (zum Beispiel n-Typ) umfassen. Bei einer Ausführungsform ist das Driftgebiet 100 ein n--dotiertes Halbleitergebiet.
  • Ferner kann das Leistungshalbleiterbauelement 1 eine oder mehrere Leistungszellen 14 umfassen, die sich jeweils an der Vorderseite 10-1 zumindest teilweise in den Halbleiterkörper 10 erstrecken. Die eine oder die mehreren Leistungszellen 14 können zum Steuern des Laststroms in Abhängigkeit von einer Fließrichtung des Laststroms und/oder in Abhängigkeit von einem Schaltzustand des Leistungshalbleiterbauelements 1 konfiguriert sein. Falls das Leistungshalbleiterbauelement 1 eine Diodenkonfiguration aufweist, kann zum Beispiel eine große Leistungszelle 14 vorgesehen sein, wobei die Leistungszelle 14 ein Anodengebiet vom zweiten Leitfähigkeitstyp umfassen kann. Ein Übergang zwischen dem Anodengebiet und dem Driftgebiet 100 kann einen pnÜbergang bilden, der zum Sperren einer Sperrspannung konfiguriert ist. Bei einer anderen Ausführungsform, bei der das Leistungshalbleiterbauelement eine Transistorkonfiguration aufweist, können mehrere Leistungszellen 14 (in 1 nicht einzeln veranschaulicht) vorgesehen sein, die dazu konfiguriert sein können, den Leistungshalbleitertransistor 1 selektiv in einen leitenden Zustand oder einen sperrenden Zustand zu schalten. Mit anderen Worten, die eine oder die mehreren Leistungszellen 14 können dazu konfiguriert sein, in Abhängigkeit von einem Schaltzustand des Leistungshalbleiterbauelements 1 selektiv einen Laststrom zu leiten oder eine Sperrspannung zu sperren. Bei einer Ausführungsform ist oder umfasst das Leistungshalbleiterbauelement 1 zum Beispiel einen IGBT. Dementsprechend können mehrere Leistungszellen 14 in Form von IGBT-Zellen, wie zum Beispiel IGBT-Zellen mit einer in einem vertikalen Graben angeordneten Gate-Elektrode, vorgesehen sein. Der Fachmann ist mit den Prinzipien und Varianten von Konfigurationen solcher Leistungszellen 14 vertraut, und sie werden deshalb nicht ausführlicher erläutert.
  • Ferner umfasst der Halbleiterkörper 10 ein Feldstoppgebiet 105 vom ersten Leitfähigkeitstyp, wobei das Feldstoppgebiet 105 zwischen dem Driftgebiet 100 und der Rückseite 10-2 angeordnet ist. Es sei darauf hingewiesen, dass in dem vorliegenden Kontext die Beziehung „zwischen“ in einem weiten Sinne zu verstehen ist, das heißt es können weitere Elemente, wie etwa ein nachstehend genanntes Emittereinstellungsgebiet 106, zwischen dem Feldstoppgebiet 105 und der Rückseite 10-2 angeordnet sein, siehe 1. Wie es einem Fachmann im Prinzip bekannt ist, kann ein solches Feldstoppgebiet 105 zum Beeinflussen des Verlaufs eines elektrischen Felds, insbesondere während des Sperrzustands des Leistungshalbleiterbauelements 1, vorgesehen sein.
  • Das Feldstoppgebiet 105 kann Dotierstoffe vom ersten Leitfähigkeitstyp mit einer höheren Konzentration als das Driftgebiet 100 umfassen. Dies wird in jeder der 2A und 2B, die Dotierstoffkonzentrationsprofile, die sich innerhalb des Halbleiterkörpers 10 von der Rückseite 10-2 entlang der Vertikalrichtung Z erstrecken, schematisch und beispielhaft zeigen, weiter veranschaulicht. Zum Beispiel kann ein Abfall des elektrischen Felds in dem Sperrzustand entlang einer Richtung, die von der Vorderseite 10-1 zu der Rückseite 10-2 weist (das heißt entlang einer Richtung entgegengesetzt zu der Vertikalrichtung Z), in dem Feldstoppgebiet 105 aufgrund des Vorhandenseins des Feldstoppgebiets 105 somit erhöht sein.
  • Zum Beispiel kann das Feldstoppgebiet 105 mittels einer Implantation von Protonen durch die Rückseite 10-2 des Halbleiterkörpers 10 entstanden sein. Auf einen solchen Implantationsprozess kann ein anschließender Ausheilschritt folgen, der zum Beispiel bei Temperaturen im Bereich von 380°C und 420°C und für eine Dauer im Bereich von 30 min bis 10 Stunden oder zwischen 1 Stunde und 5 Stunden durchgeführt werden kann. Im Zusammenhang mit der vorliegenden Patentschrift kann der Begriff „Dotierstoffe“ somit zum Beispiel Ladungszentren bezeichnen, die mittels Protonenimplantation und anschließender thermischer Ausheilung innerhalb des Halbleiterkörpers 10 erzeugt worden sind.
  • Bei einer Ausführungsform beläuft sich eine Dosis von Dotierstoffen vom ersten Leitfähigkeitstyp innerhalb des Feldstoppgebiets 105 auf höchstens 50% einer Durchbruchladung, die für das Material des Halbleiterkörpers 10 spezifisch ist. Zum Beispiel kann diese Dosis im Bereich von 15% bis 70% oder von 1/4 bis 1/2 der Durchbruchladung, die für das Material des Halbleiterkörpers 10 spezifisch ist, zum Beispiel im Bereich von 2E11 cm-2 bis 8E11 cm-2 oder von 2,5E11 cm-2 bis 5E11 cm-2 im Fall eines Siliciumhalbleiterkörpers 10, liegen.
  • Zusätzlich zu dem Feldstoppgebiet 105 kann der Halbleiterkörper 1 ein Emittereinstellungsgebiet 106 vom ersten Leitfähigkeitstyp umfassen, wie in 1 schematisch gezeigt und in den Dotierstoffkonzentrationsprofilen der 2A und 2B weiter veranschaulicht ist. Das Emittereinstellungsgebiet 106 ist zwischen dem Feldstoppgebiet 105 und der Rückseite 10-2 angeordnet und weist Dotierstoffe vom ersten Leitfähigkeitstyp mit einer höheren Dotierstoffkonzentration als das Feldstoppgebiet 105 auf. Ferner sollte die Beziehung „zwischen“ in diesem Zusammenhang in einem weiten Sinne bestanden werden, das heißt es können weitere Elemente, wie etwa ein nachstehend genanntes Rückseitenemittergebiet 107, zwischen dem Emittereinstellungsgebiet 106 und der Rückseite 10-2 angeordnet sein. Zum Beispiel kann eine vertikale Erstreckung d1 des Emittereinstellungsgebiets kleiner gleich 1 um oder sogar kleiner als 0,5 um sein.
  • Bei einer Ausführungsform umfasst das Emittereinstellungsgebiet 106 in erster Linie Dotierstoffe einer anderen Spezies als mittels Protonenimplantation (möglicherweise gefolgt von thermischer Ausheilung) erzeugter Dotierstoffe. Das Emittereinstellungsgebiet 106 kann zum Beispiel in erster Linie Phosphor- und/oder Arsen- und/oder Antimon- und/oder Selen- und/oder Schwefeldotierstoffe umfassen, die durch die Rückseite 10-2 implantiert sein können. Mit anderen Worten, das Erzeugen des Emittereinstellungsgebiets 106 kann Implantieren von Dotierstoffen, wie zum Beispiel Phosphor- und/oder Arsen- und/oder Antimon- und/oder Selen- und/oder Schwefeldotierstoffen, durch die Rückseite 10-2 umfassen.
  • Bei einer Ausführungsform beläuft sich zum Beispiel eine Dosis von Dotierstoffen vom ersten Leitfähigkeitstyp innerhalb des Emittereinstellungsgebiets 106 auf mindestens 50% einer Durchbruchladung, die für das Material des Halbleiterkörpers 10 spezifisch ist. Zum Beispiel kann diese Dosis im Bereich von 1/2 bis 2 der Durchbruchladung, die für das Material des Halbleiterkörpers 10 spezifisch ist, zum Beispiel im Bereich von 6E11 cm-2 bis 2,4E12 cm-2 im Fall eines Siliciumhalbleiterkörpers 10, liegen.
  • Bei einer Ausführungsform umfasst das Feldstoppgebiet 105 gemäß jeder der 2A und 3 im Querschnitt entlang der Vertikalrichtung Z ein Dotierstoffkonzentrationsprofil von Dotierstoffen vom ersten Leitfähigkeitstyp, das ein erstes lokales Maximum 1051 und ein erstes lokales Minimum 1052 aufweist. Das erste lokale Minimum 1052 kann zwischen dem ersten lokalen Maximum 1051 und einem Maximum eines Dotierstoffkonzentrationsprofils des Emittereinstellungsgebiets 106 angeordnet sein, wie in jeder der 2A und 3 veranschaulicht ist.
  • Ferner sollte in diesem Zusammenhang die Beziehung „zwischen“ in einem weiten Sinne verstanden werden, das heißt die Aussage, dass das erste lokale Minimum 1052 zwischen dem ersten lokalen Maximum 1051 und einem Maximum eines Dotierstoffkonzentrationsprofils des Emittereinstellungsgebiets 106 angeordnet sein kann, schließt im Allgemeinen keine Ausführungsformen aus, bei denen zum Beispiel weitere lokale Maxima 1053, 1055 und lokale Minima 1054, 1056 zwischen dem ersten lokalen Minimum 1052 und dem Maximum des Dotierstoffkonzentrationsprofils des Emittereinstellungsgebiets 106 angeordnet sind. Dies wird in 3 beispielhaft veranschaulicht und nachstehend weiter erläutert.
  • Bei einigen Ausführungsformen kann das erste lokale Minimum 1052 jedoch direkt zwischen dem ersten lokalen Maximum 1051 und einem Maximum eines Dotierstoffkonzentrationsprofils des Emittereinstellungsgebiets 106 in dem Sinne angeordnet sein, dass neben dem ersten lokalen Minimum 1052 keine weiteren lokalen Maxima oder lokalen Minima zwischen dem ersten lokalen Maximum 1051 und dem Maximum eines Dotierstoffkonzentrationsprofils des Emittereinstellungsgebiets 106 vorgesehen sind. Demgemäß weist in dem in 2A veranschaulichten Ausführungsbeispiel die Dotierstoffkonzentration ein einziges erstes lokales Maximum 1051 sowie ein einziges erstes lokales Minimum 1052, das sich zwischen dem ersten lokalen Maximum und einem Maximum des Emittereinstellungsgebiets 106 befindet, auf. Mit anderen Worten, das Dotierstoffkonzentrationsprofil innerhalb des Feldstoppgebiets 105 weist nur ein tiefes lokales Maximum auf, nämlich das erste lokale Maximum 1051. Der relativ niedrig dotierte Teil zwischen dem ersten lokalen Maximum 1051 und dem Emittereinstellungsgebiet 106 kann thermische Donatoren (das heißt sauerstoffinduzierte thermische Donatoren) umfassen. Thermische Donatoren (Sauerstoffdonatoren) sind eine Klasse von mehreren Spezies von elektrisch aktiven Sauerstoffkomplexen, die aus kleinen Aggregaten aus wenigen Sauerstoffatomen bestehen. Insbesondere sind thermische Donatoren in Silicium Silicium-Sauerstoff-Komplexe, die drei oder mehr Sauerstoffatome als die vorherrschenden thermischen Donatorenspezies in wärmebehandeltem sauerstoffhaltigen Silicium enthalten. Bei einer weiteren Ausführungsform (nicht veranschaulicht) kann das Dotierstoffkonzentrationsprofil innerhalb des Feldstoppgebiets 105 zum Beispiel ein relativ flaches lokales Maximum (das heißt ein lokales Maximum, das sich relativ nahe an der Rückseite 10-2 befindet) zusätzlich zu einem relativ tiefen lokalen Maximum (das heißt einem lokalen Maximum, das sich zum Beispiel so tief wie das erste lokale Maximum 1051 in 2A befinden kann) aufweisen, wobei der relativ niedrig dotierte Teil zwischen dem relativ flachen lokalen Maximum und dem relativ tiefen lokalen Maximum thermische Donatoren umfassen kann.
  • In dem Ausführungsbeispiel von 3 weist das Dotierstoffkonzentrationsprofil des Feldstoppgebiets 105 hingegen drei lokale Maxima 1051, 1053, 1055 sowie drei lokale Minima 1052, 1054, 1056, die dazwischen und/oder zwischen einem lokalen Maximum 1055 und dem Maximum des Emittereinstellungsgebiets 106 gebildet sind, auf. Im Allgemeinen können mehrere, zum Beispiel 2 bis 5, solcher lokalen Maxima 1051, 1053, 1055 und entsprechenden lokalen Minima 1052, 1054, 1056 vorgesehen sein. Wie in 3 beispielhaft gezeigt ist, kann somit das erste lokale Minimum 1052 auch zwischen dem ersten lokalen Maximum 1051 und einem anderen lokalen Maximum 1053, 1055 des Dotierstoffkonzentrationsprofils des Feldstoppgebiets 105 angeordnet sein. Gleichzeitig veranschaulicht 3 beispielhaft eine Ausführungsform, bei der das erste lokale Minimum 1052 direkt zwischen dem ersten lokalen Maximum 1051 und einem anderen lokalen Maximum 1053 in dem Sinne angeordnet ist, dass neben dem ersten lokalen Minimum 1052 keine weiteren lokalen Maxima oder lokalen Minima zwischen dem ersten lokalen Maximum 1051 und dem anderen lokalen Maximum 1053 vorgesehen sind.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist die Dotierstoffkonzentration an dem ersten lokalen Maximum 1051 um höchstens einen Faktor von drei, wie zum Beispiel um höchstens einen Faktor von zwei, höher als die Dotierstoffkonzentration an dem ersten lokalen Minimum 1052. Bei einer Ausführungsvariante sind ferner mindestens 20%, wie zum Beispiel mindestens 30% oder wie zum Beispiel mindestens 50% oder sogar mindestens 70%, der Dotierstoffe an dem ersten lokalen Minimum 1052 thermische Donatoren. Falls mehrere lokale Minima 1052, 1054, 1056 in dem Feldstoppgebiet 105 vorgesehen sind, wie in 3 beispielhaft gezeigt ist, können auch an den weiteren lokalen Minima 1054, 1056 mindestens 20%, wie zum Beispiel mindestens 30% oder wie zum Beispiel mindestens 50% oder mindestens 70%, der Dotierstoffe thermische Donatoren sein.
  • Ferner kann bei einer Ausführungsform, bei der mehrere lokale Maxima in dem Feldstoppgebiet 105 vorgesehen sind, die Dotierstoffkonzentration an dem lokalen Maximum, das sich am nächsten zu dem Emittereinstellungsgebiet 106 befindet, um mindestens einen Faktor von 3 kleiner als eine maximale Dotierungskonzentration des Emittereinstellungsgebiets 106 sein.
  • Bei einer Ausführungsform gemäß 2B umfasst das Feldstoppgebiet 105 möglicherweise kein erstes lokales Maximum 1051 und kein erstes lokales Minimum 1052, wie oben beschrieben. Bei dieser Ausführungsform umfasst das Feldstoppgebiet 105 ein Gebiet R, in dem die Dotierstoffkonzentration um mindestens einen Faktor von drei, wie zum Beispiel um mindestens einen Faktor von 5 oder sogar 10, höher als eine Dotierstoffkonzentration in dem Driftgebiet 100 ist. Ferner sind mindestens 20%, wie zum Beispiel mindestens 30% oder sogar mindestens 40%, der Dotierstoffe vom ersten Leitfähigkeitstyp in dem Gebiet R thermische Donatoren.
  • In 4 veranschaulicht die durchgezogene Kurve ein weiteres beispielhaftes Dotierstoffkonzentrationsprofil gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen, wobei das Feldstoppgebiet 105 mehrere (in diesem Beispiel 4) lokale Maxima 1051, 1053, 1055, 1057 sowie dazwischen ausgebildete entsprechende lokale Minima 1052, 1054, 1056 aufweist. Das Emittereinstellungsgebiet 106 ist in 4 nicht gezeigt. Zum Beispiel kann solch ein Dotierstoffkonzentrationsprofil mittels mehrerer Protonenimplantationsschritte, die mit verschiedenen Implantationsenergien und/oder mit verschiedenen Implantationswinkeln bezüglich einer Rückseitenfläche durchgeführt sein können, entstanden sein. Zum Beispiel können mindestens drei, wie zum Beispiel mindestens 4, verschiedene Implantationsenergien verwendet werden. Die durchgezogene Kurve in 4 entspricht einem Fall, in dem der Halbleiterkörper 10 eine relativ hohe Zwischengittersauerstoffkonzentration, wie zum Beispiel mindestens 1E17 cm-3, aufweist. Wie oben erwähnt wurde, kann das Halbleitersubstrat mittels eines Czochralski-Verfahrens (Cz-Verfahrens) oder eines magnetischen Czochralski-Verfahrens (MCz-Verfahrens), das zu solch einer Zwischengittersauerstoffkonzentration führen kann, hergestellt worden sein.
  • Zum Vergleich zeigt die gestrichelte Kurve in 4 ein Dotierstoffkonzentrationsprofil, das mittels Protonenimplantation in einem Float-Zone-Substrat (FZ-Substrat) erzeugt worden ist, das eine viel geringere Zwischengittersauerstoffkonzentration hat. Der Vergleich zeigt, dass die lokalen Minima 1052, 1054, 1056 der durchgezogenen Kurve weniger ausgeprägt sind als die entsprechenden lokalen Minima der gestrichelten Kurve, das heißt, die jeweilige minimale Dotierstoffkonzentration ist bei einer relativ hohen Zwischengittersauerstoffkonzentration in dem Substrat höher. Bei der durchgezogenen Kurve kann bzw. können die Protonenimplantation(en) ferner mit relativ geringen Dosen durchgeführt worden sein, wodurch lokale Maxima 1051, 1053, 1055, 1057 entstanden, die im Vergleich zu der gestrichelten Referenzkurve niedriger sind.
  • Bei einer Ausführungsform gemäß jeder der 3 und 4 nimmt die Dotierstoffkonzentration an den lokalen Maxima 1051, 1053, 1055, 1057 entlang der Vertikalrichtung Z von einem lokalen Maximum 1057, 1055, 1053 zu einem anderen lokalen Maximum 1055, 1053, 1051 ab. Mit anderen Worten, die Dotierstoffkonzentration kann von einem lokalen Maximum 1057, 1055, 1053 zu einem anderen lokalen Maximum 1055, 1053, 1051, das sich weiter von der Rückseite 10-2 weg, das heißt, von der Rückseite 10-2 aus gesehen, tiefer im Halbleiterkörper befindet, jedes Mal abnehmen. Wie in 4 beispielhaft veranschaulicht ist, kann ferner vorgesehen sein, dass ein Verhältnis einer Dotierstoffkonzentration eines lokalen Maximums 1051, 1053, 1055 zu der Dotierstoffkonzentration eines lokalen Minimums 1052, 1054, 1056, das sich neben dem lokalen Maximum 1051, 1053, 1055 und näher an der Rückseite 10-2 als das lokale Maximum 1051, 1053, 1055 befindet, entlang der Vertikalrichtung Z von einem lokalen Maximum 1055, 1053 zu einem anderen lokalen Maximum 1053, 1051 abnimmt.
  • Erfindungsgemäß umfasst der Halbleiterkörper ferner ein Rückseitenemittergebiet 107 vom zweiten Leitfähigkeitstyp (zum Beispiel p-Typ), das zwischen dem Emittereinstellungsgebiet 106 und der Rückseite 10-2 angeordnet sein kann, wie zum Beispiel in den 5, 6A und 6B veranschaulicht ist. Die 5, 6A und 6B zeigen in jedem Fall ein Halbleiterbauelement 1, das ein Rückseitenemittergebiet 107 aufweist, und entsprechen abgesehen davon den 1, 2A bzw. 2B, die oben beschrieben wurden. Falls das Leistungshalbleiterbauelement 1 solch ein Rückseitenemittergebiet 107 umfasst, kann es zum Beispiel als ein IGBT konfiguriert sein. Bei einer anderen Variante, bei der das Leistungshalbleiterbauelement 1 zum Beispiel als ein MOSFET oder eine Diode konfiguriert ist, kann - in nicht beanspruchten Ausführungsformen - solch ein Rückseitenemittergebiet 107 vom zweiten Leitfähigkeitstyp fehlen, und es kann stattdessen ein hochdotiertes n-Gebiet vorgesehen sein.
  • Bei einer Ausführungsform (in den Figuren nicht veranschaulicht) kann das Emittereinstellungsgebiet 106 in einem vertikalen Abstand von dem Rückseitenemittergebiet 107 angeordnet sein, wobei zum Beispiel ein maximaler Abstand zwischen dem Gebiet des Rückseitenemittergebiets 107, das das maximale Dotierungsniveau aufweist, und dem Gebiet des Emittereinstellungsgebiets 106, das ein maximales Dotierungsniveau aufweist, weniger als 1 um oder sogar weniger als 500 nm betragen kann. Zum Beispiel kann ein Gebiet mit mindestens 20%, wie zum Beispiel mindestens 30% oder sogar mindestens 40%, thermischer Donatoren zwischen dem Emittereinstellungsgebiet 106 und dem Rückseitenemittergebiet 107 angeordnet sein.
  • Bei einer Ausführungsform beläuft sich eine Konzentration von Dotierstoffen vom zweiten Leitfähigkeitstyp in dem Rückseitenemittergebiet 107 auf mindestens 1E17 cm-3. Bei einer Ausführungsform kann sich ferner eine Konzentration von Dotierstoffen vom zweiten Leitfähigkeitstyp im Rückseitenemittergebiet 107 auf mindestens das Dreifache der Konzentration von Dotierstoffen vom ersten Leitfähigkeitstyp im Emittereinstellungsgebiet 106 belaufen.
  • Zum Beispiel kann das Rückseitenemittergebiet 107 mittels einer Implantation von Dotierstoffen vom zweiten Leitfähigkeitstyp, wie zum Beispiel Bordotierstoffen, entstanden sein. Bei einer Ausführungsform werden das Rückseitenemittergebiet 107 und das Emittereinstellungsgebiet 106 durch anschließende Implantationsschritte ohne einen Zwischenschritt der thermischen Ausheilung erzeugt. Mit anderen Worten kann sich zum Beispiel an eine Phosphorimplantation zum Erzeugen des Emittereinstellungsgebiets 106 direkt eine Borimplantation zum Erzeugen des Rückseitenemittergebiets 107 anschließen. Danach kann zum Beispiel mittels einer Ultrakurzschmelzlaserbehandlung ein geeigneter Ausheilschritt durchgeführt werden.
  • Bei einer Ausführungsform kann ein Rückseitenemitterwirkungsgrad des Leistungshalbleiterbauelements 1 durch das Emittereinstellungsgebiet 106 im Wesentlichen bestimmt werden. Zum Beispiel kann ein Rückseitenemitterwirkungsgrad bei einem Nennstrom des Leistungshalbleiterbauelements 1 aufgrund des Emittereinstellungsgebiets um mindestens 10% oder sogar um mindestens 30% reduziert sein. Mit anderen Worten, der Emitterwirkungsgrad bei Nennstrom kann bei Vorhandensein des Emittereinstellungsgebiets 106 im Vergleich zu einer Situation, in der das Emittereinstellungsgebiet 106 fehlen würde, 10% oder sogar mindestens 30% niedriger sein.
  • 7 veranschaulicht schematisch und beispielhaft einen Abschnitt eines Vertikalquerschnitts des Halbleiterkörpers 10 (linkes Feld). Darüber hinaus sind ein Verlauf der Dotierstoffkonzentration ND (in einer logarithmischen Darstellung log ND) und ein entsprechender Verlauf eines elektrischen Felds E innerhalb des Halbleiterkörpers 10 in 7 schematisch veranschaulicht (rechtes Feld). Der gezeigte Verlauf des elektrischen Felds E kann einem Sperrzustand bei einer Nennsperrspannung des Leistungshalbleiterbauelements 1 entsprechen. Bei der veranschaulichten Ausführungsform nimmt der Absolutwert des elektrischen Felds E im Halbleiterkörper 1 im Sperrzustand bei der Nennsperrspannung entlang einer von der Vorderseite 10-2 zur Rückseite 10-1 (das heißt entlang einer Richtung -Z entgegengesetzt zur Vertikalrichtung Z) weisenden Richtung ab und reicht nicht bis zu dem Emittereinstellungsgebiet 106. Zum Beispiel können die jeweiligen Dosen im Feldstoppgebiet 105 und Emittereinstellungsgebiet 106 so angepasst sein, dass ein Raumladungsgebiet bei Normalbetrieb nicht in das Emittereinstellungsgebiet 106 reicht, sondern nur bei einem Kurzschluss, das heißt, wenn ein hoher Strom fließt und gleichzeitig eine hohe Spannung angelegt ist, in das Emittereinstellungsgebiet 106 reicht. Bei einer alternativen Ausführungsform (nicht dargestellt) kann das elektrische Feld innerhalb des Halbleiterkörpers 1 selbst bei normalem Sperrbetrieb in das Emittereinstellungsgebiet 106 reichen. Im letzteren Fall kann das Emittereinstellungsgebiet 106 somit auch als ein Feldstopp wirken.
  • Erfindungsgemäß weist das Emittereinstellungsgebiet 106 eine laterale Variation der Dotierstoffkonzentration vom ersten Leitfähigkeitstyp, zum Beispiel entlang der ersten lateralen Richtung X, auf, wie in jeder der 8A-D beispielhaft und schematisch veranschaulicht ist. Mit anderen Worten, das Emittereinstellungsgebiet 106 kann insofern lateral strukturiert sein, als es mehrere Emittereinstellungszonen 106-1 mit einer relativ hohen Dotierstoffkonzentration und mehrere Zwischenzonen 106-2, die lateral zwischen den Emittereinstellungszonen 106-1 angeordnet sind, umfasst, wobei die Zwischenzonen 106-2 eine relativ niedrige Dotierstoffkonzentration aufweisen. Zum Beispiel können die Emittereinstellungszonen 106-1 n++-dotierte Halbleitergebiete sein, und/oder die Zwischenzonen 106-2 können n-dotierte oder n--dotierte Halbleitergebiete sein. Zum Beispiel kann solch ein strukturiertes Emittereinstellungsgebiet 106 durch additives Kombinieren einer lateral homogenen n+-dotierten Schicht mit einer strukturierten n+-dotierten Schicht entstanden sein, wodurch n+-dotierte Zwischenzonen 106-2 und n++-dotierte Emittereinstellungszonen 106-1 erhalten werden. Bei einer Ausführungsform kann die relativ hohe Dotierstoffkonzentration innerhalb der Emittereinstellungszonen 106-1 eine Dotierstoffkonzentration des Rückseitenemittergebiets 107 übersteigen.
  • In Kombination mit dem Rückseitenemittergebiet 107 kann somit eine entsprechende laterale Variation eines Rückseitenemitterwirkungsgrads bereitgestellt werden, wobei mindestens eine erste Emitterwirkungsgradzone 107-1 mit einem (insgesamt) relativ hohen Rückseitenemitterwirkungsgrad lateral neben mindestens einer zweiten Emitterwirkungsgradzone 107-2 mit einem relativ niedrigen Emitterwirkungsgrad angeordnet ist. Zum Beispiel kann sich die zweite Emitterwirkungsgradzone 107-2 näher an einem lateralen Chiprand des Halbleiterkörpers 10 als die erste Emitterwirkungsgradzone 107-1 befinden. Mit anderen Worten, die erste Emitterwirkungsgradzone 107-1 kann sich zum Beispiel in einem aktiven Bereich (der eine oder mehrere Leistungszellen 14 umfasst) des Halbleiterbauelements 1 befinden, und die zweite Emitterwirkungsgradzone 107-2 kann sich zum Beispiel zumindest teilweise unter einer Randabschlussstruktur 18 befinden, wie in 8D schematisch veranschaulicht ist. In dem Ausführungsbeispiel von 8D umfasst die zweite Emitterwirkungsgradzone 107-2 ferner eine breite Emittereinstellungszone 106-11, die sich durchgehend unter der Randabschlussstruktur 18 erstreckt. Zum Beispiel kann die Dotierstoffkonzentration in der breiten Emittereinstellungszone 106-11 gleich der Dotierstoffkonzentration der Emittereinstellungszonen 106-1 oder sogar größer als diese sein. Infolgedessen kann zum Beispiel der Emitterwirkungsgrad unter der Randabschlussstruktur drastisch reduziert sein, um eine hohe dynamische Robustheit („HDR“) des Leistungshalbleiterbauelements durch eine Reduzierung des Stromflusses in diesem Bereich bei Abschalten des Bauelements zu gewährleisten.
  • Bei einer Ausführungsform können kleinere Emittereinstellungszonen 106-1 in der ersten Zone 107-1 im Vergleich zur zweiten Zone 107-2 vorgesehen sein, wie in 8B beispielhaft gezeigt ist. Das heißt, eine laterale Erstreckung L1 der Emittereinstellungszonen 106-1 in der ersten Zone 107-1 kann kleiner als eine laterale Erstreckung der Emittereinstellungszonen 106-1 in der zweiten Zone 107-2 sein. Zusätzlich oder alternativ kann eine laterale Erstreckung G1 der Zwischenzonen 106-2, das heißt ein lateraler Spalt G1 zwischen den Emittereinstellungszonen 106-1, wie in 8C beispielhaft veranschaulicht ist, in der ersten Zone 107-1 kleiner als eine laterale Erstreckung G2 der Zwischenzonen 106-2 in der zweiten Zone 107-2 sein. Durch solche Maßnahmen können begrenzte Gebiete mit einem höheren Emitterwirkungsgrad in dem Chip realisiert werden, was zu einem weicheren Ausschalten der Bauelemente und damit niedrigeren Überspannungen führen kann.
  • Bei einigen Ausführungsformen gemäß jeder der 8A-D kann sich eine laterale Gesamterstreckung der einen oder mehreren ersten Emitterwirkungsgradzone(n) 107-1, die den relativ hohen Emitterwirkungsgrad aufweist bzw. aufweisen, auf mindestens 50% einer vertikalen Dicke T des Halbleiterkörpers 10 (das heißt eine Chipdicke T) belaufen. Zum Beispiel kann sich die laterale Gesamterstreckung der einen oder mehreren ersten Emitterwirkungsgradzone(n) 107-1 im Bereich von 50% bis 90% der vertikalen Dicke T des Halbleiterkörpers 10 befinden. Bei einigen Ausführungsformen kann ferner ein Verhältnis zwischen Gesamtfläche der einen oder mehreren ersten Emitterwirkungsgradzone(n) 107-1 und einer aktiven Gesamtfläche des Leistungshalbleiterbauelements 1 im Bereich von 8% bis 50% liegen.
  • Ausführungsformen eines Verfahrens zum Verarbeiten und/oder Herstellen eines Leistungshalbleitertransistors entsprechen den oben mit Bezug auf die Figuren beschriebenen Ausführungsformen des Leistungshalbleitertransistors. Somit können zum Beispiel die Merkmale der Ausführungsformen des oben mit Bezug auf die Figuren beschriebenen Leistungshalbleiterbauelements durch Ausführen entsprechender Verarbeitungsverfahrensschritte erzielt werden. Ausführungsformen eines Verfahrens zum Verarbeiten eines Leistungshalbleiterbauelements können somit Bereitstellen eines Halbleiterkörpers 10 und Bilden der jeweiligen Strukturen, die durch Prozesse, wie zum Beispiel maskierte oder unmaskierte Implantationen und/oder Abscheidung von Halbleiter- und/oder Oxidschichten, in/auf dem Halbleiterkörper 10 angeordnet sind, umfassen.
  • Oben wurden Ausführungsformen, die sich auf Halbleiterbauelemente beziehen, erläutert. Diese Halbleiterbauelemente basieren zum Beispiel auf Silicium (Si). Demgemäß kann ein(e) monokristalline(s) Halbleitergebiet oder -schicht, zum Beispiel der Halbleiterkörper 10 von Ausführungsbeispielen, ein(e) monokristalline(s) Si-Gebiet oder Si-Schicht sein. Bei anderen Ausführungsformen kann polykristallines oder amorphes Silicium eingesetzt werden.
  • Es sollte jedoch auf der Hand liegen, dass der Halbleiterkörper 10 und Komponenten, zum Beispiel die Gebiete 100, 105, 106 und 107, aus einem beliebigen Halbleitermaterial hergestellt sein können, das zur Herstellung eines Halbleiterbauelements geeignet ist. Beispiele für solche Materialien umfassen elementare Halbleitermaterialien, wie zum Beispiel Silicium (Si) oder Germanium (Ge), Gruppe-IV-Verbindungshalbleitermaterialien, wie zum Beispiel Siliciumkarbid (SiC) oder Siliciumgermanium (SiGe), binäre, ternäre oder quaternäre III-V-Halbleitermaterialien, wie zum Beispiel Galliumnitrid (GaN), Galliumarsenid (GaAs), Galliumphosphid (GaP), Indiumphosphid (InP), Indiumgalliumphosphid (InGaPa), Aluminiumgalliumnitrid (AlGaN), Aluminiumindiumnitrid (AlInN), Indiumgalliumnitrid (InGaN), Aluminiumgalliumindiumnitrid (AlGaInN) oder Indiumgalliumarsenidphosphid (InGaAsP), und binäre oder ternäre II-VI-Halbleitermaterialien, wie zum Beispiel Cadmiumtellurid (CdTe) und Quecksilbercadmiumtellurid (HgCdTe), um nur wenige zu nennen, ohne darauf beschränkt zu sein. Die vorstehend erwähnten Halbleitermaterialien werden auch als „Homoübergangshalbleitermaterialien“ bezeichnet. Beim Kombinieren zweier verschiedener Halbleitermaterialien wird ein Heteroübergangshalbleitermaterial gebildet. Beispiele für Heteroübergangshalbleitermaterialien umfassen Aluminiumgalliumnitrid (AlGaN)-Aluminiumgalliumindiumnitrid (AlGaInN), Indiumgalliumnitrid (InGaN)-Aluminiumgalliumindiumnitrid (AlGaInN), Indiumgalliumnitrid(InGaN)-Galliumnitrid (GaN), Aluminiumgalliumnitrid(AlGaN)-Galliumnitrid (GaN), Indiumgalliumnitrid(InGaN)-Aluminiumgalliumnitrid (AlGaN), Silicium-Siliciumkarbid (SixC1-x) und Silicium-SiGe-Heteroübergangshalbleitermaterialien, ohne darauf beschränkt zu sein. Für Anwendungen mit Leistungshalbleiterbauelementen werden zur Zeit hauptsächlich Si-, SiC-, GaAs- und GaN-Materialien verwendet.
  • Sich auf Raum beziehende Begriffe, wie zum Beispiel „unter“, „unterhalb“, „niedriger“, „über“, „oberer“, und dergleichen werden der Einfachheit der Beschreibung halber dazu verwendet, die Positionierung eines Elements relativ zu einem zweiten Element zu beschreiben. Diese Begriffe sollen zusätzlich zu Ausrichtungen, die von jenen, die in den Figuren veranschaulicht sind, verschieden sind, verschiedene Ausrichtungen des jeweiligen Bauelements mit einschließen. Ferner werden Begriffe wie „erster“, „zweiter“ und dergleichen auch zum Beschreiben verschiedener Elemente, Gebiete, Abschnitte usw. verwendet und sollen ebenfalls nicht einschränkend sein. Gleiche Begriffe beziehen sich in der gesamten Beschreibung auf gleiche Elemente.
  • Wie hierin verwendet, sind die Begriffe „haben“, „beinhalten“, „enthalten“, „umfassen“, „aufweisen“ und dergleichen offene Begriffe und geben das Vorhandensein der angegebenen Elemente oder Merkmale an, schließen aber keine zusätzlichen Elemente oder Merkmale aus. Die Artikel „ein/e/r“ und „der“, „die“, „das“ sollen den Plural sowie den Singular mit beinhalten, sofern aus dem Kontext nicht eindeutig etwas anderweitig es hervorgeht.

Claims (18)

  1. Leistungshalbleiterbauelement (1), umfassend einen Halbleiterkörper (10) mit einer Vorderseite (10-1) und einer Rückseite (10-2), wobei der Halbleiterkörper (10) Folgendes enthält: - ein Driftgebiet (100) von einem ersten Leitfähigkeitstyp; - ein Feldstoppgebiet (105) vom ersten Leitfähigkeitstyp, wobei das Feldstoppgebiet (105) zwischen dem Driftgebiet (100) und der Rückseite (10-2) angeordnet ist und Dotierstoffe vom ersten Leitfähigkeitstyp mit einer höheren Dotierstoffkonzentration als das Driftgebiet (100) aufweist, wobei das Feldstoppgebiet (105) zumindest teilweise mittels einer Implantation von Protonen durch die Rückseite (10-2) geschaffen wurde; und - ein Emittereinstellungsgebiet (106) vom ersten Leitfähigkeitstyp, wobei das Emittereinstellungsgebiet (106) zwischen dem Feldstoppgebiet (105) und der Rückseite (10-2) angeordnet ist und Dotierstoffe vom ersten Leitfähigkeitstyp mit einer höheren Dotierstoffkonzentration als das Feldstoppgebiet (105) aufweist; - wobei das Feldstoppgebiet (105) in einem Querschnitt entlang einer Vertikalrichtung (Z), die von der Rückseite (10-2) zu der Vorderseite (10-1) weist, ein Dotierstoffkonzentrationsprofil von Dotierstoffen vom ersten Leitfähigkeitstyp aufweist, das ein erstes lokales Maximum (1051) und ein erstes lokales Minimum (1052) aufweist, wobei das erste lokale Minimum (1052) zwischen dem ersten lokalen Maximum (1051) und einem anderen lokalen Maximum (1053, 1055, 1057) des Dotierstoffkonzentrationsprofils des Feldstoppgebiets (105) und/oder zwischen dem ersten lokalen Maximum (1051) und einem Maximum eines Dotierstoffkonzentrationsprofils des Emittereinstellungsgebiets (106) angeordnet ist, - wobei die Dotierstoffkonzentration an dem ersten lokalen Maximum (1051) um höchstens einen Faktor von drei höher als die Dotierstoffkonzentration an dem ersten lokalen Minimum (1052) ist, - wobei der Halbleiterkörper (10) ein Halbleitersubstrat mit einer Zwischengittersauerstoffkonzentration von mindestens 1E17 cm-3 ist oder umfasst; - wobei der Halbleiterkörper (10) ein Rückseitenemittergebiet (107) von einem zweiten Leitfähigkeitstyp, der zu dem ersten Leitfähigkeitstyp komplementär ist, umfasst, wobei das Rückseitenemittergebiet (107) zwischen dem Emittereinstellungsgebiet (106) und der Rückseite (10-2) angeordnet ist; - wobei das Emittereinstellungsgebiet (106) lateral strukturiert ist, wobei mehrere Emittereinstellungszonen (106-1) mit einer relativ hohen Dotierstoffkonzentration und mehrere Zwischenzonen (106-2), die lateral zwischen den Emittereinstellungszonen (106-1) angeordnet sind, umfasst, wobei die Zwischenzonen (106-2) eine relativ niedrige Dotierstoffkonzentration aufweisen, sodass in Kombination mit dem Rückseitenemittergebiet (107) eine entsprechende laterale Variation eines Rückseitenemitterwirkungsgrads bereitgestellt wird, wobei mindestens eine erste Emitterwirkungsgradzone (107-1) mit einem (insgesamt) relativ hohen Rückseitenemitterwirkungsgrad lateral neben mindestens einer zweiten Emitterwirkungsgradzone (107-2) mit einem relativ niedrigen Emitterwirkungsgrad angeordnet ist; und - wobei die erste und die zweite Emitterwirkungsgradzone (107-2) jeweils mehrere Emittereinstellungszonen (106-1) und mehrere Zwischenzonen (106-2) aufweisen.
  2. Leistungshalbleiterbauelement (1) nach Anspruch 1, wobei mindestens 20% der Dotierstoffe an dem ersten lokalen Minimum (1052) thermische Donatoren sind.
  3. Leistungshalbleiterbauelement (1), umfassend einen Halbleiterkörper (10) mit einer Vorderseite (10-1) und einer Rückseite (10-2), wobei der Halbleiterkörper (10) Folgendes enthält: - ein Driftgebiet (100) von einem ersten Leitfähigkeitstyp; - ein Feldstoppgebiet (105) vom ersten Leitfähigkeitstyp, wobei das Feldstoppgebiet (105) zwischen dem Driftgebiet (100) und der Rückseite (10-2) angeordnet ist und Dotierstoffe vom ersten Leitfähigkeitstyp mit einer höheren Dotierstoffkonzentration als das Driftgebiet (100) aufweist, wobei das Feldstoppgebiet (105) zumindest teilweise mittels einer Implantation von Protonen durch die Rückseite (10-2) geschaffen wurde; und - ein Emittereinstellungsgebiet (106) vom ersten Leitfähigkeitstyp, wobei das Emittereinstellungsgebiet (106) zwischen dem Feldstoppgebiet (105) und der Rückseite (10-2) angeordnet ist und Dotierstoffe vom ersten Leitfähigkeitstyp mit einer höheren Dotierstoffkonzentration als das Feldstoppgebiet (105) aufweist; - wobei der Halbleiterkörper (10) ein Halbleitersubstrat mit einer Zwischengittersauerstoffkonzentration von mindestens 1E17 cm-3 ist oder umfasst; - wobei das Feldstoppgebiet (105) ein Gebiet (R) umfasst, in dem die Dotierstoffkonzentration um mindestens einen Faktor von drei höher als eine Dotierstoffkonzentration im Driftgebiet (100) ist; und wobei mindestens 20% der Dotierstoffe vom ersten Leitfähigkeitstyp in dem Gebiet (R) sauerstoffinduzierte thermische Donatoren sind, - wobei der Halbleiterkörper (10) ein Rückseitenemittergebiet (107) von einem zweiten Leitfähigkeitstyp, der zu dem ersten Leitfähigkeitstyp komplementär ist, umfasst, wobei das Rückseitenemittergebiet (107) zwischen dem Emittereinstellungsgebiet (106) und der Rückseite (10-2) angeordnet ist, - wobei das Emittereinstellungsgebiet (106) lateral strukturiert ist, wobei mehrere Emittereinstellungszonen (106-1) mit einer relativ hohen Dotierstoffkonzentration und mehrere Zwischenzonen (106-2), die lateral zwischen den Emittereinstellungszonen (106-1) angeordnet sind, umfasst, wobei die Zwischenzonen (106-2) eine relativ niedrige Dotierstoffkonzentration aufweisen, sodass in Kombination mit dem Rückseitenemittergebiet (107) eine entsprechende laterale Variation eines Rückseitenemitterwirkungsgrads bereitgestellt wird, wobei mindestens eine erste Emitterwirkungsgradzone (107-1) mit einem (insgesamt) relativ hohen Rückseitenemitterwirkungsgrad lateral neben mindestens einer zweiten Emitterwirkungsgradzone (107-2) mit einem relativ niedrigen Emitterwirkungsgrad angeordnet ist; und - wobei die erste und die zweite Emitterwirkungsgradzone (107-2) jeweils mehrere Emittereinstellungszonen (106-1) und mehrere Zwischenzonen (106-2) aufweisen.
  4. Leistungshalbleiterbauelement (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Emittereinstellungsgebiet (106) überwiegend Dotierstoffe einer anderen Spezies als mittels Protonenimplantation erzeugte Dotierstoffe umfasst.
  5. Leistungshalbleiterbauelement (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine vertikale Erstreckung (d1) des Emittereinstellungsgebiets kleiner gleich 1 µm ist.
  6. Leistungshalbleiterbauelement (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Dotierstoffkonzentrationsprofil des Feldstoppgebiets (105) mehrere lokale Maxima (1051, 1053, 1055, 1057) aufweist.
  7. Leistungshalbleiterbauelement (1) nach Anspruch 6, wobei die Dotierstoffkonzentration an den lokalen Maxima (1051, 1053, 1055, 1057) entlang der Vertikalrichtung (Z) von einem lokalen Maximum (1057, 1055, 1053) zu einem anderen lokalen Maximum (1055, 1053, 1051) abnimmt.
  8. Leistungshalbleiterbauelement (1) nach einem der Ansprüche 6 oder 7, wobei ein Verhältnis der Dotierstoffkonzentration eines lokalen Maximums (1051, 1053, 1055) zu der Dotierstoffkonzentration eines lokalen Minimums (1052, 1054, 1056), das sich neben diesem lokalen Maximum (1051, 1053, 1055) und näher an der Rückseite (10-2) als dieses lokale Maximum (1051, 1053, 1055) befindet, entlang der Vertikalrichtung (Z) von einem lokalen Maximum (1055, 1053) zu einem anderen lokalen Maximum (1053, 1051) abnimmt.
  9. Leistungshalbleiterbauelement (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei sich eine Dotierstoffdosis vom ersten Leitfähigkeitstyp innerhalb des Feldstoppgebiets (105) auf höchstens 50% einer Durchbruchladung, die für das Material des Halbleiterkörpers (10) spezifisch ist, beläuft.
  10. Leistungshalbleiterbauelement (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei sich eine Dotierstoffdosis vom ersten Leitfähigkeitstyp innerhalb des Emittereinstellungsgebiets (106) auf mindestens 50% einer Durchbruchladung, die für das Material des Halbleiterkörpers (10) spezifisch ist, beläuft.
  11. Leistungshalbleiterbauelement (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Halbleiterkörper (10) ein Halbleitersubstrat, das mittels eines Czochralski- oder magnetischen Czochralski-Verfahrens hergestellt worden ist, ist oder umfasst.
  12. Leistungshalbleiterbauelement (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Leistungshalbleiterbauelement (1) zum Sperren einer Nennsperrspannung in einem Sperrzustand des Leistungshalbleiterbauelements (1) konfiguriert ist, wobei in dem Sperrzustand bei der Nennsperrspannung ein elektrisches Feld innerhalb des Halbleiterkörpers (1) entlang einer von der Vorderseite (10-2) zur Rückseite (10-1) weisenden Richtung abnimmt, und wobei das elektrische Feld in dem Sperrzustand bei der Nennsperrspannung nicht bis zu dem Emittereinstellungsgebiet (106) reicht.
  13. Leistungshalbleiterbauelement (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei das Leistungshalbleiterbauelement (1) zum Sperren einer Nennsperrspannung in einem Sperrzustand des Leistungshalbleiterbauelements (1) konfiguriert ist, wobei in dem Sperrzustand bei der Nennsperrspannung ein elektrisches Feld innerhalb des Halbleiterkörpers (1) entlang einer von der Vorderseite (10-2) zur Rückseite (10-1) weisenden Richtung abnimmt, wobei das elektrische Feld in dem Sperrzustand bei der Nennsperrspannung in das Emittereinstellungsgebiet (106) reicht.
  14. Leistungshalbleiterbauelement (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei sich eine Konzentration von Dotierstoffen vom zweiten Leitfähigkeitstyp in dem Rückseitenemittergebiet (107) auf mindestens das Dreifache der Konzentration von Dotierstoffen vom ersten Leitfähigkeitstyp im Emittereinstellungsgebiet (106) beläuft.
  15. Verfahren zum Verarbeiten eines Leistungshalbleiterbauelements (1), umfassend: - Bereitstellen eines Halbleiterkörpers (10) mit einer Vorderseite (10-1) und einer Rückseite (10-2) ; - Schaffen oder Bereitstellen innerhalb des Halbleiterkörpers (10) eines Driftgebiets (100) von einem ersten Leitfähigkeitstyp; - Schaffen innerhalb des Halbleiterkörpers (10) eines Feldstoppgebiets (105) vom ersten Leitfähigkeitstyp mittels mindestens einer Implantation von Protonen durch die Rückseite (10-2), wobei das Feldstoppgebiet (105) zwischen dem Driftgebiet (100) und der Rückseite (10-2) angeordnet ist und Dotierstoffe vom ersten Leitfähigkeitstyp mit einer höheren Dotierstoffkonzentration als das Driftgebiet (100) aufweist; - Schaffen innerhalb des Halbleiterkörpers (10) eines Emittereinstellungsgebiets (106) vom ersten Leitfähigkeitstyp, wobei das Emittereinstellungsgebiet (106) zwischen dem Feldstoppgebiet (105) und der Rückseite (10-2) angeordnet ist und Dotierstoffe vom ersten Leitfähigkeitstyp mit einer höheren Dotierstoffkonzentration als das Feldstoppgebiet (105) aufweist; und - Schaffen innerhalb des Halbleiterkörpers (10) eines Rückseitenemittergebiets (107) von einem zweiten Leitfähigkeitstyp, der zu dem ersten Leitfähigkeitstyp komplementär ist, wobei das Rückseitenemittergebiet (107) zwischen dem Emittereinstellungsgebiet (106) und der Rückseite (10-2) angeordnet ist; wobei das Feldstoppgebiet (105) in einem Querschnitt entlang einer Vertikalrichtung (Z), die von der Rückseite (10-2) zu der Vorderseite (10-1) weist, ein Dotierstoffkonzentrationsprofil von Dotierstoffen vom ersten Leitfähigkeitstyp aufweist, das ein erstes lokales Maximum (1051) und ein erstes lokales Minimum (1052) aufweist, wobei das erste lokale Minimum (1052) zwischen dem ersten lokalen Maximum (1051) und einem anderen lokalen Maximum (1053, 1055, 1057) des Dotierstoffkonzentrationsprofils des Feldstoppgebiets (105) und/oder zwischen dem ersten lokalen Maximum (1051) und einem Maximum eines Dotierstoffkonzentrationsprofils des Emittereinstellungsgebiets (106) angeordnet ist; wobei die Dotierstoffkonzentration an dem ersten lokalen Maximum (1051) um höchstens einen Faktor von drei höher als die Dotierstoffkonzentration an dem ersten lokalen Minimum (1052) ist; wobei der Halbleiterkörper (10) ein Halbleitersubstrat mit einer Zwischengittersauerstoffkonzentration von mindestens 1E17 cm-3 ist oder umfasst; wobei das Emittereinstellungsgebiet (106) lateral strukturiert ist, wobei mehrere Emittereinstellungszonen (106-1) mit einer relativ hohen Dotierstoffkonzentration und mehrere Zwischenzonen (106-2), die lateral zwischen den Emittereinstellungszonen (106-1) angeordnet sind, umfasst, wobei die Zwischenzonen (106-2) eine relativ niedrige Dotierstoffkonzentration aufweisen, sodass in Kombination mit dem Rückseitenemittergebiet (107) eine entsprechende laterale Variation eines Rückseitenemitterwirkungsgrads bereitgestellt wird; wobei mindestens eine erste Emitterwirkungsgradzone (107-1) mit einem (insgesamt) relativ hohen Rückseitenemitterwirkungsgrad lateral neben mindestens einer zweiten Emitterwirkungsgradzone (107-2) mit einem relativ niedrigen Emitterwirkungsgrad angeordnet ist; und wobei die erste und die zweite Emitterwirkungsgradzone (107-2) jeweils mehrere Emittereinstellungszonen (106-1) und mehrere Zwischenzonen (106-2) aufweisen.
  16. Verfahren zum Verarbeiten eines Leistungshalbleiterbauelements (1), umfassend: - Bereitstellen eines Halbleiterkörpers (10) mit einer Vorderseite (10-1) und einer Rückseite (10-2) ; - Schaffen oder Bereitstellen innerhalb des Halbleiterkörpers (10) eines Driftgebiets (100) von einem ersten Leitfähigkeitstyp; - Schaffen innerhalb des Halbleiterkörpers (10) eines Feldstoppgebiets (105) vom ersten Leitfähigkeitstyp mittels mindestens einer Implantation von Protonen durch die Rückseite (10-2), wobei das Feldstoppgebiet (105) zwischen dem Driftgebiet (100) und der Rückseite (10-2) angeordnet ist und Dotierstoffe vom ersten Leitfähigkeitstyp mit einer höheren Dotierstoffkonzentration als das Driftgebiet (100) aufweist; - Schaffen innerhalb des Halbleiterkörpers (10) eines Emittereinstellungsgebiets (106) vom ersten Leitfähigkeitstyp, wobei das Emittereinstellungsgebiet (106) zwischen dem Feldstoppgebiet (105) und der Rückseite (10-2) angeordnet ist und Dotierstoffe vom ersten Leitfähigkeitstyp mit einer höheren Dotierstoffkonzentration als das Feldstoppgebiet (105) aufweist; und - Schaffen innerhalb des Halbleiterkörpers (10) eines Rückseitenemittergebiets (107) von einem zweiten Leitfähigkeitstyp, der zu dem ersten Leitfähigkeitstyp komplementär ist, wobei das Rückseitenemittergebiet (107) zwischen dem Emittereinstellungsgebiet (106) und der Rückseite (10-2) angeordnet ist; wobei der Halbleiterkörper (10) ein Halbleitersubstrat mit einer Zwischengittersauerstoffkonzentration von mindestens 1E17 cm-3 ist oder umfasst; wobei das Feldstoppgebiet (105) ein Gebiet (R) aufweist, in dem die Dotierstoffkonzentration um mindestens einen Faktor von drei höher als eine Dotierstoffkonzentration im Driftgebiet (100) ist; wobei mindestens 20% der Dotierstoffe vom ersten Leitfähigkeitstyp in dem Gebiet (R) sauerstoffinduzierte thermische Donatoren sind; wobei das Emittereinstellungsgebiet (106) lateral strukturiert ist, wobei mehrere Emittereinstellungszonen (106-1) mit einer relativ hohen Dotierstoffkonzentration und mehrere Zwischenzonen (106-2), die lateral zwischen den Emittereinstellungszonen (106-1) angeordnet sind, umfasst, wobei die Zwischenzonen (106-2) eine relativ niedrige Dotierstoffkonzentration aufweisen, sodass in Kombination mit dem Rückseitenemittergebiet (107) eine entsprechende laterale Variation eines Rückseitenemitterwirkungsgrads bereitgestellt wird; wobei mindestens eine erste Emitterwirkungsgradzone (107-1) mit einem (insgesamt) relativ hohen Rückseitenemitterwirkungsgrad lateral neben mindestens einer zweiten Emitterwirkungsgradzone (107-2) mit einem relativ niedrigen Emitterwirkungsgrad angeordnet ist; und wobei die erste und die zweite Emitterwirkungsgradzone (107-2) jeweils mehrere Emittereinstellungszonen (106-1) und mehrere Zwischenzonen (106-2) aufweisen.
  17. Verfahren nach Anspruch 15 oder 16, wobei Schaffen des Emittereinstellungsgebiets (106) Implantieren von Phosphor- und/oder Selendotierstoffen durch die Rückseite (10-2) umfasst.
  18. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 17, wobei das Rückseitenemittergebiet (107) und das Emittereinstellungsgebiet (106) durch aufeinanderfolgende Implantationsschritte ohne einen Zwischenschritt der thermischen Ausheilung geschaffen werden.
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