DE102019108062B4 - Siliziumcarbid-vorrichtung mit graben-gatestruktur und herstellungsverfahren - Google Patents

Siliziumcarbid-vorrichtung mit graben-gatestruktur und herstellungsverfahren Download PDF

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    • H01L29/7813—Vertical DMOS transistors, i.e. VDMOS transistors with trench gate electrode, e.g. UMOS transistors

Abstract

Verfahren zum Herstellen einer Siliziumcarbid-Vorrichtung, wobei das Verfahren aufweist:Bereitstellen eines Siliziumcarbid-Körpers (100),Ausbilden einer Graben-Gatestruktur (150), die sich von einer ersten Oberfläche (101) in den Siliziumcarbid-Körper (100) erstreckt,Ausbilden eines Bodygebiets (120) und einer Sourcezone (210), wobei nach dem Ausbilden der Graben-Gatestruktur (150), des Bodygebiets (120) und der Sourcezone (210), das Bodygebiet (120) und die Sourcezone (210) in Kontakt mit einer aktiven Seitenwand (151) der Graben-Gatestruktur (150) sind, wobei die Sourcezone (210) zwischen dem Bodygebiet (120) und der ersten Oberfläche (101) gelegen ist,Implantieren von Dotierstoffen in einen ersten Bodybereich (121) des Bodygebiets (120), wobei der erste Bodybereich (121) direkt unter der Sourcezone (210) und entfernt von der aktiven Seitenwand (151) gelegen ist, wobei in zumindest einer horizontalen Ebene eine Dotierstoffkonzentration im ersten Bodybereich (121) zumindest 150% einer Referenz-Dotierstoffkonzentration in der horizontalen Ebene im Bodygebiet (120) bei der aktiven Seitenwand (151) beträgt und eine horizontale Ausdehnung (w1) des ersten Bodybereichs (121) zumindest 20% einer gesamten horizontalen Ausdehnung (w0) des Bodygebiets (120) beträgt, undAusbilden eines Abschirmgebiets (140) eines Leitfähigkeitstyps des Bodygebiets (120), wobei das Abschirmgebiet sich von der ersten Oberfläche (101) aus in den Siliziumcarbid-Körper (100) erstreckt, wobei das Abschirmgebiet (140) lateral direkt an ein Sourcegebiet (110) und das Bodygebiet (120) angrenzt, und wobei das Abschirmgebiet (140) mit einer inaktiven Seitenwand (152) einer weiteren Graben-Gatestruktur (150) in Kontakt ist.

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Beispiele der vorliegenden Offenbarung beziehen sich auf Siliziumcarbid-Vorrichtungen, insbesondere auf Siliziumcarbid-Vorrichtungen mit Graben-Gatestrukturen, und auf Verfahren zum Herstellen von Siliziumcarbid-Vorrichtungen mit Graben-Gatestrukturen.
  • HINTERGRUND
  • Leistungs-Halbleiterbauelemente werden typischerweise als 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 ansteuern, z.B. Motortreiberschaltungen, verwendet. Da die dielektrische Durchbruchfeldstärke von Siliziumcarbid (SiC) verglichen mit Silizium hoch ist, können SiC-Bauelemente signifikant dünner sein und können einen niedrigeren Einschaltwiderstand als ihre Gegenstücke aus Silizium aufweisen. Typischerweise ist in SiC-Vorrichtungen der Beitrag des Kanalwiderstands zum gesamten Durchgangswiderstand größer als es für äquivalente Siliziumbauelemente der Fall ist.
  • Die Druckschrift US 8 188 484 B2 bezieht sich auf einen SiC Trench-MOSFET, bei dem sich die Gateelektrode von einer Oberfläche aus in einem Halbleiterkörper erstreckt. Beiderseits der Gateelektrode sind jeweils ein p-dotiertes Bodygebiet und ein n-dotiertes Sourcegebiet ausgebildet, das das Bodygebiet von der ersten Oberfläche trennt. Zwischen benachbarten Gateelektroden erstreckt sich ein Sourcekontakt von der ersten Oberfläche bis in das Bodygebiet. Der Sourcekontakt umfasst eine Polysiliziumschicht die einen lateralen ohmschen Kontakt mit dem Sourcegebiet ausbildet. Ein hochdotiertes Bodykontaktgebiet stellt einen lateralen Kontakt zwischen dem Sourcekontakt und dem Bodygebiet her. Die Druckschrift US 2016 / 0 293 743 A1 beschreibt einen Leistungstransistor mit Grabengate und weiteren dielektrischen Grabenstrukturen, die sich von der Oberfläche aus in den Halbleiterkörper erstrecken. Beiderseits des Gategrabens sind Bodygebiete und zwischen den Bodygebieten und der ersten Oberfläche jeweils ein Sourcegebiet ausgebildet. Zwischen den Sourcegebieten und den dielektrischen Strukturen erstreckt sich jeweils ein Bodykontaktgebiet von der ersten Oberfläche bis zu dem jeweiligen Bodygebiet.
  • Es besteht ein Bedarf an einer Verbesserung von Parametern von Siliziumcarbid-Vorrichtungen.
  • ZUSAMMENFASSUNG
  • Eine Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen einer Siliziumcarbid-Vorrichtung. Ein Siliziumcarbid-Körper wird bereitgestellt. Eine Graben-Gatestruktur, die sich von einer ersten Oberfläche in den Siliziumcarbid-Körper erstreckt, wird ausgebildet. Ein Bodygebiet wird in Kontakt mit einer aktiven Seitenwand der Graben-Gatestruktur ausgebildet. Eine zwischen dem Bodygebiet und der ersten Oberfläche gelegene Sourcezone wird in Kontakt mit der aktiven Seitenwand ausgebildet. Dotierstoffe werden in einen ersten Bodybereich des Bodygebiets implantiert, wobei der erste Bodybereich direkt unter der Sourcezone und von der aktiven Seitenwand entfernt gelegen ist. In zumindest einer horizontalen Ebene beträgt eine Dotierstoffkonzentration im ersten Bodybereich zumindest 150 % einer Referenz-Dotierstoffkonzentration im Bodygebiet in der horizontalen Ebene in dem Bodygebiet bei der aktiven Seitenwand, und eine horizontale Ausdehnung des ersten Bodybereichs beträgt zumindest 20 % einer gesamten horizontalen Ausdehnung des Bodygebiets.
  • Eine andere Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung bezieht sich auf eine Siliziumcarbid-Vorrichtung, die einen Siliziumcarbid-Körper umfasst. Eine Graben-Gatestruktur erstreckt sich von einer ersten Oberfläche in den Siliziumcarbid-Körper. Ein Bodygebiet ist in Kontakt mit einer aktiven Seitenwand der Graben-Gatestruktur. Ein zwischen dem Bodygebiet und der ersten Oberfläche gelegenes Sourcegebiet ist mit der aktiven Seitenwand in Kontakt. Das Bodygebiet umfasst einen ersten Bodybereich direkt unter dem Sourcegebiet und von der aktiven Seitenwand entfernt. In zumindest einer horizontalen Ebene, die zur ersten Oberfläche parallel ist, beträgt eine Dotierstoffkonzentration im ersten Bodybereich zumindest 150 % einer Referenz-Dotierstoffkonzentration im Bodygebiet in der horizontalen Ebene bei der aktiven Seitenwand, und eine horizontale Ausdehnung des ersten Bodybereichs beträgt zumindest 20 % einer gesamten horizontalen Ausdehnung des Bodygebiets.
  • Der Fachmann wird zusätzliche Merkmale und Vorteile beim Lesen der folgenden detaillierten Beschreibung und Betrachten der beiliegenden Zeichnungen erkennen.
  • Figurenliste
  • Die beigefügten Zeichnungen sind beigeschlossen, um ein weiteres Verständnis der Ausführungsformen zu liefern, und sie sind in diese Patentschrift einbezogen und bilden einen Teil von ihr. Die Zeichnungen veranschaulichen Ausführungsformen einer Siliziumcarbid-Vorrichtung und eines Verfahrens zum Herstellen einer Siliziumcarbid-Vorrichtung und dienen zusammen mit der Beschreibung zum Erläutern der Prinzipien der Ausführungsformen. Weitere Ausführungsformen sind in der folgenden Beschreibung und den Ansprüchen beschrieben.
    • 1A - 1B zeigen schematische vertikale Querschnittsansichten eines Bereichs eines Siliziumcarbid-Körpers, um ein Verfahren zum Herstellen einer Siliziumcarbid-Vorrichtung mit einem hochdotierten Bodybereich gemäß einer Ausführungsform zu veranschaulichen.
    • 2A - 2B zeigen schematische vertikale Querschnittsansichten eines Bereichs eines Siliziumcarbid-Körpers, um ein Verfahren zum Herstellen einer Siliziumcarbid-Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform unter Verwendung einer geneigten Implantation zu veranschaulichen.
    • 3A - 3C zeigen schematische vertikale Querschnittsansichten eines Bereichs eines Siliziumcarbid-Körpers, um ein Verfahren zum Herstellen einer Siliziumcarbid-Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform unter Verwendung einer lateral ausgenommenen Implantationsmaske zu veranschaulichen.
    • 4A - 4D zeigen schematische vertikale Querschnittsansichten eines Bereichs eines Siliziumcarbid-Körpers, um ein Verfahren zum Herstellen einer Siliziumcarbid-Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform unter Verwendung von mehr als einer Implantationsmaskenausnehmung zu veranschaulichen.
    • 5A zeigt eine schematische vertikale Querschnittsansicht eines Bereichs einer Siliziumcarbid-Vorrichtung mit einem hochdotierten Bodybereich gemäß einer anderen Ausführungsform.
    • 5B zeigt ein schematisches Diagramm, um einen horizontalen Dotierstoffgradienten im Bodygebiet von 5A zu veranschaulichen.
    • 6A - 6B zeigen vertikale Querschnittsansichten einer Siliziumcarbid-Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform und einer Vergleichsvorrichtung.
    • 6C - 6D zeigen schematische Diagramme, die horizontale und vertikale Dotierstoffgradienten in der Siliziumcarbid-Vorrichtung und in der Vergleichsvorrichtung der 6A - 6B veranschaulichen, um Effekte der Ausführungsformen zu diskutieren.
    • 6E - 6F zeigen Grenzen von Verarmungszonen, die in den Bodygebieten der Siliziumcarbid-Vorrichtung und der Vergleichsvorrichtung der 6A - 6B in einem Sperrmodus ausgebildet werden, um Effekte der Ausführungsformen zu diskutieren.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
  • In der folgenden Detailbeschreibung wird Bezug genommen auf die begleitenden Zeichnungen, die einen Teil hiervon bilden und in denen mittels Veranschaulichung spezifische Ausführungsformen gezeigt sind, in denen eine Siliziumcarbid-Vorrichtung 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 soll. Die Zeichnungen sind nicht maßstabsgetreu und dienen lediglich für Veranschaulichungszwecke. Entsprechende Elemente sind mit den gleichen Bezugszeichen in den verschiedenen Zeichnungen bezeichnet, 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 ein hochdotiertes Halbleitermaterial. Der Begriff „elektrisch gekoppelt“ umfasst, dass ein oder mehrere dazwischenliegende Elemente, die für eine Signal- und/oder Leistungsübertragung gestaltet sind, zwischen den elektrisch gekoppelten Elementen vorhanden sein können, beispielsweise Elemente, die gesteuert werden können, um zeitweise eine niederohmige Verbindung in einem ersten Zustand und eine hochohmige elektrische Entkopplung in einem zweiten Zustand vorzusehen.
  • Ein ohmscher Kontakt ist ein nicht gleichrichtender elektrischer Übergang mit einer linearen oder nahezu linearen Strom-Spannung-Charakteristik. Ein Schottky-Kontakt ist ein Metall-Halbleiter-Übergang mit gleichrichtenden Charakteristiken, wobei die Austrittsarbeit des Metalls und die Dotierstoffkonzentration im Halbleitermaterial so ausgewählt werden, dass sich bei Nichtvorhandensein eines extern angelegten elektrischen Feldes eine Verarmungszone im Halbleitermaterial entlang dem Metall-Halbleiter-Übergang ausbildet. Im Kontext eines Schottky-Kontakts kann sich der Begriff „Metall-Halbleiter-Übergang“ auch auf einen Übergang zwischen einem metallartigen Halbleiter und einem Halbleiter beziehen, wobei der Übergang die gleichen Charakteristiken wie ein Metall-Halbleiter-Übergang aufweist. Beispielsweise kann es möglich sein, einen Schottky-Kontakt zwischen polykristallinem Silizium und Siliziumcarbid auszubilden. Falls zwei Komponenten (z.B. zwei Gebiete) jeweils einen ohmschen Kontakt oder einen Schottky-Kontakt ausbilden, kann dies bedeuten, dass ein ohmscher Kontakt oder ein Schottky-Kontakt zwischen den beiden Komponenten vorhanden ist. In beiden Fällen kann es möglich sein, dass die beiden Gebiete direkt aneinandergrenzen. Es kann jedoch auch möglich sein, dass eine weitere Komponente zwischen den beiden Komponenten positioniert ist.
  • 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 einen (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.
  • Für 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 „mindestens“.
  • 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 eine Nickelsilizidschicht, und Kupfer und Aluminium sind die Hauptbestandteile einer Kupfer-Aluminium-Legierung.
  • Der Begriff „auf“ soll nicht nur als „direkt auf“ bedeutend aufgefasst werden. Vielmehr kann, falls ein Element „auf“ einem anderen Element (z.B. eine Schicht „auf“ einer anderen Schicht oder „auf“ einem Substrat vorliegt) positioniert ist, eine weitere Komponente (z.B. eine weitere Schicht) zwischen den beiden Elementen positioniert sein (z.B. kann eine weitere Schicht zwischen einer Schicht und einem Substrat positioniert sein, falls die Schicht „auf“ dem Substrat ist).
  • Im Hinblick auf Strukturen und ein dotiertes Gebiet, die in einem Siliziumcarbid-Körper ausgebildet sind, ist ein zweites Gebiet „unter“ einem ersten Gebiet, falls ein minimaler Abstand zwischen dem zweiten Gebiet und einer ersten Oberfläche an der Vorderseite des Siliziumcarbid-Körpers größer ist als ein maximaler Abstand zwischen dem ersten Gebiet und der ersten Oberfläche. Das zweite Gebiet ist „direkt unter“ dem ersten Gebiet, wo die vertikalen Projektionen der ersten und zweiten Gebiete in die erste Oberfläche überlappen. Die vertikale Projektion ist eine Projektion orthogonal zur ersten Oberfläche. Eine „horizontale Ebene“ ist eine Ebene parallel zu einer planaren ersten Oberfläche oder parallel zu koplanaren Oberflächenabschnitten der ersten Oberfläche.
  • Gemäß einer Ausführungsform kann ein Verfahren zum Herstellen einer Siliziumcarbid-Vorrichtung ein Bereitstellen eines Siliziumcarbid-Körpers umfassen. Eine Graben-Gatestruktur kann ausgebildet werden, die sich von einer ersten Oberfläche in den Siliziumcarbid-Körper erstreckt. Ein Bodygebiet und eine Sourcezone können in Kontakt mit einer aktiven Seitenwand der Graben-Gatestruktur ausgebildet werden, wobei die Sourcezone zwischen dem Bodygebiet und der ersten Oberfläche gelegen ist. Ein Sourcegebiet kann in der Sourcezone vor oder nach Ausbilden der Graben-Gatestruktur ausgebildet werden.
  • Das Bodygebiet und das Sourcegebiet sind entgegengesetzt dotiert und bilden einen pn-Übergang. Hier und im Folgenden wird der Leitfähigkeitstyp des Sourcegebiets als der erste Leitfähigkeitstyp bezeichnet und wird der Leitfähigkeitstyp des Bodygebiets als der zweite Leitfähigkeitstyp bezeichnet. Die das Bodygebiet und das Sourcegebiet definierenden Dotierstoffe können vor oder nach Ausbilden der Graben-Gatestruktur oder nach Ausbilden zumindest einer partiellen Struktur der Graben-Gatestruktur, z.B. nach Ausbilden eines Grabens, nach Ausbilden einer Opferschicht auf einer Graben-Seitenwand oder nach Ausbilden eines Gatedielektrikums entlang zumindest einem Bereich der Graben-Seitenwand, in den Siliziumcarbid-Körper eingeführt werden.
  • Die Graben-Gatestruktur enthält eine leitfähige Gateelektrode und ein Gatedielektrikum zwischen zumindest dem Bodygebiet und der Gateelektrode.
  • Vor oder nach Ausbilden der Graben-Gatestruktur können Dotierstoffe in einen ersten Bodybereich des Bodygebiets implantiert werden, wobei der erste Bodybereich direkt unter der Sourcezone und von der aktiven Seitenwand entfernt gelegen ist. Die Dotierstoffe weisen den zweiten Leitfähigkeitstyp auf und steigern die Netto-Dotierstoffkonzentration im ersten Bodybereich in Bezug auf einen zweiten Bodybereich zwischen dem ersten Bodybereich und der aktiven Seitenwand. Infolgedessen kann in zumindest einer zur ersten Oberfläche parallelen horizontalen Ebene eine mittlere Dotierstoffkonzentration im ersten Bodybereich zumindest 150 % einer Referenz-Dotierstoffkonzentration betragen und kann eine horizontale Ausdehnung des ersten Bodybereichs zumindest 20 % einer gesamten horizontalen Ausdehnung des Bodygebiets betragen. Die Referenz-Dotierstoffkonzentration ist die Dotierstoffkonzentration im Bodygebiet bei der aktiven Seitenwand in der gleichen horizontalen Ebene.
  • Die Dotierstoffkonzentration innerhalb des ersten Bodybereichs und/oder innerhalb des zweiten Bodybereichs kann konstant sein. In diesem Kontext kann „konstant“ bedeuten, dass die Dotierstoffkonzentration innerhalb des ersten Bodybereichs und/oder des zweiten Bodybereichs jeweils um höchstens ± 10 % der mittleren Dotierstoffkonzentration variiert.
  • Ein Übergangsgebiet ist zwischen dem ersten Bodybereich und dem zweiten Bodybereich gelegen. Innerhalb des Übergangsgebiets kann der horizontale Dotierstoffgradient eine Abnahme von zumindest 90 % der mittleren Dotierstoffkonzentration im ersten Bodybereich und/oder von zumindest 130 % der Referenz-Dotierstoffkonzentration auf höchstens 110 % der Referenz-Dotierstoffkonzentration zeigen. Das Übergangsgebiet hat einen Abstand zur aktiven Seitenwand, was bedeutet, dass der erste Bodybereich von der aktiven Seitenwand entfernt ist.
  • Alternativ dazu oder zusätzlich kann sich der erste Bodybereich über zumindest 50 % einer gesamten horizontalen Ausdehnung des Bodygebiets erstrecken.
  • Entlang aktiven Seitenwänden werden im Ein-Zustand der Siliziumcarbid-Vorrichtung Inversionskanäle ausgebildet. Keine Inversionskanäle werden bei einem Betrieb innerhalb des SOA entlang inaktiven Seitenwänden ausgebildet. Die Graben-Gatestruktur kann eine, zwei, drei, vier oder sechs aktive Seitenwände enthalten.
  • Der erste Bodybereich und der zweite Bodybereich bilden einen unipolaren Übergang. Ein minimaler Abstand zwischen der Graben-Gatestruktur und dem unipolaren Übergang kann zumindest 100 nm, z.B. zumindest 200 nm, betragen.
  • In einem Sperrmodus einer Siliziumcarbid-Vorrichtung mit Feldeffekttransistor-Strukturen kann ein Raumladungsgebiet (Verarmungsgebiet) von einer der Sourcezone entgegengesetzten Seite (z.B. von der Driftstruktur) aus in das Bodygebiet eindringen. Das Verarmungsgebiet kann sich in ein Kanalgebiet der Siliziumcarbid-Vorrichtung erstrecken und kann somit eine Potentialbarriere zwischen dem Bodygebiet und einem dem Sourcegebiet entgegengesetzten Gebiet (z.B. einer Driftstruktur) verringern. Dies kann zu einer Absenkung der Gate-Schwellenspannung führen (sogenannte „Barrierenabsenkung“). Diese drain-induzierte Barrierenabsenkung (DIBL) kann eine Gate-Schwellenspannung signifikant beeinflussen und kann eine elektrische Charakteristik der Siliziumcarbid-Vorrichtung beeinträchtigen.
  • Indem man den ersten Bodybereich mit einer erhöhten Dotierungskonzentration im Bodygebiet vorsieht, kann die Ausdehnung des Verarmungsgebiets reduziert werden. Eine Differenz des ersten Bodybereichs zu dem Kanalgebiet und/oder der Gatestruktur kann so gewählt werden, dass auf der einen Seite die Differenz groß genug ist, um eine schädliche Erhöhung der Gate-Schwellenspannung aufgrund der Zunahme der Dotierungskonzentration im ersten Bodybereich zu vermeiden, und auf der anderen Seite die Differenz klein genug ist, um das Verarmungsgebiet in den ersten Bodybereich ablenken bzw. verlaufen zu lassen. Da der erste Bodybereich einen ausreichenden Abstand zur Graben-Gatestruktur mit dem Gatedielektrikum aufweist, hat die höhere Dotierstoffkonzentration im ersten Bodybereich keinen oder nur einen marginalen Effekt auf die nominale Gate-Schwellenspannung. Eine Ausbildung des ersten Bodybereichs lässt die laterale Ausdehnung des Sourcegebiets unbeeinflusst und beeinträchtigt den Kontaktwiderstand des Sourcegebiets nicht oder nur in einem marginalen Maß.
  • Gemäß einer Ausführungsform können die Dotierstoffe zum Ausbilden des ersten Bodybereichs vor einem Ausbilden der Graben-Gatestruktur in den ersten Bodybereich implantiert werden. Auf diese Weise kann der erste Bodybereich ohne nachteiligen Einfluss auf Strukturen in der Graben-Gatestruktur, beispielsweise ohne nachteiligen Einfluss der implantierten Ionen auf ein Gatedielektrikum, ausgebildet werden.
  • Gemäß einer Ausführungsform kann eine Implantationsachse zum Implantieren der Dotierstoffe in den ersten Bodybereich zu einer vertikalen Richtung des Siliziumcarbid-Körpers geneigt sein. Die Implantationsachse kann so orientiert sein, dass die Dotierstoffe für den ersten Bodybereich in Richtung einer aktiven Seitenwand der Graben-Gatestruktur implantiert werden. Beispielsweise können die Dotierstoffe von einer Seite aus, bei der das Bodygebiet direkt an die Graben-Gatestruktur grenzt, in Richtung der Graben-Gatestruktur implantiert werden. Die Implantationsachse verläuft parallel zur Richtung des Ionenstrahls, der die Dotierstoffe implantiert.
  • Die Implantationsachse und die vertikale Richtung schließen einen Implantationswinkel über der ersten Oberfläche ein. Unter der ersten Oberfläche schließen die Implantationsachse und die vertikale Richtung den negativen Implantationswinkel ein.
  • Die aktive Seitenwand der Graben-Gatestruktur kann entweder entlang der vertikalen Richtung verlaufen oder kann einen Neigungswinkel mit der vertikalen Richtung an der ersten Oberfläche einschließen. In jedem Fall kann die Graben-Gatestruktur zumindest eine aktive Seitenwand, in einigen Fällen zumindest zwei gegenüberliegende aktive Seitenwände oder sogar mehr als zwei aktive Seitenwände (z.B. vier oder sechs aktive Seitenwände) aufweisen. Für jede aktive Seitenwand kann die Implantationsachse gemäß der Orientierung der aktiven Seitenwand gewählt werden. Die aktive Seitenwand oder zumindest eine der aktiven Seitenwände kann im Wesentlichen (d.h. innerhalb einer Toleranz von ± 2° oder ± 1°) entlang einer Hauptkristallebene des Siliziumcarbid-Körpers verlaufen. Die Graben-Gatestruktur kann überdies zumindest eine inaktive Seitenwand, wo kein Kanal ausgebildet wird, aufweisen.
  • Eine verjüngte bzw. angeschrägte Graben-Gatestruktur wird gewöhnlich im Fall eines Siliziumcarbid-Körpers mit einem sogenannten Winkel zur Achse verwendet. Der Neigungswinkel kann sich vom Winkel zur Achse in einem Absolutwert um höchstens 2°, insbesondere höchstens 1°, unterscheiden. In anderen Ausführungsformen kann der Siliziumcarbid-Körper mit einem Winkel zur Achse vorgesehen werden, können aber die Seitenwände noch entlang der vertikalen Richtung verlaufen.
  • Für jede aktive Seitenwand kann die Implantationsachse so gewählt werden, dass die Implantationsrichtung und die aktive Seitenwand und/oder eine Hauptkristallrichtung (z.B. die c-Achse) des Siliziumcarbid-Körpers eine gleiche relative Orientierung aufweisen, aber im Absolutwert abweichen (z.B. um zumindest 1° oder höchstens 2° und höchstens 10° oder höchstens 8° oder höchstens 5° abweichen). In einigen Ausführungsformen können der Implantationswinkel und der Neigungswinkel das gleiche Vorzeichen aufweisen (d.h. können beide im Uhrzeigersinn oder Gegenuhrzeigersinn orientiert sein), können aber im Absolutwert abweichen. Das heißt, die Implantationsachse und die aktive Seitenwand und/oder eine Hauptkristallrichtung können die gleiche relative Orientierung (z.B. eine gleiche Neigungsrichtung) aufweisen, können sich aber im Absolutwert unterscheiden.
  • Im Allgemeinen (z.B. im angeschrägten Fall und im Fall einer Graben-Gatestruktur mit einer aktiven Seitenwand entlang der vertikalen Richtung) kann der Implantationswinkel so gewählt werden, dass die Implantationsachse von der aktiven Seitenwand weg geneigt ist. Mit anderen Worten: die Implantation kann in Richtung der aktiven Seitenwand gerichtet sein. Ein spitzer Winkel (d.h. ein Winkel, der weniger als 90° beträgt) zwischen der Implantationsachse und der ersten Oberfläche kann (im Absolutwert) kleiner als ein spitzer Winkel zwischen der aktiven Seitenwand und der ersten Oberfläche sein.
  • Der Implantationswinkel kann so gewählt werden, dass sich die Implantationsachse von einer Hauptkristallebene (z.B. allen Hauptkristallebenen) und/oder einer Hauptkristallachse (z.B. allen Hauptkristallachsen) des Siliziumcarbid-Körpers unterscheidet. Typischerweise wird der Implantationswinkel größer als der Neigungswinkel und/oder der Winkel zur Achse im Absolutwert gewählt. Beispielsweise kann der Implantationswinkel zumindest 2°, z.B. zumindest 3° oder zumindest 4°, größer als der Neigungswinkel und/oder der Winkel zur Achse im Absolutwert sein. Im Fall einer Graben-Gatestruktur mit vertikalen Seitenwänden wird angenommen, dass der Neigungswinkel in der oben erwähnten Beziehung 0° beträgt.
  • In einer Ausführungsform können/kann der Neigungswinkel und/oder der Winkel zur Achse zumindest 2° und höchstens 6°, z.B. 4°, im Absolutwert betragen. Der Implantationswinkel kann dann zumindest 6° (z.B. zumindest 7°) und höchstens 14° (z.B. höchstens 12° oder höchstens 11°) im Absolutwert betragen. Jedoch kann in einigen Ausführungsformen der Implantationswinkel im Fall einer verjüngten bzw. angeschrägten Graben-Gatestruktur kleiner als 6° sein. Im Allgemeinen können der Neigungswinkel der aktiven Seitenwand und der Implantationswinkel der Implantation entsprechend der aktiven Seitenwand beide entweder negativ („Orientierung im Uhrzeigersinn“) oder positiv („Gegenuhrzeigersinn“) sein.
  • Indem man eine geneigte Implantation nutzt, kann es möglich sein, Gitterführungs- bzw. Channeling-Effekte zu reduzieren oder zu vermeiden. Channeling tritt gewöhnlich auf, wenn die Implantationsachse im Wesentlichen parallel zu einer Hauptkristallrichtung ist, entlang der das Kristallgitter durchgehende Gitterkanäle ausbildet. Wenn Channeling auftritt, kann die Implantationstiefe als Reaktion auf nur geringfügige Änderungen des Neigungswinkels stark variieren. Ein ausreichend großer voreingestellter Winkel zwischen der Implantationsachse und einer Hauptkristallrichtung kann Fluktuationen der Implantationstiefe in einem hohen Maße reduzieren.
  • Zusätzlich oder als Alternative dazu kann, indem man eine geneigte Implantation nutzt, eine laterale Streuung bzw. laterales Straggling reduziert werden. Vertikale Implantationen (d.h. wo die Implantationsachse im Wesentlichen parallel zur vertikalen Richtung verläuft) in Halbleitermaterialien zeigen gewöhnlich laterales Straggling, so dass im Fall maskierter Implantationen ein Anteil der implantierten Ionen außerhalb der vertikalen Projektion der Öffnungen zur Ruhe kommt. Im Gegensatz dazu kann eine geneigte Implantation in die Richtung der aktiven Seitenwand von der Seite des Bodygebiets aus laterales Straggling an der abgewandten Seite der Maske, d.h. an der Seite, von der die geneigte Implantation weg weist, reduzieren.
  • Eine Implantationsmaske, die die Dotierstoffimplantation für den ersten Bodybereich maskiert, kann vergleichsweise weite Öffnungen und vergleichsweise schmale Maskenstege zwischen den Öffnungen enthalten. Außerdem kann jeder Maskensteg in Bezug auf die Grenzfläche zwischen einer Graben-Gatestruktur und dem Bodygebiet asymmetrisch gelegen sein. Insbesondere kann ein lateraler Abstand zwischen dem Gatedielektrikum und einem ersten Rand des Maskenstegs über dem Bodygebiet größer sein als ein lateraler Abstand zwischen dem Gatedielektrikum und einem zweiten Rand des Maskenstegs über der Graben-Gatestruktur.
  • Im Fall einer vertikalen Implantation kann Straggling an der Seite des zweiten Rands des Maskenstegs die Dotierstoffkonzentration direkt entlang dem Gatedielektrikum und somit die Schwellenspannung erhöhen.
  • Mit der geneigten Implantation ist es möglich, dass laterales Straggling an der Seite des zweiten Rands des Maskenstegs keinen oder nur einen unbedeutenden Einfluss auf die Gate-Schwellenspannung hat.
  • Ein Implantationswinkel zwischen der Implantationsachse und der vertikalen Richtung kann zumindest 3°, z.B. zumindest 7°, z.B. zumindest oder exakt 11°, im Absolutwert betragen.
  • Gemäß einer Ausführungsform kann eine Bodyerweiterungs-Implantationsmaske auf der ersten Oberfläche ausgebildet werden, und die Dotierstoffe können durch eine Öffnung in der Bodyerweiterungs-Implantationsmaske in den ersten Bodybereich implantiert werden. Die Bodyerweiterungs-Implantationsmaske kann zumindest einen ersten Sourcebereich der Sourcezone bedecken. Die Öffnung in der Bodyerweiterungs-Implantationsmaske kann zumindest eine Bodykontaktfläche der ersten Oberfläche freilegen. Die Bodykontaktfläche grenzt lateral direkt an die Sourcezone. In der Bodykontaktfläche kann in einer späteren Phase in der Prozessierung ein niederohmiger ohmscher Kontakt zwischen dem Bodygebiet und einer ersten Lastelektrode an der Vorderseite des Siliziumcarbid-Körpers gebildet werden.
  • Beispielsweise kann die Bodyerweiterungs-Implantationsmaske die vollständige Sourcezone bedecken, und die Öffnung in der Bodyerweiterungs-Implantationsmaske kann nur die Bodykontaktfläche freilegen. Auf diese Weise ist es möglich, dass die Bodyerweiterungs-Implantationsmaske auch als Bodykontakt-Implantationsmaske genutzt werden kann, die ein hochdotiertes Bodykontaktgebiet in der Bodykontaktfläche definiert.
  • Beispielsweise kann das hochdotierte Bodykontaktgebiet gebildet werden, indem Dotierstoffe mit einer niedrigen Implantationsenergie durch die Öffnung in der Bodyerweiterungs-Implantationsmaske implantiert werden, wobei eine Spitze am Ende der Reichweite der Dotierstoffe in einem Abstand zur ersten Oberfläche liegt und der Abstand innerhalb des Bereichs der vertikalen Ausdehnung der Sourcezone liegt.
  • Ein Ausbilden des ersten Bodybereichs kann zumindest eine geneigte Implantation einschließen. Die Implantationsenergie für die geneigte Implantation kann so ausgewählt werden, dass die Spitze am Ende der Reichweite innerhalb des Bodygebiets und in einem Abstand zur Sourcezone liegt. Ein Implantieren der Dotierstoffe in den ersten Bodybereich kann eine, zwei oder mehr als zwei Implantationen bei unterschiedlicher Implantationsenergie umfassen. Die Dosis der verschiedenen Implantationen kann die gleiche sein oder verschieden sein. Ein Verwenden der gleichen Implantationsmaske für eine oder mehrere geneigte Implantationen, welche den ersten Bodybereich direkt unter dem Sourcegebiet definieren, und für eine Implantation, die einen dem Sourcegebiet direkt benachbarten Bodykontaktbereich definiert, erleichtert eine Ausbildung des ersten Bodybereichs unter geringem zusätzlichen Aufwand.
  • Gemäß einer Ausführungsform kann die Öffnung in der Bodyerweiterungs-Implantationsmaske die Bodykontaktfläche und einen zweiten Sourcebereich der Sourcezone freilegen, wobei der zweite Sourcebereich zwischen der Bodykontaktfläche und dem ersten Sourcebereich gelegen ist. Auf diese Weise kann der erste Bodybereich in Bezug auf das Sourcegebiet mit einer größeren lateralen Ausdehnung ausgebildet werden. Die Ausdehnung des verarmten Bereichs des Bodygebiets im Sperrmodus kann weiter reduziert werden. Infolgedessen kann der DIBL-Effekt ohne Reduzieren der lateralen Ausdehnung des Sourcegebiets weiter reduziert werden.
  • Gemäß einer Ausführungsform kann eine Bodykontakt-Implantationsmaske auf der ersten Oberfläche ausgebildet werden, wobei die Bodykontakt-Implantationsmaske die Sourcezone bedecken kann und wobei eine Öffnung in der Bodykontakt-Implantationsmaske die Bodykontaktfläche freilegt. Dotierstoffe des Leitfähigkeitstyps des Bodygebiets, d.h. Dotierstoffe des zweiten Leitfähigkeitstyps, können durch die Öffnung in der Bodykontakt-Implantationsmaske implantiert werden. Die implantierten Dotierstoffe können ein der Sourcezone lateral benachbartes hochdotiertes Bodykontaktgebiet ausbilden. Eine Implantationsdosis kann ausreichend hoch sein, so dass das Bodykontaktgebiet einen niederohmigen ohmschen Kontakt mit einer ersten Lastelektrode ausbildet, die in einer späteren Phase gebildet werden kann.
  • Nach Ausbilden des Bodykontaktgebiets kann die Bodykontakt-Implantationsmaske lateral abgetragen bzw. ausgenommen werden. Die Bodykontakt-Implantationsmaske kann ausschließlich lateral ausgenommen werden, wobei nur die Öffnung breiter wird. Alternativ dazu kann die laterale Ausnehmung auch eine vertikale Ausnehmung mit einer gleichen oder mit einer unterschiedlichen Ausnehmungsrate einschließen. Beispielsweise kann eine isotrope Ätzung die Bodykontakt-Implantationsmaske lateral und vertikal ausnehmen, wobei die Ausnehmung auch die Dicke der Bodykontakt-Implantationsmaske reduziert. Die zumindest lateral ausgenommene Bodykontakt-Implantationsmaske kann die Bodyerweiterungs-Implantationsmaske bilden.
  • Auf diese Weise kann die Bodyerweiterungs-Implantationsmaske auf effiziente Weise ohne einen zusätzlichen Lithografieprozess gebildet werden. Der erste Bodybereich und ein Bodykontaktgebiet können selbstausgerichtet gebildet werden.
  • Gemäß einer Ausführungsform kann eine Maske für eine tiefe Implantation bzw. Tiefenimplantationsmaske auf der ersten Oberfläche ausgebildet werden, wobei die Tiefenimplantationsmaske einen dritten Sourcebereich der Sourcezone bedecken kann. Eine Öffnung in der Tiefenimplantationsmaske kann die Bodykontaktfläche und einen vierten Sourcebereich der Sourcezone freilegen. Der vierte Sourcebereich ist zwischen der Bodykontaktfläche und dem dritten Sourcebereich gelegen. Dotierstoffe des Leitfähigkeitstyps des Bodygebiets, d.h. Dotierstoffe des zweiten Leitfähigkeitstyps, werden durch die Öffnung in der Tiefenimplantationsmaske implantiert, wobei eine Spitze am Ende der Reichweite der Dotierstoffe in einem Abstand zur ersten Oberfläche liegt und der Abstand größer als ein maximaler Abstand zwischen dem Bodygebiet und der ersten Oberfläche sein kann.
  • Die Dotierstoffe können einen tiefen Abschirmbereich ausbilden. Ein Implantieren der Dotierstoffe in den tiefen Abschirmbereich kann eine, zwei oder mehr als zwei Implantationen mit unterschiedlicher Implantationsenergie umfassen. Eine Dosis der verschiedenen Implantationen kann die gleiche sein oder kann unterschiedlich sein.
  • Nach Ausbilden des tiefen Abschirmbereichs kann die Tiefenimplantationsmaske lateral ausgenommen werden. Die lateral ausgenommene Tiefenimplantationsmaske kann die Bodyerweiterungs-Implantationsmaske bilden. Auf diese Weise kann die Bodyerweiterungs-Implantationsmaske auf effiziente Weise ohne einen zusätzlichen Lithografieprozess gebildet werden. Der erste Bodybereich kann selbstausgerichtet zu einem tiefen Abschirmbereich des gleichen Leitfähigkeitstyps ausgebildet werden, wobei der tiefe Abschirmbereich die Graben-Gatestruktur gegen ein Potential einer Drainelektrode abschirmen kann und/oder eine Bodydiode bereitstellen kann.
  • Gemäß einer Ausführungsform kann eine Bodykontakt-Implantationsmaske auf der ersten Oberfläche ausgebildet werden, wobei die Bodykontakt-Implantationsmaske die Sourcezone bedeckt und eine Öffnung in der Bodykontakt-Implantationsmaske die Bodykontaktfläche freilegt. Dotierstoffe des zweiten Leitfähigkeitstyps können durch die Öffnung in der Bodykontakt-Implantationsmaske implantiert werden, um einen hochdotierten Bodykontaktbereich auszubilden. Die Bodykontakt-Implantationsmaske kann dann lateral ausgenommen werden, um eine lateral ausgenommene Bodykontakt-Implantationsmaske bereitzustellen.
  • Die lateral ausgenommene Bodykontakt-Implantationsmaske kann eine Tiefenimplantationsmaske bilden. Dotierstoffe des zweiten Leitfähigkeitstyps können durch die Öffnung in der Tiefenimplantationsmaske implantiert werden, um einen tiefen Abschirmbereich auszubilden. Die Tiefenimplantationsmaske kann danach lateral ausgenommen werden, um eine lateral ausgenommene Tiefenimplantationsmaske bereitzustellen. Die lateral ausgenommene Tiefenimplantationsmaske kann die Bodyerweiterungs-Implantationsmaske zum Ausbilden des ersten Bodybereichs bilden.
  • Auf diese Weise können der tiefe Abschirmbereich, der Bodykontaktbereich und der erste Bodybereich auf der Basis eines einzigen Lithografieprozesses auf effiziente Weise ausgebildet werden. Der erste Bodybereich, der Bodykontaktbereich und der tiefe Abschirmbereich können selbstausgerichtet zueinander, d.h. ohne Verschiebungen einer lithografischen Überdeckung, ausgebildet werden.
  • Gemäß einer Ausführungsform können Dotierstoffe des Leitfähigkeitstyps, der zu dem Leitfähigkeitstyp des Bodygebiets komplementär ist, d.h. Dotierstoffe des ersten Leitfähigkeitstyps, in die Sourcezone implantiert werden, um ein dotiertes Sourcegebiet in der Sourcezone auszubilden. Das Sourcegebiet kann vor der Ausbildung des ersten Bodybereichs oder nach Ausbildung des ersten Bodybereichs gebildet werden.
  • Gemäß einer Ausführungsform beträgt eine horizontale Ausdehnung des ersten Bodybereichs in der zumindest einen horizontalen Ebene zumindest 20 % einer gesamten horizontalen Ausdehnung des Bodybereichs. Eine Überlappung von 20 % des ersten Bodybereichs mit dem Sourcegebiet hat eine signifikante Verbesserung gegenüber DIBL zur Folge. Gemäß anderen Ausführungsformen kann die horizontale Ausdehnung des ersten Bodybereichs zumindest 40 % oder gar 50 % der horizontalen Ausdehnung des Bodygebiets betragen, wobei der DIBL-Effekt weiter reduziert wird, ohne dass das Vorhandensein des ersten Bodybereichs die nominale Gate-Schwellenspannung beeinflusst.
  • Gemäß zumindest einer anderen Ausführungsform kann eine Siliziumcarbid-Vorrichtung einen Siliziumcarbid-Körper mit einer Graben-Gatestruktur umfassen, wobei sich die Graben-Gatestruktur von einer ersten Oberfläche des Siliziumcarbid-Körpers in den Siliziumcarbid-Körper erstreckt. Ein Bodygebiet ist in Kontakt mit der aktiven Seitenwand der Graben-Gatestruktur. Ein Sourcegebiet ist mit der aktiven Seitenwand in Kontakt. Das Sourcegebiet ist zwischen dem Bodygebiet und der ersten Oberfläche gelegen. Das Bodygebiet kann einen ersten Bodybereich direkt unter dem Sourcegebiet und von der aktiven Seitenwand entfernt umfassen. In zumindest einer, zur ersten Oberfläche parallelen horizontalen Ebene beträgt eine Dotierstoffkonzentration im ersten Bodybereich zumindest 150 % einer Referenz-Dotierstoffkonzentration in der horizontalen Ebene bei der aktiven Seitenwand.
  • Die Siliziumcarbid-Vorrichtung kann beispielsweise ein IGFET (Feldeffekttransistor mit isoliertem Gate), zum Beispiel ein MOSFET (Metall-Oxid-Halbleiter-FET) in der üblichen Bedeutung, der FETs mit Metall-Gates sowie FETs mit Gates aus einem Halbleitermaterial, oder eine MCD (MOS-gesteuerte Diode) sein oder kann solche enthalten.
  • Die zusätzlichen Dotierstoffe im ersten Bodybereich können zu einer Reduzierung des Effekts des Verarmungsgebiets auf die Barrierenhöhe beitragen. Der erste Bodybereich kann eine drain-induzierte Barrierenabsenkung reduzieren und kann eine Stabilität elektrischer Charakteristiken der Siliziumcarbid-Vorrichtung bessern.
  • Gemäß einer Ausführungsform beträgt in der zumindest einen horizontalen Ebene eine horizontale Ausdehnung des ersten Bodybereichs zumindest 20 % einer gesamten horizontalen Ausdehnung des Bodygebiets.
  • Gemäß einer Ausführungsform kann die Siliziumcarbid-Vorrichtung ferner ein Abschirmgebiet eines Leitfähigkeitstyps des Bodygebiets, d.h. des zweiten Leitfähigkeitstyps, enthalten. Das Abschirmgebiet kann sich von der ersten Oberfläche in den Siliziumcarbid-Körper erstrecken und kann lateral direkt an das Sourcegebiet und das Bodygebiet grenzen.
  • Beispielsweise kann das Abschirmgebiet zwischen dem Sourcegebiet und dem Bodygebiet an einer Seite und einer weiteren Graben-Gatestruktur an der anderen Seite ausgebildet sein. Das Abschirmgebiet kann das Sourcegebiet und das Bodygebiet von einer weiteren Graben-Gatestruktur trennen. Eine vertikale Ausdehnung des Abschirmgebiets kann größer sein als die vertikale Ausdehnung der Graben-Gatestruktur. Das Abschirmgebiet kann einen Bereich direkt unter der Graben-Gatestruktur umfassen, wobei das Abschirmgebiet die Graben-Gatestruktur gegen das Drainpotential abschirmen und die maximale elektrische Feldstärke, die entlang dem Rand der Graben-Gatestruktur auftritt, reduzieren kann.
  • Gemäß einer Ausführungsform kann in der zumindest einen horizontalen Ebene die laterale Dotierstoffverteilung in einem Bereich des Abschirmgebiets, der direkt an den ersten Bodybereich grenzt, gleich der Dotierstoffkonzentration im ersten Bodybereich sein. Zumindest ein vertikaler Abschnitt des Abschirmgebiets und der erste Bodybereich können aus diesen Implantationen resultieren.
  • Gemäß einer anderen Ausführungsform kann das Abschirmgebiet mit einer zweiten Seitenwand einer weiteren Graben-Gatestruktur in Kontakt sein.
  • Gemäß einer Ausführungsform kann der erste Bodybereich aus einer geneigten Implantation resultieren. Der Neigungswinkel kann beispielsweise in einem Bereich von 3° bis 11° im Absolutwert gewählt werden. Eine geneigte Implantation kann beispielsweise in der Vorrichtung aus der Form des ersten Bodybereichs ersichtlich sein. Dotierstoffe in einem Siliziumcarbid-Halbleitermaterial zeigen typischerweise keine Diffusion. Selbst nach einem Aktivieren der Dotierstoffe kann eine durch eine geneigte Implantation hervorgerufene asymmetrische Form im ersten Bodybereich noch sichtbar sein.
  • 1A bis 4D beziehen sich auf Verfahren zum Herstellen einer Siliziumcarbid-Vorrichtung. Die Siliziumcarbid-Vorrichtung kann aus einem Siliziumcarbid-Substrat hergestellt werden, das zumindest einen Siliziumcarbid-Körper 100 aufweist. Aus jedem Siliziumcarbid-Körper 100 kann zumindest ein Halbleiter-Die (Chip) einer Siliziumcarbid-Vorrichtung erhalten werden.
  • Beispielsweise kann der Siliziumcarbid-Körper 100 eine mittels Epitaxie auf einer geeigneten einkristallinen Basis aufgewachsene Siliziumcarbid-Schicht enthalten oder daraus bestehen.
  • Der Siliziumcarbid-Körper 100 kann beispielsweise vom Polytyp 15R-SiC, 2H-SiC, 4H-SiC oder 6H-SiC sein. Zusätzlich zu den Hauptbestandteilen Silizium und Kohlenstoff kann der Siliziumcarbid-Körper 100 Dotierstoffatome, zum Beispiel Stickstoff N, Phosphor P, Beryllium Be, Bor B, Aluminium Al und/oder Gallium Ga enthalten. Der Siliziumcarbid-Körper 100 kann zudem unerwünschte Verunreinigungen, zum Beispiel Wasserstoff und/oder Sauerstoff, enthalten.
  • Der Siliziumcarbid-Körper 100 weist eine erste Oberfläche 101 an einer Vorderseite und eine gegenüberliegende zweite Oberfläche 102 an der Rückseite auf. Die erste Oberfläche 101 und die zweite Oberfläche 102 können zueinander parallel sein, wobei die erste Oberfläche 101 planar oder gerippt sein kann. Im Fall einer gerippten ersten Oberfläche 101 wird der Einfachheit halber im Folgenden eine mittlere Ebene durch die gerippte Hauptoberfläche 101 als erste Oberfläche 101 betrachtet.
  • Der Siliziumcarbid-Körper 100 erstreckt sich entlang einer Hauptausdehnungsebene in horizontale Richtungen (auf welche im Folgenden als laterale Richtungen verwiesen wird). Senkrecht zu den horizontalen Richtungen weist in einer vertikalen Richtung 104 der Siliziumcarbid-Körper 100 eine Dicke auf, die verglichen mit der Ausdehnung des Siliziumcarbid-Körpers 100 entlang der Hauptausdehnungsebene gering ist. Eine longitudinale Richtung kann im Folgenden entlang einer lateralen Richtung verlaufen.
  • Die vertikale Richtung 104 des Siliziumcarbid-Körpers 100 kann mit einer Hauptgitterrichtung zusammenfallen oder kann in Bezug auf eine Hauptgitterrichtung um einen Winkel zur Achse geneigt sein, wobei der Winkel zur Achse im Absolutwert in einem Bereich von 2° bis 8° liegen kann. An der Rückseite des Siliziumcarbid-Körpers 100 kann sich eine zweite Oberfläche 102 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 hergestellten Siliziumcarbid-Vorrichtung zusammen und kann im Bereich von einigen Hundert nm bis einige Hundert µm liegen.
  • Die folgenden Ausführungsformen beziehen sich auf Siliziumcarbid-Vorrichtungen mit n-Kanal-Transistorzellen mit n-dotierten Sourcegebieten und mit p-dotierten Bodygebieten. Dementsprechend ist der Leitfähigkeitstyp der Sourcegebiete - oder erste Leitfähigkeitstyp - ein n-Typ, und der Leitfähigkeitstyp der Bodygebiete - oder der zweite Leitfähigkeitstyp - ist ein p-Typ. Die Offenbarung in Bezug auf n-Kanal-Transistorzellen kann mutatis mutandis Anwendung finden auf p-Kanal-Transistorzellen, indem der Leitfähigkeitstyp der Source- und Bodygebiete vertauscht wird.
  • Der Siliziumcarbid-Körper 100 enthält eine Driftstruktur 130 mit einer schwach n-dotierten Driftzone 131. Die Driftstruktur 130 kann optional n-dotierte Stromspreizgebiete 137 zwischen der ersten Oberfläche 101 und der Driftzone 131 enthalten, wobei die Stromspreizgebiete 137 direkt an die Driftzone 131 grenzen können. Zwischen benachbarten Stromspreizgebieten können sich p-dotierte Abschirmgebiete 140 in dem Siliziumcarbid-Körper 100 von den Bodykontaktflächen 126 in die Driftstruktur 130 erstrecken, wobei die Bodykontaktflächen 126 Abschnitte der ersten Oberfläche 101 sind.
  • Die Abschirmgebiete 140 und die Stromspreizgebiete 137 können streifenförmig sein, wobei sich horizontale longitudinale Achsen der Abschirmgebiete 140 und der Stromspreizgebiete 137 orthogonal zur Querschnittsebene erstrecken. Andere Formen können jedoch je nach der gewünschten Form der Transistorzellen (z.B. der Form der Gategräben) ebenfalls möglich sein.
  • P-dotierte Bodygebiete 120, die zwischen der ersten Oberfläche 101 und den Stromspreizgebieten 137 gelegen sind, können in einer vertikalen Richtung direkt an die Stromspreizgebiete 137 grenzen. Eine maximale Dotierstoffkonzentration in den Bodygebieten 120 kann niedriger als eine maximale Dotierstoffkonzentration im Abschirmgebiet 140 sein.
  • Sourcezonen 210, die zwischen der ersten Oberfläche 101 und dem Bodygebiet 120 gelegen sind, können direkt an die Bodygebiete 120 grenzen. Jede Sourcezone 210 umfasst einen Sourcebereich 211 in der Mitte und zweite Sourcebereiche 212 zwischen dem ersten Sourcebereich 211 und den benachbarten Bodykontaktflächen 126. In den Sourcezonen 210 können stark n-dotierte Sourcegebiete 110 vor oder nach der Implantation vom p-Typ, die im Folgenden beschrieben wird, ausgebildet werden.
  • Eine Bodyerweiterungs-Implantationsmaske 450 wird auf der ersten Oberfläche 101 ausgebildet, und Dotierstoffe vom p-Typ werden durch Öffnungen 455 in der Bodyerweiterungs-Implantationsmaske 450 implantiert.
  • 1A zeigt die Bodyerweiterungs-Implantationsmaske 450, die die ersten Sourcebereiche 211 bedeckt. Die Öffnungen 455 in der Bodyerweiterungs-Implantationsmaske 450 legen die Bodykontaktflächen 126 und die zweiten Sourcebereiche 212 frei. Die Öffnungen 455 können streifenförmig sein, wobei sich longitudinale Achsen der Öffnungen 455 orthogonal zu der Querschnittsebene erstrecken.
  • Dotierstoffionen vom p-Typ können durch die Öffnungen 455 mit einer oder mehreren verschiedenen Implantationsenergien implantiert werden, wobei Implantationen mit verschiedenen Implantationsenergien die gleiche Implantationsdosis oder unterschiedliche Implantationsdosen aufweisen können. Die Implantationsachse kann vertikal, d.h. parallel zur vertikalen Richtung 104, sein oder kann zur vertikalen Richtung 104 um einen Implantationswinkel β geneigt sein. Der Implantationswinkel β liegt in der Querschnittsebene in einer Querrichtung zu den longitudinalen Achsen der Öffnungen 455. Die implantierten Dotierstoffionen vom p-Typ bilden hochdotierte erste Bodybereiche 121 direkt unter den zweiten Sourcebereichen 212.
  • Die Bodyerweiterungs-Implantationsmaske 450 kann entfernt werden. Dotierstoffe vom n-Typ können in die Sourcezonen 210 implantiert werden, um Sourcegebiete 110 in den Sourcezonen 210 auszubilden. Eine Grabenmaske kann auf der ersten Oberfläche 101 ausgebildet werden. Die Grabenmaske kann streifenförmige Öffnungen mit longitudinalen Achsen orthogonal zur Querschnittsebene aufweisen. Jede Öffnung in der Grabenmaske kann lateral mit einem Stromspreizgebiet 137 und mit einem Abschirmgebiet 140 überlappen. Unter Verwendung der Grabenmaske als Ätzmaske können Gategräben in den Siliziumcarbid-Körper 100 geätzt werden. Ein Gatedielektrikum 159 kann gebildet werden, das zumindest Bereiche der Gategräben auskleidet. Ein oder mehrere leitfähige Materialien können abgeschieden werden. Die leitfähigen Materialien bilden eine Gateelektrode 155 in den Gategräben. Bereiche der abgeschiedenen leitfähigen Materialien, die außerhalb der Gategräben abgeschieden wurden, können entfernt werden.
  • 1B zeigt Graben-Gatestrukturen 150, die sich von der ersten Oberfläche 101 in den Siliziumcarbid-Körper 100 erstrecken. Jede Graben-Gatestruktur 150 enthält eine leitfähige Gateelektrode 155 und ein Gatedielektrikum 159 zwischen der Gateelektrode 155 und dem Siliziumcarbid-Körper 100. Seitenwände 151, 152 der Graben-Gatestrukturen 150 können zur ersten Oberfläche 101 orthogonal sein. Gemäß der veranschaulichten Ausführungsform verjüngen sich die Graben-Gatestrukturen 150 mit zunehmendem Abstand zur ersten Oberfläche 101, so dass beide Seitenwände 151, 152 zur vertikalen Richtung 104 geneigt sind.
  • Zumindest eine der Seitenwände 151, 152 kann eine zu Kristallebenen mit einer hohen Ladungsträgerbeweglichkeit parallele aktive Seitenwand sein. Entlang der aktiven Seitenwand 151 wird in einem Ein-Zustand der Halbleitervorrichtung ein Inversionskanal in einem Bodygebiet ausgebildet. Entlang einer inaktiven Seitenwand 152 wird in dem Bodygebiet kein Inversionskanal ausgebildet, vorausgesetzt, dass die Halbleitervorrichtung innerhalb des SOA betrieben wird. Obgleich sich die folgenden Figuren auf Graben-Gatestrukturen 150 mit nur einer aktiven Seitenwand 151 an der linken Seite jeder Graben-Gatestruktur 150 beziehen, können die Ausführungsformen auch auf Graben-Gatestrukturen 150 mit nur einer aktiven Seitenwand 151 an der rechten Seite jeder Graben-Gatestruktur oder auf Graben-Gatestrukturen 150 mit zwei oder mehr aktiven Seitenwänden 151 angewendet werden.
  • Die Sourcegebiete 110 und die Bodygebiete 120 sind mit den aktiven Seitenwänden 151 der Graben-Gatestrukturen 150 in Kontakt. Die Bodygebiete 120 trennen die Sourcegebiete 110 von den Stromspreizgebieten 137. Die Stromspreizgebiete 137 bilden niederohmige Verbindungen zwischen den Bodygebieten 120 und der schwach dotierten Driftzone 131.
  • Die hochdotierten Abschirmgebiete 140 trennen die Sourcegebiete 110, die Bodygebiete 120 und die Stromspreizgebiete 137 von den benachbarten Graben-Gatestrukturen 150. Eine vertikale Ausdehnung der Abschirmgebiete 140 kann größer sein als eine vertikale Ausdehnung der Graben-Gatestrukturen 150.
  • Jedes Bodygebiet 120 kann direkt unter einem Sourcegebiet 110 ausgebildet sein. Ein erster Bodybereich 121 des Bodygebiets 120 grenzt direkt an das Abschirmgebiet 140 und ist von der Graben-Gatestruktur 150 beabstandet. Ein zweiter Bodybereich 122 des Bodygebiets 120 ist zwischen dem ersten Bodybereich 121 und der Graben-Gatestruktur 150 gelegen. Eine maximale Netto-Dotierstoffkonzentration p1 im ersten Bodybereich 121 ist größer als, z.B. zumindest doppelt so hoch wie, eine maximale Netto-Dotierstoffkonzentration p0 im zweiten Bodybereich 122. Beispielsweise kann eine maximale Netto-Dotierstoffkonzentration p1 im ersten Bodybereich 121 zumindest zehnmal so hoch wie eine maximale Netto-Dotierstoffkonzentration p0 im zweiten Bodybereich 122 sein.
  • In 2A und 2B bildet eine geneigte Implantation zumindest einen Teil des Bodybereichs 121.
  • 2A zeigt eine Bodyschicht 720 zwischen der ersten Oberfläche 101 und den Stromspreizgebieten 137. Die Bodyschicht 720 kann direkt an die Stromspreizgebiete 137 grenzen. Die Bodyschicht 720 kann auch zwischen den Bodykontaktflächen 126 und tiefen Abschirmgebieten 148 ausgebildet sein, wobei die tiefen Abschirmgebiete 148 benachbarte Stromspreizgebiete 137 lateral trennen. Die Bodyschicht 720 kann eine lateral durchgehende Schicht ausbilden. Ein Ausbilden der Bodyschicht 720 kann unmaskierte Implantationen, eine Epitaxie vom p-Typ oder eine Kombination beider einschließen. Zwischen benachbarten Bodykontaktflächen 126 können Sourcezonen 210 zwischen der ersten Oberfläche 101 und der Bodyschicht 720 gelegen sein.
  • Eine Bodyerweiterungs-Implantationsmaske 450 enthält Öffnungen 455, die ausschließlich die Bodykontaktflächen 126 freilegen. Mit anderen Worten bedeckt die Bodyerweiterungs-Implantationsmaske 450 die Sourcezonen 210 vollständig, in denen n-dotierte Sourcegebiete schon ausgebildet sein können oder in einer späteren Phase gebildet werden können.
  • Die Bodyerweiterungs-Implantationsmaske 450 kann eine, zwei oder mehr Implantationen mit verschiedenen Implantationsenergien maskieren, wobei die Implantationen unter verschiedenen Implantationswinkeln durchgeführt werden können. Beispielsweise kann eine erste orthogonale Implantation mit einer ersten Implantationsenergie dotierte erste partielle Gebiete 141 nahe der ersten Oberfläche 101 ausbilden. Eine zweite orthogonale Implantation mit einer zweiten Implantationsenergie kann dotierte zweite partielle Gebiete 142 in einem größeren Abstand zur ersten Oberfläche 101 ausbilden. Die zweiten partiellen Gebiete 142 können mit den tiefen Abschirmgebieten 148 in Kontakt sein oder mit diesen überlappen.
  • Eine geneigte Implantation mit einer Implantationsachse 451, die zur vertikalen Richtung 104 um den Implantationswinkel β geneigt ist, und einer Implantationsenergie, die größer als die erste Implantationsenergie und kleiner als die zweite Implantationsenergie ist, kann dotierte dritte partielle Gebiete 143 zwischen den ersten und den zweiten partiellen Gebieten 141, 142 ausbilden. Aufgrund des Implantationswinkels β werden die dritten Implantationsgebiete 143 in Bezug auf eine Mitte der Öffnung 455 in der Bodyerweiterungs-Implantationsmaske 450 asymmetrisch ausgebildet.
  • Tiefe Implantationen, welche die Implantationsmaske 450, eine Implantationsmaske, von der die Bodyerweiterungs-Implantationsmaske 450 zum Beispiel durch eine laterale Ausnehmung abgeleitet wird, oder eine Implantationsmaske, die von der Bodyerweiterungs-Implantationsmaske 450 z.B. durch eine laterale Ausnehmung abgeleitet werden, kann verwendet werden, um weitere Implantationen von Dotierstoffen vom p-Typ mit höheren Implantationsenergien zu maskieren, um den tiefen Abschirmbereich 148 auszubilden. Der tiefe Abschirmbereich 148 kann vor oder nach einem Ausbilden der ersten, zweiten und dritten partiellen Gebiete 141, 142, 143 ausgebildet werden. Die Bodyerweiterungs-Implantationsmaske 450 kann entfernt werden, und Graben-Gatestrukturen 150 können wie in Bezug auf 1A - 1B beschrieben ausgebildet werden.
  • 2B zeigt ein Bodygebiet 120 mit einem ersten Bodygebiet 121, das eine Wölbung ausbildet, die sich vom Abschirmgebiet 140 in das Bodygebiet 120 erstreckt, wobei eine maximale laterale Ausdehnung der Wölbung in einem Abstand zum Sourcegebiet 110, in einem Abstand zur Driftstruktur 130 oder von diesen beiden beabstandet gelegen sein kann. Unter den Bodykontaktflächen 126 bilden die ersten, zweiten und dritten partiellen Gebiete 141, 142, 143 und der tiefe Abschirmbereich 148 ein durchgehendes Abschirmgebiet 140, wie oben beschrieben wurde.
  • 3A bis 3C beziehen sich auf ein Verfahren, das eine Bodyerweiterungs-Implantationsmaske durch laterales Ausnehmen einer vorher genutzten Implantationsmaske ausbildet.
  • 3A zeigt einen Siliziumcarbid-Körper 100 mit einer schwach n-dotierten Driftzone 131 und einer p-dotierten Bodyschicht 720. N-dotierte Stromspreizgebiete 137 können sich von der Bodyschicht 720 zur Driftzone 131 erstrecken. P-dotierte tiefe Abschirmbereiche 148 können benachbarte Stromspreizgebiete 137 lateral trennen. Eine hoch n-dotierte Sourceschicht 710 kann zwischen der ersten Oberfläche 101 und der Bodyschicht 720 ausgebildet sein. Die Sourceschicht 710 und/oder die tiefen Abschirmbereiche 148 können ebenfalls in einer späteren Phase gebildet werden.
  • Eine Bodykontakt-Implantationsmaske 430 wird auf der ersten Oberfläche 101 ausgebildet. Die Bodykontakt-Implantationsmaske 430 enthält Maskenöffnungen 435 mit einer ersten Maskenöffnungsbreite mw1. Die Maskenöffnungen 435 können eine longitudinale Ausdehnung orthogonal zur Querschnittsebene aufweisen und sind über den tiefen Abschirmbereichen 148 ausgebildet. Dotierstoffe vom p-Typ werden mit einer vergleichsweise niedrigen Implantationsenergie und mit einer vergleichsweise hohen Implantationsdosis implantiert, um dotierte erste partielle Gebiete 141 entlang der ersten Oberfläche 101 auszubilden, wobei die ersten partiellen Gebiete 141 später Kontaktgebiete von Abschirmgebieten und/oder Bodygebiete 120 bilden.
  • Die Implantation kann vertikal oder nur leicht geneigt zur vertikalen Richtung 104, z.B. unter einem Implantationswinkel von weniger als 3° im Absolutwert, erfolgen. Zumindest eine weitere orthogonale oder nur leicht geneigte Implantation kann mit höherer Implantationsenergie durchgeführt werden, um dotierte vergrabene partielle Gebiete 145 auszubilden.
  • Die hochdotierten ersten partiellen Gebiete 141 grenzen direkt an Bodykontaktflächen 126 der ersten Oberfläche 101. Eine Dotierstoffkonzentration der ersten partiellen Gebiete 141 ist ausreichend hoch, um niederohmige ohmsche Kontakte zwischen den ersten partiellen Gebieten 141 und einer Metallstruktur, die in einer späteren Phase auf der ersten Oberfläche 101 gebildet wird, auszubilden.
  • Die weiteren orthogonalen oder nur leicht geneigten Implantationen können vergrabene partielle Gebiete 145 annähernd in einer vertikalen Projektion der ersten partiellen Gebiete 141 ausbilden. Die vergrabenen partiellen Gebiete 145 können von den ersten partiellen Gebieten 141 wie veranschaulicht beabstandet sein oder können mit den ersten partiellen Gebieten 141 in Kontakt sein. Die vergrabenen partiellen Gebiete 145 können sich in die tiefen Abschirmbereiche 148 erstrecken. Aufgrund eines lateralen Straggling der implantierten Ionen kann die laterale Ausdehnung der vergrabenen partiellen Gebiete 145 mit zunehmendem Abstand zur ersten Oberfläche 101 zunehmen. Bereiche der Sourceschicht 710, die durch die Bodykontakt-Implantationsmaske 430 bedeckt sind, bilden Sourcegebiete 110.
  • 3B zeigt eine Bodyerweiterungs-Implantationsmaske 450, die ausgebildet wird, indem die Bodykontakt-Implantationsmaske 430 von 3A lateral ausgenommen wird, wobei eine dritte Maskenöffnungsbreite mw3 streifenförmiger Öffnungen 455 in der Bodyerweiterungs-Implantationsmaske 450 größer ist als die erste Maskenöffnungsbreite mw1 von 3A.
  • Beispielsweise kann die Bodyerweiterungs-Implantationsmaske 450 durch eine Nassätzung gebildet werden, die die Bodykontakt-Implantationsmaske 430 von 3A lateral abträgt bzw. ausnimmt. Zusätzlich zu den Bodykontaktflächen 126 legen die Öffnungen 455 zweite Sourcebereiche 212 der Sourcegebiete 110 frei, wobei die zweiten Sourcebereiche 212 direkt an die Bodykontaktflächen 126 grenzen.
  • Die Bodyerweiterungs-Implantationsmaske 450 enthält Maskenstege 456 mit einer Breite w2. Die Maskenstege 456 bedecken erste Sourcebereiche 211 der Sourcegebiete 110. Dotierstoffe vom p-Typ werden durch die Öffnungen 455 entlang einer Implantationsachse implantiert, die zur vertikalen Richtung 104 unter einem Implantationswinkel von zumindest 3° oder sogar zumindest 10° im Absolutwert geneigt ist. Die Dotierstoffe vom p-Typ können mit einer, zwei oder mehr verschiedenen Implantationsenergien implantiert werden, die Implantationsspitzen in einem Abstand zur ersten Hauptoberfläche 101 und zwischen den Sourcegebieten 110 und den Stromspreizgebieten 137 zur Folge haben. Die implantierten Dotierstoffe bilden erste Bodybereiche 121 in der Bodyschicht 720 aus. Unter den Sourcegebieten 110 gelegene und durch die geneigte Implantation unbeeinflusste Abschnitte der Bodyschicht 720 von 3A bilden zweite Bodybereiche 122 der Bodygebiete 120 aus.
  • Unter den Bodykontaktflächen 126 bilden das erste partielle Gebiet 141 von 3A, das vergrabene partielle Gebiet 145 von 3A, der tiefe Abschirmbereich 148 von 3A und Dotierstoffe, die mittels der geneigten Implantation direkt unter den Bodykontaktflächen 126 implantiert werden, durchgehende Abschirmgebiete 140. Entlang einer vertikalen Linie ist der Dotierstofftyp der Abschirmgebiete 140 durchgehend der p-Typ. Die Netto-Dotierstoffkonzentration entlang der vertikalen Linie kann mehrere lokale Maxima und lokale Minima enthalten.
  • Der Prozess kann sich wie unter Bezugnahme auf die vorherigen Figuren beschrieben mit einem Ausbilden von Graben-Gatestrukturen 150 fortsetzen.
  • Wie in 3C zeigt ist, ist eine laterale Ausdehnung des ersten Bodybereichs 121 durch die Breite der zweiten Sourcebereiche 212 von 3B, den Implantationswinkel der geneigten Implantation(en) und die Implantationsenergie der geneigten Implantation(en) definiert.
  • 4A bis 4D veranschaulichen ein Verfahren, das einen einzigen fotolithografischen Prozess zum Definieren verschiedener dotierter Gebiete des gleichen Leitfähigkeitstyps an der Vorderseite einer Siliziumcarbid-Vorrichtung nutzt.
  • 4A zeigt einen Siliziumcarbid-Körper 100 mit einer schwach n-dotierten Driftzone 131. Eine n-dotierte Stromspreizschicht 737 ist zwischen der ersten Oberfläche 101 und der Driftzone 131 gelegen und ist mit der Driftzone 131 in Kontakt. Eine Bodyschicht 720 zwischen der ersten Oberfläche 101 und der Stromspreizschicht 737 kann mit der Stromspreizschicht 737 in direktem Kontakt sein. Eine Sourceschicht 710 zwischen der ersten Oberfläche 101 und der Bodyschicht 720 kann mit der Bodyschicht 720 und der ersten Oberfläche 101 in direktem Kontakt sein.
  • Eine Bodykontakt-Implantationsmaske 430 wird auf der ersten Oberfläche 101 ausgebildet. Dotierstoffe vom p-Typ werden durch Maskenöffnungen 435 mit einer ersten Maskenöffnungsbreite mw1, wie unter Bezugnahme auf 3A beschrieben, implantiert.
  • 4A zeigt die hochdotierten ersten partiellen Gebiete 141 in Kontakt mit den Bodykontaktflächen 126 und dotierte vergrabene partielle Gebiete 145, die sich in die Stromspreizschicht 737 erstrecken.
  • Eine Tiefenimplantationsmaske 440 kann auf der ersten Oberfläche 101 ausgebildet werden, wobei eine zweite Maskenöffnungsbreite mw2 streifenförmiger zweiter Maskenöffnungen 445 in der Tiefenimplantationsmaske 440 größer als die erste Maskenöffnungsbreite mw1 von 4A ist.
  • Beispielsweise kann die Tiefenimplantationsmaske 440 gebildet werden, indem die Bodykontakt-Implantationsmaske 430 von 4A zumindest lateral ausgenommen wird. Zusätzlich zu den Bodykontaktflächen 126 legen die zweiten Maskenöffnungen 445 vierte Sourcebereiche 214 der Sourcezonen 210 frei, wobei die vierten Sourcebereiche 214 direkt an die Bodykontaktflächen 126 grenzen. Abschnitte der Tiefenimplantationsmaske 440 bedecken dritte Sourcebereiche 213 der Sourcezonen 210. Dotierstoffe vom p-Typ werden durch die zweiten Maskenöffnungen 445 implantiert, um hochdotierte tiefe Abschirmbereiche 148 in der Stromspreizschicht 737 auszubilden.
  • Gemäß 4B kann sich jeder tiefe Abschirmbereich 148 von der Bodyschicht 720 zur Driftzone 131 erstrecken. Bereiche der Stromspreizschicht 737 von 4A zwischen benachbarten tiefen Abschirmbereichen 148 bilden n-dotierte Stromspreizgebiete 137. Gemäß einem anderen Beispiel bleibt der tiefe Abschirmbereich 148 von der Driftzone 131 beabstandet, und Reste der Stromspreizschicht 737 von 4B können zwischen den tiefen Abschirmbereichen 148 und der Driftzone 131 zurückgelassen werden.
  • Die Tiefenimplantationsmaske 440 von 4B kann, wie unter Bezugnahme auf 2A - 2B beschrieben, als Bodyerweiterungs-Implantationsmaske 450 genutzt werden.
  • Alternativ dazu wird, wie in 4C veranschaulicht ist, die Bodyerweiterungs-Implantationsmaske 450 gebildet, indem die Tiefenimplantationsmaske 440 von 4B weiter lateral ausgenommen wird, wobei eine dritte Maskenöffnungsbreite mw3 streifenförmiger Öffnungen 455 in der Bodyerweiterungs-Implantationsmaske 450 größer ist als die zweite Maskenöffnungsbreite mw2 von 4B.
  • Beispielsweise kann die Bodyerweiterungs-Implantationsmaske 450 gebildet werden, indem die Tiefenimplantationsmaske 440 von 4B zumindest lateral ausgenommen wird. Zusätzlich zu den Bodykontaktflächen 126 legen die Öffnungen 455 zweite Sourcebereiche 212 frei, wobei die zweiten Sourcebereiche 212 direkt an die Bodykontaktflächen 126 grenzen und breiter als die vierten Sourcebereiche 214 von 4B sind. Abschnitte der Bodyerweiterungs-Implantationsmaske 450 bedecken erste Sourcebereiche 211. Dotierstoffe vom p-Typ werden durch die Öffnungen 455 implantiert, wobei die Implantationsachse zur vertikalen Richtung 104 geneigt ist. Die Dotierstoffe vom p-Typ können mit einer, zwei oder mehr verschiedenen Implantationsenergien implantiert werden.
  • Unter den Bodykontaktflächen 126 bilden das erste partielle Gebiet 141 von 4B, das vergrabene partielle Gebiet 145 von 4B, der tiefe Abschirmbereich 148 von 4B und die Dotierstoffe, die die geneigte Implantation direkt unter den Bodykontaktflächen 126 implantiert, durchgehende Abschirmgebiete 140, wie oben beschrieben wurde. Der Prozess kann sich, wie unter Bezugnahme auf die vorherigen Figuren beschrieben, mit einem Ausbilden von Graben-Gatestrukturen 150 fortsetzen.
  • 4D zeigt Bodygebiete 120 mit ersten Bodygebieten 121, die weite Wölbungen ausbilden, die sich von den Abschirmgebieten 140 über zumindest 50 % einer lateralen Breite des Sourcegebiets 110 in Richtung der Graben-Gatestrukturen 150 in das Bodygebiet 120 erstrecken. Eine maximale laterale Ausdehnung der Wölbungen kann in einem Abstand zum Sourcegebiet 110, in einem Abstand zur Driftstruktur 130 oder von beiden von ihnen beabstandet gelegen sein.
  • Das Verfahren, wie es mit einer der 1A und 1B, 2A und 2B, 3A bis 3C und 4A bis 4D beschrieben wurde, kann genutzt werden, um beliebige der Siliziumcarbid-Vorrichtungen 500 auszubilden, die unter Bezugnahme auf 5A und 5B, 6A und 6B und 6E und 6F beschrieben werden. Jede der Siliziumcarbid-Vorrichtungen 500, die unter Bezugnahme auf 5A und 5B, 6A und 6B und 6E und 6F beschrieben werden, kann mittels jedes beliebigen der Verfahren erhalten werden, die unter Bezugnahme auf 1A und 1B, 2A und 2B, 3A bis 3C und 4A bis 4D beschrieben wurden.
  • 5A und 5B beziehen sich auf eine Siliziumcarbid-Vorrichtung 500, die Transistorzellen TC enthält. Die Siliziumcarbid-Vorrichtung 500 enthält einen Siliziumcarbid-Körper 100, der wie oben in Verbindung mit 1A bis 4D beschrieben verkörpert sein kann.
  • Die Transistorzellen TC sind entlang streifenförmigen Graben-Gatestrukturen 150 ausgebildet, die sich von der ersten Oberfläche 101 in den Siliziumcarbid-Körper 100 erstrecken. Die Graben-Gatestrukturen 150 können lange Streifen sein, die sich entlang einer longitudinalen Richtung durch ein aktives Gebiet der Siliziumcarbid-Vorrichtung 500 erstrecken. In anderen Ausführungsformen können die Graben-Gatestrukturen 150 z.B. hexagonal oder quadratisch sein. Bereiche des Siliziumcarbid-Körpers 100 zwischen benachbarten Graben-Gatestrukturen 150 bilden SiC-Mesas aus.
  • Die Driftstruktur 130 kann eine schwach dotierte Driftzone 131 eines ersten Leitfähigkeitstyps und einen hochdotierten Kontaktbereich 139 des ersten Leitfähigkeitstyps zwischen der Driftzone 131 und der zweiten Oberfläche 102 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 ausgebildeten 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 einer 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 Pufferschicht, die einen unipolaren Übergang mit der Driftzone 131 ausbildet, zwischen der Driftzone 131 und dem Kontaktbereich 139 gelegen sein, wobei beispielsweise eine vertikale Ausdehnung der Pufferschicht annähernd 1 µm betragen kann und wobei eine mittlere Dotierstoffkonzentration in der Pufferschicht in einem Bereich von 3E17 cm-3 bis 1E18 cm-3 liegen kann.
  • Die Graben-Gatestrukturen 150, welche sich von der ersten Oberfläche 101 in den Siliziumcarbid-Körper 100 erstrecken, enthalten eine leitfähige Gateelektrode 155, die eine hochdotierte polykristalline Siliziumschicht und/oder eine metallhaltige Schicht umfassen oder daraus bestehen kann. Die Gateelektrode 155 kann mit einer Gate-Metallisierung elektrisch verbunden sein, die einen Gateanschluss 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 der Graben-Gatestruktur 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. Die Dicke des Gatedielektrikums 159 kann so ausgewählt werden, um Transistorzellen TC mit einer Schwellenspannung in einem Bereich von 1,0 V bis 8 V zu erhalten. Die Graben-Gatestrukturen 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.
  • Die Graben-Gatestrukturen 150 sind streifenförmig. Das heißt: eine Länge der Graben-Gatestrukturen 150 entlang der lateralen ersten Richtung ist größer als eine Breite der Graben-Gatestrukturen 150 entlang einer lateralen zweiten Richtung, die zur ersten Richtung orthogonal ist.
  • Die Graben-Gatestrukturen 150 können gleich beabstandet sein, können die gleiche Breite aufweisen und können ein regelmäßiges Streifenmuster bilden, wobei ein Abstand von Mitte zu Mitte zwischen den Graben-Gatestrukturen 150 in einem Bereich von 1 µm bis 10 µm, z.B. von 2 µm bis 5 µm, liegen kann. Eine Länge der Graben-Gatestrukturen 150 kann bis zu einige Millimeter betragen. Eine vertikale Ausdehnung der Graben-Gatestrukturen 150 kann in einem Bereich von 0,3 µm bis 5 µm, z.B. in einem Bereich 0,5 µm bis 2 µm, liegen. Am Boden können die Graben-Gatestrukturen 150 verrundet sein.
  • Gegenüberliegende Seitenwände von jeder der Graben-Gatestrukturen 150 können im Wesentlichen entlang der vertikalen Richtung 104 verlaufen oder können in Bezug auf die vertikale Richtung 104 um einen Neigungswinkel geneigt sein. Im letztgenannten Fall kann sich die Graben-Gatestruktur 150 mit zunehmendem Abstand zur ersten Oberfläche 101 verjüngen. Der Neigungswinkel zwischen den Seitenwänden und der vertikalen Richtung 104 an der ersten Oberfläche kann gemäß der Ausrichtung der Kristallachsen und/oder gemäß dem Winkel zur Achse gewählt werden. Beispielsweise kann der Absolutwert des Neigungswinkels zwischen einer ersten Seitenwand und der vertikalen Richtung vom absoluten Wert des Winkels zur Achse um nicht mehr als ± 1° abweichen (kann z.B. im Fall von 4H-SiC von zumindest 3° bis höchstens 5° reichen). Der Neigungswinkel kann jedoch in der Orientierung vom Winkel zur Achse abweichen. Der Neigungswinkel zwischen einer zweiten Seitenwand, die der ersten Seitenwand gegenüberliegt, und der vertikalen Richtung kann dem Neigungswinkel der ersten Seitenwand entgegengesetzt orientiert sein. Je größer der Neigungswinkel ist, desto schmaler von der ersten Oberfläche aus wird die Graben-Gatestruktur 150 beginnend.
  • Im Allgemeinen kann zumindest die erste Seitenwand der Graben-Gatestruktur 150 im Wesentlichen entlang einer Kristallebene des Siliziumcarbid-Körpers verlaufen, in der eine Ladungsträgerbeweglichkeit hoch ist (z.B. einer der {11-20}- oder der {1-100}-Kristallebenen). Die erste Seitenwand kann die aktive Seitenwand sein, das heißt, das Kanalgebiet kann entlang der ersten Seitenwand verlaufen. In einigen Ausführungsformen kann die zweite Seitenwand ebenfalls eine aktive Seitenwand sein (z.B. im Fall einer vertikalen Graben-Gatestruktur 150). In anderen Ausführungsformen kann die zweite Seitenwand eine inaktive Seitenwand sein.
  • Jede SiC-Mesa zwischen benachbarten Graben-Gatestrukturen 150 umfasst ein Sourcegebiet 110, ein Bodygebiet 120 und zumindest einen Bereich eines Abschirmgebiets 140. Das Sourcegebiet 110 liegt zwischen der ersten Oberfläche 101 und dem Bodygebiet 120 und ist mit der aktiven Seitenwand 151 der Graben-Gatestruktur 150 in direktem Kontakt.
  • 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 110 bilden einen zweiten pn-Übergang pn2. Das Bodygebiet 120 grenzt direkt an die aktive Seitenwand 151 der ersten Graben-Gatestruktur 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.
  • Eine erste Lastelektrode 310 an einer Vorderseite des Siliziumcarbid-Körpers 100 ist mit dem Sourcegebiet 110 und dem Bodygebiet 120 elektrisch verbunden. Streifenförmige Bereiche eines Zwischenschicht-Dielektrikums 250 trennen die erste Lastelektrode 310 und die Gateelektrode 155 in den Graben-Gatestrukturen 150. Die erste Lastelektrode 310 kann einen ersten Lastanschluss, der ein Anodenanschluss einer MCD oder ein Sourceanschluss S eines MOSFET sein kann, bilden oder kann mit einem solchen elektrisch verbunden oder gekoppelt sein.
  • Die zweite Lastelektrode 320, die einen niederohmigen ohmschen Kontakt mit dem Kontaktbereich 139 ausbildet, kann einen zweiten Lastanschluss, der ein Kathodenanschluss einer MCD oder ein Drainanschluss D eines MOSFET sein kann, bilden oder kann mit einem solchen elektrisch verbunden oder gekoppelt sein.
  • Erste Bereiche des Abschirmgebiets 140 sind zwischen den Bodygebieten 120 und den inaktiven Seitenwänden 152 der Graben-Gatestrukturen 150 angeordnet. Zweite Bereiche der Abschirmgebiete 140 können mit den zweiten Graben-Gatestrukturen 150 vertikal überlappen. Mit anderen Worten sind die zweiten Bereiche der Abschirmgebiete 140 direkt unter den Graben-Gatestrukturen 150, z.B. zwischen den Graben-Gatestrukturen 150 und der zweiten Oberfläche 102, ausgebildet. Das Abschirmgebiet 140 ist mit der ersten Lastelektrode 310 elektrisch verbunden oder gekoppelt.
  • Eine maximale Dotierstoffkonzentration im Abschirmgebiet 140 kann höher sein als eine maximale Dotierstoffkonzentration im Bodygebiet 120. Ein vertikales Dotierstoffkonzentrationsprofil im Abschirmgebiet 140 kann ein lokales Maximum an einer Position unterhalb der Graben-Gatestruktur 150 aufweisen. Entlang der inaktiven Seitenwand 152 kann eine Dotierstoffkonzentration im Abschirmgebiet 140 höher, d.h. zumindest zehnmal höher, als eine Dotierstoffkonzentration im Bodygebiet 120 entlang der aktiven Seitenwand 151 sein.
  • Das Abschirmgebiet 140 und die Driftstruktur 130 bilden einen dritten pn-Übergang pn3, der die Siliziumcarbid-Vorrichtung 500 mit einer integrierten Funktionalität einer Flyback-Diode versehen kann. Außerdem kann in einem Sperrzustand der Siliziumcarbid-Vorrichtung 500 der zweite Bereich des Abschirmgebiets 140 unter der Graben-Gatestruktur 150 einen aktiven Bereich des Gatedielektrikums 159 entlang der aktiven Seitenwand 151 gegen ein an die zweite Lastelektrode 320 angelegtes Potential abschirmen.
  • Die veranschaulichte Siliziumcarbid-Vorrichtung 500 ist ein n-Kanal-SiC-TMOSFET, wobei die erste Lastelektrode 310 einen Sourceanschluss S bildet oder mit einem solchen elektrisch verbunden oder gekoppelt sein kann und wobei die zweite Lastelektrode 320 einen Drainanschluss D bildet oder mit einem solchen elektrisch verbunden oder gekoppelt sein kann. Die Siliziumcarbid-Vorrichtung 500 enthält eine Vielzahl von Transistorzellen TC und eine Vielzahl von Graben-Gatestrukturen 150, wie in 5A veranschaulicht ist. Die Graben-Gatestrukturen 150 sind mit einer zur Querschnittsebene orthogonalen longitudinalen Achse streifenförmig.
  • Das Bodygebiet 120 einer Transistorzelle TC enthält einen ersten Bodybereich 121 und einen zweiten Bodybereich 122, der den ersten Bodybereich 121 von der angrenzenden Graben-Gatestruktur 150 trennt.
  • 5B zeigt einen horizontalen Dotierstoffgradienten 420 entlang einer Linie B-B durch das Bodygebiet 120 von 5A. Auf der Abszisse bezieht sich x1 auf die Position des lateralen pn-Übergangs zwischen dem Sourcegebiet 110 und dem Abschirmbereich 120. x2 gibt die Position des unipolaren Übergangs zwischen dem ersten Bodybereich und dem zweiten Bodybereich an. x3 markiert die Position der aktiven Seitenwand. w3 markiert die laterale Ausdehnung eines Übergangsgebiets 423 zwischen dem ersten Bodybereich und dem zweiten Bodybereich.
  • Der horizontale Dotierstoffgradient 420 durch das Bodygebiet 120 umfasst einen ersten Abschnitt 421, in welchem der horizontale Dotierstoffgradient annähernd konstant ist, und umfasst einen zweiten Abschnitt 422, in welchem der horizontale Dotierstoffgradient annähernd konstant, aber signifikant niedriger als im ersten Abschnitt 421 ist. Der erste Abschnitt 421 entspricht dem ersten Bodybereich 121 und grenzt direkt an das Abschirmgebiet 140. Der zweite Abschnitt 422 entspricht dem zweiten Bodybereich 122 und grenzt direkt an die Graben-Gatestruktur 150. In der durch eine Querschnittslinie B-B definierten horizontalen Ebene beträgt eine horizontale Ausdehnung w1 des ersten Bodybereichs 121 zumindest 20 % einer gesamten horizontalen Ausdehnung w0 des Bodygebiets 120.
  • Eine mittlere Dotierstoffkonzentration N1 im ersten Abschnitt 421 ist zumindest zehnmal so hoch wie eine mittlere Dotierstoffkonzentration N2 im zweiten Abschnitt 422. Innerhalb des Übergangsgebiets 423 zwischen dem ersten Bodybereich und dem zweiten Bodybereich wird die mittlere Dotierstoffkonzentration N1 im ersten Abschnitt 421 auf die mittlere Dotierstoffkonzentration N2 im zweiten Abschnitt 422 reduziert. Das Übergangsgebiet kann bei 90 % der mittleren Netto-Dotierstoffkonzentration des ersten Bodybereichs beginnen und bei 110 % der Referenz-Dotierstoffkonzentration und/oder der mittleren Netto-Dotierstoffkonzentration des zweiten Bodybereichs enden. Die Reduzierung der mittleren Dotierstoffkonzentration innerhalb des Übergangsgebiets 423 kann vergleichsweise steil sein. Die laterale Ausdehnung w3 des Übergangsgebiets kann signifikant kleiner als eine laterale Ausdehnung des Sourcegebiets 110 sein. Die mittlere Dotierstoffkonzentration N1 im ersten Bodybereich 121 kann gleich oder annähernd gleich der Dotierstoffkonzentration in einem direkt angrenzenden Bereich des Abschirmgebiets 140 sein.
  • 6A und 6B zeigen entsprechende Querschnittsansichten von Bereichen eines Siliziumcarbid-Körpers 900 gemäß einem Vergleichsbeispiel und eines Siliziumcarbid-Körpers 100 gemäß einer Ausführungsform.
  • Der Siliziumcarbid-Körper 900 für einen Vergleich von 6A zeigt ein lateral nahezu einheitlich dotiertes Bodygebiet 120 unter dem Sourcegebiet 110. Im Siliziumcarbid-Körper 100 von 6B enthält das Bodygebiet 120 einen ausgeprägten, vergleichsweise hochdotierten Bodybereich 121 und einen vergleichsweise schwach dotierten zweiten Bodybereich 122 zwischen dem ersten Bodybereich 121 und der Graben-Gatestruktur 150. Der erste Bodybereich 121 erstreckt sich über mehr als 50 % einer lateralen Ausdehnung des Sourcegebiets 110.
  • In 6C zeigt die gestrichelte Linie das horizontale Dotierstoffprofil 601 entlang einer Linie C-C von 6A, und die ununterbrochene Linie zeigt das horizontale Dotierstoffprofil 602 entlang einer Linie C-C von 6B. Auf der Abszisse bezieht sich x1 auf die Position des lateralen pn-Übergangs zwischen der Bodykontaktfläche 126 und dem Sourcegebiet 110, ist x12 die Position des Übergangs zwischen dem Abschirmgebiet 140 und dem Bodygebiet 120 in 6A, ist x2 die Position des unipolaren Übergangs zwischen dem ersten und dem zweiten Bodybereich 121, 122 in 6B. x3 und x4 markieren die Ränder der Graben-Gatestruktur 150.
  • Die Dotierstoffkonzentration N1 entlang der Grenzfläche zum Abschirmbereich 140 kann zum Beispiel in einem Bereich von 1E+17 cm-3 bis 1E+19 cm-3, zum Beispiel in einem Bereich von 1E+18 cm-3 bis 5E+18 cm-3, liegen. Die Dotierstoffkonzentration des zweiten Bodybereichs 122 entlang der Graben-Gatestruktur 150 kann zumindest eine Größenordnung niedriger als in dem Abschirmgebiet 140 sein. Der Bereich zwischen Linien 601 und 602 entspricht der zusätzlichen Ladung, die für eine Kompensation der Ladung der stationären Ladungsträger in einem im Sperrmodus ausgebildeten Verarmungsgebiet verfügbar ist.
  • In 6D zeigt die gestrichelte Linie das vertikale Dotierstoffprofil 611 entlang einer Linie D-D von 6A, und die durchgehende Linie zeigt das vertikale Dotierstoffprofil 612 entlang einer Linie D-D von 6B. Auf der Abszisse markiert y2 die Position des pn-Übergangs zwischen einem Sourcegebiet 110 und einem Bodygebiet 120 in 6A, und y4 markiert die Position des pn-Übergangs zwischen einem Bodygebiet 120 und einem Stromspreizgebiet 137 in 6A. y1 markiert die Position des pn-Übergangs zwischen einem Sourcegebiet 110 und einem ersten Bodybereich 121 in 6B, und y3 markiert die Position des pn-Übergangs zwischen einem ersten Bodybereich 121 und einem Stromspreizgebiet 137 in 6B.
  • In dem Siliziumcarbid-Körper 100 von 6B werden zwei Implantationen mit unterschiedlichen Implantationsenergien genutzt, um den ersten Bodybereich 121 mit einem vergleichsweise konstanten vertikalen Dotierstoffprofil 612 auszubilden, das über zumindest 60 % der vertikalen Ausdehnung des Bodygebiets 120 geringere Dotierstoffvariationen als 50 % von einem maximalen Wert zeigt. Eine mittlere vertikale Ausdehnung des ersten Bodybereichs 121 zwischen y1 und y4 kann größer sein als eine maximale vertikale Ausdehnung des zweiten Bodybereichs 122.
  • 6E und 6F zeigen die Grenzen 621, 622 eines Verarmungsgebiets, das im Sperrmodus der Siliziumcarbid-Vorrichtungen 500 der 6A und 6B bei einer Referenz-Sperrspannung ausgebildet wird.
  • Signifikante Bereiche des Bodygebiets 120, welche im Vergleichsbeispiel von 6A verarmt sind, sind im Siliziumcarbid-Körper 100 von 6B nicht verarmt, so dass weniger stationäre Ladungsträger durch Elektronen, die die Barrierenhöhe beim Gatedielektrikum 159 reduzieren, kompensiert werden müssen.

Claims (16)

  1. Verfahren zum Herstellen einer Siliziumcarbid-Vorrichtung, wobei das Verfahren aufweist: Bereitstellen eines Siliziumcarbid-Körpers (100), Ausbilden einer Graben-Gatestruktur (150), die sich von einer ersten Oberfläche (101) in den Siliziumcarbid-Körper (100) erstreckt, Ausbilden eines Bodygebiets (120) und einer Sourcezone (210), wobei nach dem Ausbilden der Graben-Gatestruktur (150), des Bodygebiets (120) und der Sourcezone (210), das Bodygebiet (120) und die Sourcezone (210) in Kontakt mit einer aktiven Seitenwand (151) der Graben-Gatestruktur (150) sind, wobei die Sourcezone (210) zwischen dem Bodygebiet (120) und der ersten Oberfläche (101) gelegen ist, Implantieren von Dotierstoffen in einen ersten Bodybereich (121) des Bodygebiets (120), wobei der erste Bodybereich (121) direkt unter der Sourcezone (210) und entfernt von der aktiven Seitenwand (151) gelegen ist, wobei in zumindest einer horizontalen Ebene eine Dotierstoffkonzentration im ersten Bodybereich (121) zumindest 150% einer Referenz-Dotierstoffkonzentration in der horizontalen Ebene im Bodygebiet (120) bei der aktiven Seitenwand (151) beträgt und eine horizontale Ausdehnung (w1) des ersten Bodybereichs (121) zumindest 20% einer gesamten horizontalen Ausdehnung (w0) des Bodygebiets (120) beträgt, und Ausbilden eines Abschirmgebiets (140) eines Leitfähigkeitstyps des Bodygebiets (120), wobei das Abschirmgebiet sich von der ersten Oberfläche (101) aus in den Siliziumcarbid-Körper (100) erstreckt, wobei das Abschirmgebiet (140) lateral direkt an ein Sourcegebiet (110) und das Bodygebiet (120) angrenzt, und wobei das Abschirmgebiet (140) mit einer inaktiven Seitenwand (152) einer weiteren Graben-Gatestruktur (150) in Kontakt ist.
  2. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Dotierstoffe vor Ausbilden der Graben-Gatestruktur (150) in den ersten Bodybereich (121) implantiert werden.
  3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Implantationsachse (451) zum Implantieren der Dotierstoffe in den ersten Bodybereich (121) in Bezug auf eine vertikale Richtung (104) der ersten Oberfläche (101) geneigt ist und die Dotierstoffe in die Richtung der aktiven Seitenwand der Graben-Gatestruktur (150) gerichtet werden.
  4. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei ein Implantationswinkel (β) zwischen der Implantationsachse (451) und der vertikalen Richtung (104) zumindest 3° im Absolutwert beträgt.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner aufweisend: Ausbilden einer Bodyerweiterungs-Implantationsmaske (450) auf der ersten Oberfläche (101), wobei die Bodyerweiterungs-Implantationsmaske (450) zumindest einen ersten Sourcebereich (211) der Sourcezone (210) bedeckt und eine Öffnung (455) in der Bodyerweiterungs-Implantationsmaske (450) zumindest eine Bodykontaktfläche (126) der ersten Oberfläche (101) freilegt, wobei die Bodykontaktfläche (126) lateral direkt an die Sourcezone (210) grenzt und der erste Sourcebereich (211) an die aktive Seitenwand (151) grenzt; und Implantieren der Dotierstoffe in den ersten Bodybereich (121) durch die Öffnung (455) in der Bodyerweiterungs-Implantationsmaske (450).
  6. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei: die Öffnung (455) in der Bodyerweiterungs-Implantationsmaske (450) einen zweiten Sourcebereich (212) der Sourcezone (210) freilegt, wobei der zweite Sourcebereich (212) zwischen der Bodykontaktfläche (126) und dem ersten Sourcebereich (211) gelegen ist.
  7. Verfahren nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, ferner aufweisend: Ausbilden einer Bodykontakt-Implantationsmaske (430) auf der ersten Oberfläche (101), wobei die Bodykontakt-Implantationsmaske (430) die Sourcezone (210) bedeckt und eine Öffnung (435) in der Bodykontakt-Implantationsmaske (430) die Bodykontaktfläche (126) freilegt, Implantieren von Dotierstoffen des Leitfähigkeitstyps des Bodygebiets (120) durch die Öffnung (435) in der Bodykontakt-Implantationsmaske (430), und laterales Ausnehmen der Bodykontakt-Implantationsmaske (430), wobei eine lateral ausgenommene Bodykontakt-Implantationsmaske die Bodyerweiterungs-Implantationsmaske (450) bildet.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 6, ferner aufweisend: Ausbilden einer Tiefenimplantationsmaske (440) auf der ersten Oberfläche (101), wobei die Tiefenimplantationsmaske (440) einen dritten Sourcebereich (213) der Sourcezone (210) bedeckt und eine Öffnung (455) in der Tiefenimplantationsmaske (450) einen vierten Sourcebereich (214) der Sourcezone (210) freilegt, wobei der vierte Sourcebereich (214) zwischen der Bodykontaktfläche (126) und dem dritten Sourcebereich (213) gelegen ist, und Implantieren von Dotierstoffen des Leitfähigkeitstyps des Bodygebiets (120) durch die Öffnung (445) in der Tiefenimplantationsmaske (440).
  9. Verfahren nach Anspruch 8, ferner aufweisend: laterales Ausnehmen der Tiefenimplantationsmaske (440), wobei eine lateral ausgenommene Tiefenimplantationsmaske die Bodyerweiterungs-Implantationsmaske (450) bildet.
  10. Verfahren nach den beiden vorhergehenden Ansprüchen, ferner aufweisend: Ausbilden einer Bodykontakt-Implantationsmaske (430) auf der ersten Oberfläche (101), wobei die Bodykontakt-Implantationsmaske (430) die Sourcezone (210) bedeckt und eine Öffnung (435) in der Bodykontakt-Implantationsmaske (430) die Bodykontaktfläche (126) freilegt, Implantieren von Dotierstoffen des Leitfähigkeitstyps des Bodygebiets (120) durch die Öffnung (435) in der Bodykontakt-Implantationsmaske (430), und laterales Ausnehmen der Bodykontakt-Implantationsmaske (430), um eine lateral ausgenommene Bodykontakt-Implantationsmaske bereitzustellen, wobei die lateral ausgenommene Bodykontakt-Implantationsmaske die Tiefenimplantationsmaske (440) bildet.
  11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner aufweisend: Implantieren von Dotierstoffen eines Leitfähigkeitstyps, der zu einem Leitfähigkeitstyp des Bodygebiets (120) komplementär ist, in die Sourcezone (210), um das Sourcegebiet (110) in der Sourcezone (210) auszubilden.
  12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in der zumindest einen horizontalen Ebene eine horizontale Ausdehnung (w1) des ersten Bodybereichs (121) zumindest 50% einer gesamten horizontalen Ausdehnung (w0) des Bodygebiets (120) beträgt.
  13. Siliziumcarbid-Vorrichtung (500), aufweisend: einen Siliziumcarbid-Körper (100) aufweisend eine Graben-Gatestruktur (150), die sich von einer ersten Oberfläche (101) in den Siliziumcarbid-Körper (100) erstreckt, ein Bodygebiet (120) in Kontakt mit einer aktiven Seitenwand (151) der Graben-Gatestruktur (150), ein Sourcegebiet (110) in Kontakt mit der aktiven Seitenwand (151), wobei das Sourcegebiet (110) zwischen dem Bodygebiet (120) und der ersten Oberfläche (101) gelegen ist, und ein Abschirmgebiet (140) eines Leitfähigkeitstyps des Bodygebiets (120), wobei das Abschirmgebiet (140) sich von der ersten Oberfläche (101) aus in den Siliziumcarbid-Körper (100) erstreckt, wobei das Abschirmgebiet (140) lateral direkt an das Sourcegebiet (110) und das Bodygebiet (120) angrenzt, und wobei das Abschirmgebiet (140) mit einer inaktiven Seitenwand (152) einer weiteren Graben-Gatestruktur (150) in Kontakt ist, und wobei das Bodygebiet (120) einen ersten Bodybereich (121) direkt unter dem Sourcegebiet (110) und von der aktiven Seitenwand (151) entfernt aufweist und wobei in zumindest einer horizontalen Ebene parallel zur ersten Oberfläche (101) eine Dotierstoffkonzentration im ersten Bodybereich (121) mindestens 150% einer Referenz-Dotierstoffkonzentration im Bodygebiet (120) in der horizontalen Ebene bei der aktiven Seitenwand (151) beträgt und eine horizontale Ausdehnung (w1) des ersten Bodybereichs (121) mindestens 20% einer gesamten horizontalen Ausdehnung (w0) des Bodygebiets (120) beträgt.
  14. Siliziumcarbid-Vorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei in der zumindest einen horizontalen Ebene eine horizontale Ausdehnung (w1) des ersten Bodybereichs (121) mindestens 40% einer gesamten horizontalen Ausdehnung (w0) des Bodygebiets (120) beträgt.
  15. Siliziumcarbid-Vorrichtung nach einem der zwei vorhergehenden Ansprüche, wobei: in der zumindest einen horizontalen Ebene eine laterale Dotierstoffkonzentration in einem Bereich des Abschirmgebiets (140), der direkt an den ersten Bodybereich (121) grenzt, um nicht mehr als ± 10% von einer Dotierstoffkonzentration im ersten Bodybereich (121) abweicht.
  16. Siliziumcarbid-Vorrichtung nach einem der drei vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste Bodybereich (121) mittels einer maskierten geneigten Implantation gebildet wird.
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