DE102020134850A1 - RC-IGBTVerfahren zum Herstellen eines RC-IGBT - Google Patents

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Abstract

Ein RC-IGBT (1) weist einen IGBT-Bereich (1-21) und einen Diodenbereich (1-22) auf. Wenigstens einige von mehreren Dioden-Mesen (18) im Diodenbereich (1-22) sind mit dem Driftgebiet (100) über ein elektrisch mit dem Emitteranschluss (11) des RC-IGBT (1) verbundenes zweites Anodengebiet (1062) gekoppelt. Das zweite Anodengebiet (1062) erstreckt sich, verglichen mit Gräben (16) im Diodenbereich (1-22), tiefer längs der Vertikalrichtung (Z).

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Diese Schrift bezieht sich auf Ausführungsformen eines RC-IGBT und auf Ausführungsformen eines Verfahrens zum Herstellen eines RC-IGBT.
  • HINTERGRUND
  • Viele Funktionen moderner Vorrichtungen in Kraftfahrzeug-, Verbraucher- und Industrieanwendungen, wie etwa das Umformen elektrischer Energie und Antreiben eines Elektromotors oder einer Elektromaschine, sind auf Leistungshalbleiterschalter angewiesen. Bipolartransistoren mit isoliertem Gate (engl. Insulated Gate Bipolar Transistors, kurz: IGBTs), Metalloxid-Halbleiter-Feldeffekttransistoren (engl. Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistors, kurz: MOSFETs) und Dioden, um einige zu nennen, finden zum Beispiel Verwendung für verschiedene Anwendungen, einschließlich, aber nicht beschränkt auf, Schalter in Leistungsversorgungen und Leistungswandlern.
  • Ein Leistungshalbleiterbauelement weist in der Regel einen Halbleiterkörper auf, der dazu ausgestaltet ist, einen Vorwärts-Laststrom entlang einem Laststrompfad zwischen zwei Lastanschlüssen des Bauelements zu leiten.
  • Ferner kann im Fall eines steuerbaren Leistungshalbleiterbauelements, z. B. eines Transistors, der Laststrompfad mithilfe einer isolierten Elektrode, gewöhnlich als Gateelektrode bezeichnet, gesteuert werden. Zum Beispiel kann bei Empfang eines entsprechenden Steuersignals, aus z. B. einer Treibereinheit, die Steuerelektrode das Leistungshalbleiterbauelement in einen aus einem vorwärts leitenden Zustand und einem Sperrzustand versetzen. In manchen Fällen kann die Gateelektrode innerhalb eines Grabens des Leistungshalbleiterschalters aufgenommen sein, wobei der Graben z. B. eine Streifenkonfiguration oder Nadelkonfiguration aufweisen kann.
  • Manche Leistungshalbleiterbauelemente stellen zudem eine Rückwärtsleitfähigkeit bereit; während eines rückwärts leitenden Zustands leitet das Leistungshalbleiterbauelement einen Rückwärts-Laststrom. Solche Bauelemente können so konzipiert sein, dass die Fähigkeit, einen Laststrom in der Vorwärtsrichtung zu leiten (größenmäßig) im Wesentlichen die gleiche ist wie die Fähigkeit, einen Laststrom in der Rückwärtsrichtung zu leiten.
  • Ein typisches Bauelement, das die Fähigkeit bereitstellt, einen Laststrom sowohl in der Vorwärtsrichtung als auch in der Rückwärtsrichtung zu leiten, ist der rückwärts leitende (engl. reverse conducting, kurz: RC) IGBT. Typischerweise ist für einen RC-IGBT der vorwärts leitende Zustand steuerbar, z. B. durch Bereitstellen eines entsprechenden Signals an die Gateelektroden, und der rückwärts leitende Zustand ist typischerweise nicht steuerbar, aufgrund einer oder mehrerer Diodenstrukturen im RC-IGBT nimmt jedoch der RC-IGBT den rückwärts leitenden Zustand automatisch ein, falls eine Rückwärtsspannung an den Lastanschlüssen anliegt.
  • Es ist natürlich möglich, eine Fähigkeit, einen Strom in Rückwärtsrichtung zu leiten, vermittels einer separaten Diode bereitzustellen; z. B. einer antiparallel mit einem regulären (nicht rückwärts leitenden) IGBT verbundenen Diode.
  • Die vorliegend beschriebenen Ausführungsformen beziehen sich jedoch auf die Variante, bei der sowohl die IGBT-Struktur als auch die Diodenstrukturen monolithisch im selben Chip integriert sind.
  • Es wird eine hochgradige Steuerbarkeit eines RC-IGBT gewünscht, um den RC-IGBT sicher und wirksam zu steuern.
  • KURZDARSTELLUNG
  • Gemäß einer Ausführungsform weist ein RC-IGBT auf: ein aktives Gebiet mit einem IGBT-Bereich und einem Diodenbereich; einen eine erste Seite und eine zweite Seite aufweisenden Halbleiterkörper; einen ersten Lastanschluss an der ersten Seite und einen zweiten Lastanschluss an der zweiten Seite; mehrere Steuergräben und mehrere Sourcegräben, wobei die mehreren Gräben parallel zueinander längs einer ersten Lateralrichtung und sich längs einer Vertikalrichtung in den Halbleiterkörper erstreckend angeordnet sind, wobei sich die mehreren Sourcegräben sowohl in den IGBT-Bereich als auch den Diodenbereich erstrecken; mehrere IGBT-Mesen und mehrere Dioden-Mesen im Halbleiterkörper, wobei die Mesen längs der ersten Lateralrichtung durch zwei betreffende der mehreren Gräben lateral eingegrenzt sind. Die IGBT-Mesen weisen jeweils auf: ein elektrisch mit dem ersten Lastanschluss verbundenes Sourcegebiet eines ersten Leitfähigkeitstyps, und ein elektrisch mit dem ersten Lastanschluss verbundenes und das Sourcegebiet von einem anderen Gebiet des ersten Leitfähigkeitstyps des RC-IGBT isolierendes Bodygebiet eines zweiten Leitfähigkeitstyps. Die Dioden-Mesen weisen jeweils auf: ein mit dem ersten Lastanschluss elektrisch verbundenes erstes Anodengebiet des zweiten Leitfähigkeitstyps. Der RC-IGBT weist ferner auf: im Halbleiterkörper und an der zweiten Seite, sowohl ein Diodenemittergebiet des ersten Leitfähigkeitstyps, das einen Teil des Diodenbereichs ausbildet und eine Lateralerstreckung in der ersten Lateralrichtung aufweist, die wenigstens 50 % der Driftgebietdicke oder wenigstens 50 % der Halbleiterkörperdicke beträgt; als auch ein IGBT-Emittergebiet des zweiten Leitfähigkeitstyps, das einen Teil des IGBT-Bereichs ausbildet und eine Lateralerstreckung in der ersten Lateralrichtung aufweist, die wenigstens 70 % der Driftgebietdicke oder wenigstens 70 % der Halbleiterkörperdicke beträgt. Der RC-IGBT weist ferner, im Diodenbereich, ein mit dem ersten Lastanschluss elektrisch verbundenes zweites Anodengebiet des zweiten Leitfähigkeitstyps auf. Das zweite Anodengebiet erstreckt sich, verglichen mit den Gräben im Diodenbereich, tiefer längs der Vertikalrichtung. Das zweite Anodengebiet überlappt mit dem Diodenemittergebiet für wenigstens 5 % der horizontalen Fläche des Diodenemittergebiets.
  • Gemäß einer anderen Ausführungsform umfasst ein Verfahren zum Herstellen eines RC-IGBT: Bereitstellen eines eine erste Seite und eine zweite Seite aufweisenden Halbleiterkörpers; Ausbilden eines aktiven Gebiets mit einem IGBT-Bereich und einem Diodenbereich; Ausbilden eines ersten Lastanschlusses an der ersten Seite und eines zweiten Lastanschlusses an der zweiten Seite; Ausbilden mehrerer Steuergräben und mehrerer Sourcegräben, wobei die mehreren Gräben parallel zueinander längs einer ersten Lateralrichtung und sich längs einer Vertikalrichtung in den Halbleiterkörper erstreckend angeordnet sind, wobei sich die mehreren Sourcegräben sowohl in den IGBT-Bereich als auch den Diodenbereich erstrecken; Ausbilden mehrerer IGBT-Mesen und mehrerer Dioden-Mesen im Halbleiterkörper, wobei die Mesen längs der ersten Lateralrichtung durch zwei betreffende der mehreren Gräben lateral eingegrenzt sind. Die IGBT-Mesen weisen jeweils auf: ein elektrisch mit dem ersten Lastanschluss verbundenes Sourcegebiet eines ersten Leitfähigkeitstyps, und ein elektrisch mit dem ersten Lastanschluss verbundenes und das Sourcegebiet von einem anderen Gebiet des ersten Leitfähigkeitstyps des RC-IGBT isolierendes Bodygebiet eines zweiten Leitfähigkeitstyps. Die Dioden-Mesen weisen jeweils auf: ein mit dem ersten Lastanschluss elektrisch verbundenes erstes Anodengebiet des zweiten Leitfähigkeitstyps. Das Verfahren umfasst ferner: Ausbilden, im Halbleiterkörper und an der zweiten Seite, sowohl eines Diodenemittergebiets des ersten Leitfähigkeitstyps, das einen Teil des Diodenbereichs ausbildet und eine Lateralerstreckung in der ersten Lateralrichtung aufweist, die wenigstens 50 % der Driftgebietdicke oder wenigstens 50 % der Halbleiterkörperdicke beträgt; als auch eines IGBT-Emittergebiets des zweiten Leitfähigkeitstyps, das einen Teil des IGBT-Bereichs ausbildet und eine Lateralerstreckung in der ersten Lateralrichtung aufweist, die wenigstens 70 % der Driftgebietdicke oder wenigstens 70 % der Halbleiterkörperdicke beträgt. Das Verfahren umfasst ferner ein Ausbilden, im Diodenbereich, eines mit dem ersten Lastanschluss elektrisch verbundenen zweiten Anodengebiets des zweiten Leitfähigkeitstyps. Das zweite Anodengebiet erstreckt sich, verglichen mit den Gräben im Diodenbereich, tiefer längs der Vertikalrichtung. Das zweite Anodengebiet überlappt mit dem Diodenemittergebiet für wenigstens 5 % der horizontalen Fläche des Diodenemittergebiets.
  • Dem Fachmann werden sich beim Lesen der folgenden ausführlichen Beschreibung und bei der Betrachtung der begleitenden Zeichnungen zusätzliche Merkmale und Vorteile erschließen.
  • Figurenliste
  • Die Teile in den Figuren sind nicht unbedingt maßstabsgetreu, der Schwerpunkt wird stattdessen auf die Veranschaulichung von Prinzipien der Erfindung gelegt. Ferner bezeichnen in den Figuren gleiche Bezugszeichen einander entsprechende Teile. In den Zeichnungen zeigen:
    • 1 schematisch und exemplarisch einen Ausschnitt einer horizontalen Projektion eines RC-IGBT gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen;
    • 2 schematisch und exemplarisch eine vereinfachte Darstellung eines RC-IGBT gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen;
    • 3 schematisch und exemplarisch einen Ausschnitt eines vertikalen Querschnitts durch einen IGBT-Bereich eines RC-IGBT gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen;
    • 4 schematisch und exemplarisch einen Ausschnitt eines vertikalen Querschnitts durch einen Diodenbereich eines RC-IGBT gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen;
    • 4 schematisch und exemplarisch einen Ausschnitt eines vertikalen Querschnitts durch einen Diodenbereich eines RC-IGBT gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen; und
    • 5-10 jeweils schematisch und exemplarisch einen Ausschnitt eines vertikalen Querschnitts durch einen RC-IGBT gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
  • In der folgenden ausführlichen Beschreibung wird auf die begleitenden Zeichnungen Bezug genommen, die einen Teil hiervon bilden und in denen veranschaulichend spezielle Ausführungsformen gezeigt sind, in denen die Erfindung ausgeführt werden kann.
  • Es können dabei Richtungsbezeichnungen wie „oben“, „unten“, „unterhalb“, „vorne“, „hinter“, „hinteres“, „führend“, „nachlaufend“ usw. unter Bezugnahme auf die Orientierung der beschriebenen Figuren verwendet werden. Da Teile von Ausführungsformen in einer Anzahl von verschiedenen Orientierungen positioniert werden können, werden die Richtungsbezeichnungen zu Zwecken der Veranschaulichung verwendet und sind in keiner Weise einschränkend. Es versteht sich, dass andere Ausführungsformen verwendet werden können und strukturelle oder logische Änderungen vorgenommen werden können, ohne vom Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Die folgende ausführliche Beschreibung ist daher nicht in einschränkendem Sinn aufzufassen, und der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung ist durch die anliegenden Ansprüche definiert.
  • Es wird nun ausführlich auf verschiedene Ausführungsformen Bezug genommen, von denen ein oder mehrere Beispiele in den Figuren dargestellt sind. Die Beispiele sind jeweils zur Erläuterung gegeben und sollen keine Einschränkung der Erfindung bedeuten. Zum Beispiel können als Teil einer Ausführungsform dargestellte oder beschriebene Merkmale bei oder in Verbindung mit anderen Ausführungsformen verwendet werden, um noch eine weitere Ausführungsform zu ergeben. Die vorliegende Erfindung soll solche Modifikationen und Variationen mit einschließen. Die Beispiele werden unter Verwendung spezieller Formulierungen beschrieben, die nicht als Einschränkung des Schutzumfangs der beigefügten Ansprüche auszulegen sind. Die Zeichnungen sind nicht maßstabsgetreu und dienen lediglich zu veranschaulichenden Zwecken. Der Übersicht halber wurden, sofern nicht anders angegeben, in den verschiedenen Zeichnungen die gleichen Elemente oder Herstellungsschritte mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
  • Der Begriff „horizontal“ soll, wie er in dieser Schrift verwendet wird, eine zu einer horizontalen Oberfläche eines Halbleitersubstrats oder einer Halbleiterstruktur im Wesentlichen parallele Orientierung beschreiben. Dies kann zum Beispiel die Oberfläche eines Halbleiterwafers oder eines Scheibchens oder eines Chips sein. Zum Beispiel können die hierin genannte erste Lateralrichtung X und zweite Lateralrichtung Y beides horizontale Richtungen sein, wobei die erste Lateralrichtung X und die zweite Lateralrichtung Y zueinander senkrecht sein können.
  • Der Begriff „vertikal“ soll, wie er in dieser Schrift verwendet wird, eine Orientierung beschreiben, die im Wesentlichen senkrecht zur horizontalen Oberfläche angeordnet ist, d. h. parallel zur Normalenrichtung der Oberfläche des Halbleiterwafers/-chips/-plättchens. Zum Beispiel kann die hierin genannte Vertikalrichtung Z eine Erstreckungsrichtung sein, die sowohl zur ersten Lateralrichtung X als auch zur zweiten Lateralrichtung Y senkrecht ist.
  • In dieser Schrift wird n-dotiert als „erster Leitfähigkeitstyp“ bezeichnet, während p-dotiert als „zweiter Leitfähigkeitstyp“ bezeichnet wird. Alternativ dazu können umgekehrte Dotierungsbeziehungen verwendet werden, so dass der erste Leitfähigkeitstyp p-dotiert und der zweite Leitfähigkeitstyp n-dotiert sein kann.
  • Im Kontext der vorliegenden Schrift sollen die Ausdrücke „in ohmschem Kontakt“, „in elektrischem Kontakt“, „in ohmscher Verbindung“ und „elektrisch verbunden“ beschreiben, dass eine niederohmige elektrische Verbindung oder ein niederohmiger Strompfad zwischen zwei Gebieten, Bereichen, Zonen, Abschnitten oder Teilen eines Halbleiterbauelements oder zwischen verschiedenen Anschlüssen eines oder mehrerer Bauelemente oder zwischen einem Anschluss oder einer Metallisierung oder einer Elektrode und einem Abschnitt oder Teil eines Halbleiterbauelements besteht. Ferner soll im Kontext der vorliegenden Schrift der Ausdruck „in Kontakt“ beschreiben, dass zwischen zwei Elementen des betreffenden Halbleiterbauelements eine direkte physikalische Verbindung besteht; z. B. weist ein Übergang zwischen zwei in Kontakt miteinander stehenden Elementen möglicherweise kein weiteres Zwischenelement oder dergleichen auf.
  • Außerdem wird im Kontext der vorliegenden Schrift der Begriff „elektrische Isolierung“, falls nicht anders angegeben, im Kontext seines allgemein gültigen Verständnisses verwendet und soll somit beschreiben, dass zwei oder mehr Komponenten separat voneinander positioniert sind und dass keine diese Komponenten verbindende ohmsche Verbindung besteht. Jedoch können elektrisch voneinander isolierte Komponenten trotzdem miteinander gekoppelt, zum Beispiel mechanisch gekoppelt und/oder kapazitiv gekoppelt und/oder induktiv gekoppelt sein. Um ein Beispiel zu geben, können zwei Elektroden eines Kondensators elektrisch voneinander isoliert und gleichzeitig mechanisch und kapazitiv miteinander gekoppelt sein, zum Beispiel mithilfe einer Isolierung, z. B. eines Dielektrikums.
  • Spezielle in dieser Schrift beschriebene Ausführungsformen betreffen einen RC-IGBT, der eine Streifen- oder Nadelzellenkonfiguration aufweist, z. B. einen in einem Leistungswandler oder einer Leistungsversorgung zu verwendenden RC-IGBT. So kann bei einer Ausführungsform ein solcher RC-IGBT dazu ausgestaltet sein, einen Laststrom zu führen, der einer Last zugeführt werden soll und/oder respektive von einer Leistungsquelle bereitgestellt wird. Zum Beispiel kann der RC-IGBT mehrere Leistungshalbleiterzellen, wie etwa monolithisch integrierte Diodenzellen, Derivate einer monolithisch integrierten Diodenzelle, monolithisch integrierte IGBT-Zellen und/oder Derivate davon aufweisen. Solche Dioden-/Transistorzellen können in ein Leistungshalbleitermodul integriert sein. Mehrere solcher Zellen können ein Zellenfeld bilden, das in einem aktiven Gebiet des RC-IGBT angeordnet ist.
  • Der Begriff „RC-IGBT“ soll, wie er in dieser Schrift verwendet wird, ein Leistungshalbleiterbauelement auf einem Einzelchip mit der Fähigkeit zum Sperren einer hohen Spannung und/oder zum Führen eines hohen Stroms beschreiben. Mit anderen Worten, Ausführungsformen des hierin beschriebenen RC-IGBT sind Einzelchip-Leistungshalbleiterbauelemente, die für einen hohen Strom, typischerweise im Ampere-Bereich, z. B. bis zu mehreren Ampere oder bis zu einigen zehn oder hundert Ampere, und/oder hohe Spannungen, typischerweise von 200 V und darüber, z. B. bis zu wenigstens 400 V oder noch mehr, z. B. bis zu wenigstens 3 kV oder sogar bis zu 10 kV oder mehr, ausgestaltet sind.
  • Zum Beispiel kann der nachstehend beschriebene RC-IGBT ein Einzelchip-Halbleiterbauelement sein, das eine Streifenzellenkonfiguration aufweist und für den Einsatz als Leistungskomponente in einer Anwendung mit niedriger, mittlerer und/oder hoher Spannung ausgestaltet ist. Es können mehrere Einzelchip-Leistungs-RC-IGBTS in ein Modul integriert sein, um ein RC-IGBT-Modul auszubilden, z. B. zum Einbau und zur Verwendung in einer Anwendung mit niedriger, mittlerer und/oder hoher Spannung, wie etwa in einem großen Haushaltsgerät, einem Allzweckantrieb, einem Elektro-Antriebsstrang, einem Servoantrieb, einer Traktion, einer Einrichtung für (höhere) Leistungsübertragung usw.
  • Zum Beispiel richtet sich der Begriff „RC-IGBT“, wie er in dieser Schrift verwendet wird, nicht auf ein Logikhalbleiterbauelement, das z. B. zum Speichern von Daten, Berechnen von Daten und/oder für andere Arten von halbleiterbasierter Datenverarbeitung verwendet wird.
  • 1 zeigt schematisch und exemplarisch auf vereinfachte Weise eine horizontale Projektion eines RC-IGBT 1 gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen. Der RC-IGBT 1 kann zum Beispiel ein Einzelchip-RC-IGBT sein. Mehrere solcher Einzelchip-RC-IGBTs können in ein Leistungshalbleitermodul integriert sein.
  • Zur Beschreibung der Konfiguration des RC-IGBT 1 wird im Folgenden auch auf 2-4 Bezug genommen.
  • Der RC-IGBT 1 weist ein aktives Gebiet 1-2 mit einem oder mehreren Diodenbereichen 1-22 und einem oder mehreren IGBT-Bereichen 1-21 auf. Sowohl der eine oder die mehreren Diodenbereiche 1-22 als auch der eine oder die mehreren IGBT-Bereiche 1-21 sind im selben Chip des RC-IGBT 1 integriert.
  • Das aktive Gebiet 1-2 ist von einem Randabschlussgebiet 1-3 umgeben. Das Randabschlussgebiet 1-3 ist außerhalb des aktiven Gebiets 1-2 angeordnet. Das Randabschlussgebiet 1-3 ist lateral durch einen Rand 1-4 abgeschlossen. Der Rand 1-4 kann den z. B. aus einem Vereinzelungs-/Säge-Prozessierungsschritt herrührenden Chiprand des Leistungshalbleiterbauelements 1 ausbilden.
  • Bei einer Ausführungsform definiert die vertikale Projektion eines lateralen Umfangs 1-20 des aktiven Gebiets 1-2 die Grenze zwischen dem aktiven Gebiet 1-2 und dem Randabschlussgebiet 1-3.
  • In der vorliegenden Verwendung haben die Begriffe „Randabschlussgebiet“ und „aktives Gebiet“ die betreffende technische Bedeutung, die ihnen der Fachmann im Kontext von Halbleiterbauelementen wie RC-IGBTs typischerweise beimisst. Das heißt, das aktive Gebiet 1-2 ist primär zur Laststromleitung in Vorwärtsrichtung (d. h. „IGBT-Laststrom“) und Laststromleitung in Rückwärtsrichtung (d. h. „Diodenlaststrom“) und zu Schaltzwecken ausgestaltet, während das Randabschlussgebiet 1-3 primär Funktionen hinsichtlich zuverlässiger Sperrfähigkeiten, geeigneter Führung des elektrischen Feldes, manchmal auch Ladungsträgerableitungsfunktionen und/oder weiteren Funktionen bezüglich Schutz und geeignetem Abschluss des aktiven Gebiets 1-2 dient.
  • Die vorliegende Schrift betrifft die Konfiguration des aktiven Gebiets 1-2.
  • Wie nachstehend noch ausführlicher erläutert wird, kann der RC-IGBT 1, im aktiven Gebiet 1-2, den/die IGBT-Bereich(e) 1-21 und den/die Diodenbereich(e) 1-22 aufweisen. Die verschiedenen Bereiche 1-21 und 1-22 können im aktiven Gebiet 1-2 lateral verteilt sein, wobei Beispiele für eine solche Verteilung in den anhängigen deutschen Patentanmeldungen DE 10 2019 125 007.2 und DE 10 2020 107 277.5 beschrieben sind.
  • Bei einer Ausführungsform besteht das aktive Gebiet 1-2 aus dem/den Diodenbereich(en) 1-22 und dem/den IGBT-Bereich(en) 1-21.
  • Gemäß einer oder mehreren hierin beschriebenen Ausführungsformen sind keine der Diodenbereiche 1-22 in den IGBT-Bereich 1-21 integriert; mit anderen Worten, in solchen Ausführungsformen sind die Diodenbereiche 1-22 und der IGBT-Bereich 1-21 nicht vermischt. Z. B. weist bei einer Ausführungsform keiner des einen oder der mehreren Diodenbereiche 1-22 ein Halbleiter-Sourcegebiet (Bezugszeichen 101) des ersten Leitfähigkeitstyps auf, das elektrisch mit dem ersten Lastanschluss (Bezugszeichen 11) verbunden und einem betreffenden der Steuergräben (Bezugszeichen 14) benachbart angeordnet ist.
  • Z. B. bilden der eine oder die mehreren Diodenbereiche 1-22 (die zum Beispiel bei einer Ausführungsform nicht in den IGBT-Bereich 1-21 integriert/mit diesem vermischt sind und nicht elektrisch mit dem ersten Lastanschluss 11 über Sourcegebiete 101 des ersten Leitfähigkeitstyps verbunden sind) einen wesentlichen Abschnitt des aktiven Gebiets 1-2 aus. Folglich können gemäß einer Ausführungsform der eine oder die mehreren hierin genannten Diodenbereiche 1-22 jeweils ein „Nur-größere-Dioden“-Abschnitt des aktiven Gebiets 1-2 sein. Zum Beispiel können wenigstens 1/5 oder wenigstens 1/4 oder wenigstens 1/3 des aktiven Gebiets 1-2 durch den/die Diodenbereich(e) 1-22 belegt sein, und der Rest des aktiven Gebiets 1-2 kann durch den/die IGBT-Bereich(e) 1-21 belegt sein.
  • Ungeachtet der gewählten räumlichen Verteilung des IGBT-Bereichs 1-21 und der Diodenbereiche 1-22 innerhalb des aktiven Gebiets 1-2 lässt sich sicherstellen dass, in Bezug auf ein Volumen des aktiven Gebiets 1-2, das Verhältnis zwischen der Gesamtheit des IGBT-Bereichs 1-21 und der Gesamtheit der Diodenbereiche 1-22 wenigstens 1,5:1 oder respektive wenigstens 2:1, d. h. größer oder gleich 2:1 ist. Das gewählte Verhältnis kann von der Anwendung abhängen, in welcher das Leistungshalbleiterbauelement 1 eingesetzt wird. Zum Beispiel lässt sich, ungeachtet der gewählten räumlichen Verteilung der IGBT-Bereiche 1-21 und Diodenbereiche 1-22, sicherstellen, dass, in Bezug auf ein Volumen des aktiven Gebiets 1-2, das Verhältnis zwischen dem/den IGBT-Bereich(en) 1-21 und dem/den Diodenbereich(en) 1-22 sogar größer als 3:1 oder größer als 5:1 ist.
  • Bei einer Ausführungsform können wenigstens 75 % des Gesamtvolumens des aktiven Gebiets 1-2 zum Ausbilden des IGBT-Bereichs/der IGBT-Bereiche 1-21 belegt sein, und die verbleibenden 25 % (oder ein geringerer Prozentsatz) des aktiven Gebiets 1-2 können zum Ausbilden des Diodenbereichs/der Diodenbereiche 1-22 eingesetzt werden.
  • Ferner können ein oder mehr Übergangsgebiete (nicht gezeigt) zwischen einem betreffenden des/der Diodenbereich(e) 1-22 und einem betreffenden des/der IGBT-Bereich(e) 1-21 angeordnet sein. Zum Beispiel sind gemäß einer Ausführungsform das eine oder die mehreren Übergangsgebiete jeweils nicht mit einem Halbleiter-Sourcegebiet ausgestattet und besitzen eine vergleichsweise niedrige Anodenemittereffizienz (zum Beispiel, indem sie eine höhere Dotierstoffkonzentration in ihrem Abschnitt des optionalen Barrierengebiets 105 (weiter unten genannt) verglichen mit ihrem betreffenden Abschnitt im/in den Diodenbereich(en) 1-22 besitzen).
  • Falls der eine oder die mehreren Übergangsgebiete bereitgestellt ist/sind, ist gemäß einer Ausführungsform der dadurch belegte Abschnitt kleiner als 20 %, kleiner als 10 % oder sogar kleiner als 5 % der gesamten horizontalen Fläche des aktiven Gebiets 1-2.
  • Bei einer Ausführungsform bildet die Gesamthorizontalfläche der Diodenbereiche 1-22 einen Abschnitt von 5 % bis 40 % oder einen Abschnitt von 15 % bis 35 % der Gesamthorizontalfläche von sowohl den Diodenbereichen 1-22 als auch dem IGBT-Bereich 1-21. Die horizontalen Flächen lassen sich auf einer ersten Seite 110 eines Halbleiterkörpers 10 ermitteln, die eine Vorderseite sein kann.
  • Ferner können die Diodenbereiche 1-22 jeweils eine horizontale Fläche und einen die horizontale Fläche definierenden Umfang aufweisen, wobei die Diodenbereiche 1-22 j eweils die Beziehung befolgen, dass das Quadrat des Umfangs geteilt durch die Fläche kleiner oder gleich 40 oder kleiner oder gleich 30 ist.
  • Im Folgenden wird auch auf „den“ Diodenbereich 1-22 und „den“ IGBT-Bereich 1-21 Bezug genommen. Es versteht sich, dass die nachfolgend in Bezug auf diese Bereiche 1-21 und 1-22 gegebene Erläuterung für jeden IGBT-Bereich 1-21 oder respektive jeden Diodenbereich 1-22 gelten kann, die im aktiven Gebiet 1-2 bereitgestellt sind. Zum Beispiel kann, falls mehr als ein IGBT-Bereich 1-21 bereitgestellt ist, jeder IGBT-Bereich 1-21 gleich ausgestaltet sein (wobei sich zum Beispiel die IGBT-Bereiche 1-21 voneinander in ihrer Gesamtlateralerstreckung unterscheiden können oder identische Gesamtlateralerstreckungen aufweisen können). Entsprechend kann, falls mehrere Diodenbereiche 1-22 bereitgestellt sind, jeder Diodenbereich 1-22 gleich ausgestaltet sein (wobei sich zum Beispiel die Diodenbereiche 1-22 in ihrer Gesamtlateralerstreckung unterscheiden können oder identische Gesamtlateralerstreckungen aufweisen können).
  • Bezugnehmend nun auch auf 2 kann sich der Halbleiterkörper 10 des RC-IGBT 1 sowohl in das aktive Gebiet 1-2 als auch das Randabschlussgebiet 1-3 erstrecken und weist die erste Seite (hierin auch als Vorderseite bezeichnet) 110 und eine zweite Seite (hierin auch als Rückseite bezeichnet) 120 auf. Die Vorderseite 110 und die Rückseite 120 können den Halbleiterkörper 10 vertikal abschließen.
  • Eine Dicke d des Halbleiterkörpers 10 lässt sich als die Distanz, im aktiven Gebiet 1-2, längs der Vertikalrichtung Z zwischen der Vorderseite 110 und der Rückseite 120 definieren.
  • In den Lateralrichtungen kann der Halbleiterkörper 10 durch den Rand 1-4 (wie oben in Bezug auf 1 beschrieben) abgeschlossen sein. Ferner können sich sowohl die Vorderseite 110 als auch die Rückseite 120 lateral sowohl längs der ersten Lateralrichtung X als auch längs der zweiten Lateralrichtung Y erstrecken. Zum Beispiel können sowohl die Vorderseite 110 als auch die Rückseite 120 eine betreffende im Wesentlichen horizontale Oberfläche des Halbleiterkörpers 10 ausbilden.
  • Bei einer Ausführungsform beträgt eine Gesamtlateralerstreckung des IGBT-Bereichs 1-21 in wenigstens einer der ersten Lateralrichtung X oder der zweiten Lateralrichtung Y wenigstens 50 % der Halbleiterkörperdicke d. Die Gesamtlateralerstreckung des IGBT-Bereichs 1-21 kann auch größer als 50 % der Dicke d, z. B. größer als 2*d oder sogar größer als 5*d sein.
  • Bei einer Ausführungsform beträgt eine Gesamtlateralerstreckung jedes der Diodenbereiche 1-22 in wenigstens einer der ersten Lateralrichtung X oder der zweiten Lateralrichtung Y wenigstens die Halbleiterkörperdicke d oder wenigstens die Dicke eines Driftgebiets 100. Die Gesamtlateralerstreckung des Diodenbereichs 1-22 kann auch größer als d sein. Zum Beispiel weist die horizontale Fläche von wenigstens zwei der Diodenbereiche 1-22 jeweils eine Mindestlateralerstreckung längs der ersten Lateralrichtung X und/oder längs der zweiten Lateralrichtung Y von wenigstens 50 % der Halbleiterkörperdicke d oder wenigstens 50 % der Driftgebietdicke auf.
  • Sowohl der erste Lastanschluss 11 als auch ein Steueranschluss 13 können sich an der Halbleiterkörpervorderseite 110 befinden, und ein zweiter Lastanschluss 12 kann sich an der Halbleiterkörperrückseite 120 befinden.
  • Der IGBT-Bereich 1-21 ist zum Leiten eines Vorwärts-Laststroms zwischen dem ersten Lastanschluss 11 und dem zweiten Lastanschluss 12, z.B. (im Fall eines n-Kanal-IGBT) falls das elektrische Potential am zweiten Lastanschluss 12 größer als das elektrische Potential am ersten Lastanschluss 11 ist, ausgestaltet. Der Vorwärts-Laststrom kann folglich als IGBT-Laststrom angesehen werden.
  • Der Diodenbereich 1-22 ist zum Leiten eines Diodenlaststroms (hierin auch als „Rückwärts-Laststrom“ bezeichnet) zwischen dem ersten Lastanschluss 11 und dem zweiten Lastanschluss 12 ausgestaltet, z. B. falls das elektrische Potential am zweiten Lastanschluss 12 niedriger als das elektrische Potential am ersten Lastanschluss 11 ist. Der Diodenlaststrom kann folglich als Rückwärts-Laststrom angesehen werden.
  • Bei einer Ausführungsform kann der Diodenbereich 1-22, der den Diodenlaststrom leitet, räumlich vom IGBT-Bereich 1-21, der den Vorwärts-Laststrom leitet, separiert sein. Wie oben angegeben, ist gemäß einigen Ausführungsformen der Diodenbereich 1-22 nicht Teil des IGBT-Bereichs 1-21, sondern ist von diesem separiert und weist zum Beispiel kein mit dem ersten Lastanschluss 11 elektrisch verbundenes Sourcegebiet 101 des ersten Leitfähigkeitstyps auf; vielmehr ist der Diodenbereich 1-22 ein „Nur-große-Dioden-Gebiet“ des aktiven Gebiets 1-2.
  • Z. B. überlappen sich bei einer Ausführungsform ein im Halbleiterkörper 10 ausgebildeter Weg des Vorwärts-Laststroms und ein im Halbleiterkörper 10 ausgebildeter Weg des Diodenlaststroms räumlich nicht erheblich. Zum Beispiel fließt kein oder weniger als 20 % oder sogar weniger als 10 % des Vorwärts-(IGBT-)Laststroms durch den/die Diodenbereich(e) 1-22.
  • Ferner ändert sich bei einer Ausführungsform der Stromfluss im Diodenbereich 1-22 um weniger als 50 % oder weniger als 30 % oder sogar weniger als 20 %, wenn ein Steuersignal 13-21 geändert wird (z. B. das an die unten genannten Steuerelektroden 141 bereitgestellte Steuersignal). Z. B. ist der Diodenbereich 1-22 vom Steuersignal 13-21 (z. B. dem zum Steuern der unten genannten Elektroden 141 bereitgestellten Steuersignal) unabhängig. Zum Beispiel kann der Diodenbereich 1-22 so ausgestaltet sein, dass er den Diodenlaststrom leitet sobald das elektrische Potential (der typischen Polarität) am zweiten Lastanschluss 12 (um wenigstens die interne Schwellenspannung des Diodenbereichs) niedriger ist als das elektrische Potential am ersten Lastanschluss 11, ungeachtet des an den IGBT-Bereich 1-21 bereitgestellten Steuersignals 13-21, das heißt, ungeachtet der Stromspannung der Steuerelektroden 141.
  • Gemäß der typischerweise mit RC-IGBTs assoziierten Terminologie kann der Steueranschluss 13 ein Gateanschluss sein, der erste Lastanschluss 11 kann ein Emitteranschluss sein und der zweite Lastanschluss 12 kann ein Kollektoranschluss sein.
  • Z.B. weist der erste Lastanschluss 11 eine Vorderseitenmetallisierung auf und/oder der zweite Lastanschluss 12 weist eine Rückseitenmetallisierung auf. An der Vorderseite 110 kann der Halbleiterkörper 10 eine Schnittstelle mit der Vorderseitenmetallisierung bilden. An der Rückseite 120 kann der Halbleiterkörper 10 eine Schnittstelle mit der Rückseitenmetallisierung bilden.
  • Bei einer Ausführungsform überlappt der erste Lastanschluss 11 (z. B. die Vorderseitenmetallisierung), das heißt längs der ersten Lateralrichtung X und/oder der zweiten Lateralrichtung Y und/oder Kombinationen davon, mit dem aktiven Gebiet 1-2. Es sei darauf hingewiesen, dass der erste Lastanschluss 11 lateral strukturiert sein kann, z. B. um lokale Kontakte mit dem Halbleiterkörper 10 an der Vorderseite 110 einzurichten. Wie z. B. in 3 und 4 exemplarisch dargestellt, können die lokalen Kontakte mithilfe von ersten Kontaktstöpseln 111 eingerichtet werden, die eine Isolationsstruktur 119 durchdringen, um im Halbleiterkörper 10 ausgebildete Mesen 17, 18 zu kontaktieren.
  • Analog dazu überlappt bei einer Ausführungsform der zweite Lastanschluss 12 (z. B. die Rückseitenmetallisierung), das heißt längs der ersten Lateralrichtung X und/oder der zweiten Lateralrichtung Y und/oder Kombinationen davon, mit dem aktiven Gebiet 1-2. Es sei darauf hingewiesen, dass der zweite Lastanschluss 12 zum Beispiel nicht strukturiert sondern homogen und monolithisch an der Halbleiterkörperrückseite 120 ausgebildet wird, z. B. um einen lateral homogenen Kontakt (d. h. eine durchgehende Kontaktfläche) mit dem Halbleiterkörper 10 an der Rückseite 120 einzurichten. Solch eine homogene Struktur kann auch in Gebieten implementiert werden, in denen der zweite Lastanschluss 12 mit dem Randabschlussgebiet 1-3 überlappt.
  • Zum Beispiel ist die laterale Grenze des aktiven Gebiets 1-2 durch die laterale Grenze der äußersten Leistungszelle(n) des IGBT-Bereichs/der IGBT-Bereiche 1-21 und/oder des Diodenbereichs/der Diodenbereiche 1-22 definiert. Folglich kann die laterale Grenze des aktiven Gebiets 1-2 an der Vorderseite 110 (vgl. 1) definiert sein. Zum Beispiel sind alle Funktionselemente zum Ermöglichen des Leitens des Diodenlaststroms und des Vorwärts-Laststroms im aktiven Gebiets 1-2 des RC-IGBT 1 vorhanden, z. B. einschließlich wenigstens einem Teil des ersten Lastanschlusses 11 (z. B. einem Vorderseitenmetallkontakt desselben, z. B. einem oder mehreren der ersten Kontaktstöpsel 111), einem Sourcegebiet/Sourcegebieten 101, einem Bodygebiet 102 (oder respektive einem ersten Anodengebiet 1061), einem Driftgebiet 100, einem IGBT-Emittergebiet 103, einem Diodenemittergebiet 104 und dem zweiten Lastanschluss 12 (z. B. einem Rückseitenmetall desselben), wie unten ausführlicher ausgeführt wird.
  • Ferner kann sich, gemäß einer Ausführungsform, der laterale Übergang (längs der ersten oder zweiten Lateralrichtung X; Y oder Kombinationen davon) zwischen dem aktiven Gebiet 1-2 und dem Randabschlussgebiet 1-3 ausschließlich längs der Vertikalrichtung Z erstrecken. Wie oben ausgeführt, kann die laterale Grenze des aktiven Gebiets 1-2 an der Vorderseite 110 definiert sein, und eine vertikale Projektion längs der Vertikalrichtung Z einer solcherart definierten lateralen Grenze kann folglich theoretisch an der Rückseite 120 zu sehen sein.
  • Bezugnehmend nun ausführlicher auf 3 bis 4 können sich mehrere Gräben in den Halbleiterkörper 10 erstrecken. Die Gräben können einen oder mehrere Steuergräben 14, einen oder mehrere Blindgräben 15 und/oder einen oder mehrere Sourcegräben 16 aufweisen. Die Gräben 14, 15 und 16 sind parallel zueinander längs der ersten Lateralrichtung X angeordnet und erstrecken sich in den Halbleiterkörper 10 längs der Vertikalrichtung Z. Die Gräben können jeweils eine Streifenkonfiguration aufweisen, die sich längs der zweiten Lateralrichtung Y aus einem betreffenden ersten Bereich des lateralen Umfangs 1-20 (vgl. 1) zu einem dem betreffenden ersten Bereich gegenüberliegenden betreffenden zweiten Bereich des lateralen Umfangs 1-20 erstreckt. Die Gräben 14, 15, 16 beherbergen jeweils eine betreffende Grabenelektrode 141, 151 und 161, die mit einem definierten elektrischen Potential, z. B. dem Potential des einen aus dem Steueranschluss 13 oder dem ersten Lastanschluss 11, elektrisch verbunden sein kann oder nicht. Z. B. sind die Grabenelektroden 151 der Blindgräben 15 elektrisch schwebend ausgeführt, z. B. nicht mit einem definierten elektrischen Potential verbunden. Das heißt, die elektrischen Potentiale der IGBT-Grabenelektroden 141, 151, 161 können voneinander verschieden sein. Bei einer Ausführungsform sind die Blindgräben 15 nicht implementiert; d. h. der RC-IGBT 1 weist dann Gräben nur in der Form von Steuergräben 14 und Sourcegräben 16 auf.
  • Die Grabenelektroden 141, 151, 161 sind vom Halbleiterkörper 10 durch einen betreffenden Grabenisolator 142, 152, 162 isoliert.
  • Zwei benachbarte Gräben können im Halbleiterkörper 10 eine betreffende Mesa definieren. Die Mesen weisen IGBT-Mesen 17 und Dioden-Mesen 18 auf.
  • Zum Beispiel können die Gräben 14, 15, 16 jeweils eine Streifenkonfiguration aufweisen, was bedeutet, dass die betreffende Grabenlänge (z. B. längs der zweiten Lateralrichtung Y) viel größer als die betreffende Grabenbreite (z. B. längs der ersten Lateralrichtung X) ist. Folglich können auch die Mesen 17, 18 jeweils eine Streifenkonfiguration aufweisen.
  • Die Grabenelektroden 141 können mit dem Steueranschluss 13 elektrisch verbunden sein und werden folglich als Steuerelektroden 141 bezeichnet. Über den Steueranschluss 13 kann den Steuerelektroden 141 das Steuersignal 13-21 bereitgestellt werden.
  • Falls die optionalen Gräben 15 bereitgestellt werden, können die Grabenelektroden 151 (oder ein Subset derselben) elektrisch schwebend ausgeführt sein und werden folglich als schwebende Grabenelektroden 151 bezeichnet. Bei einer anderen Ausführungsform sind die Grabenelektroden 151 (oder ein Subset derselben) mit dem IGBT-Steueranschluss 13 elektrisch verbunden, steuern aber nicht direkt das Leiten des Laststroms, da kein elektrisch verbundenes Sourcegebiet 101 (mit dem ersten Lastanschluss 11 verbunden) dem betreffenden Blindgraben 15 benachbart angeordnet ist. Bei noch einer anderen Ausführungsform sind die Grabenelektroden 151 (oder ein Subset derselben) mit einem elektrischen Potential verbunden, das vom elektrischen Potential des Steueranschlusses 13 und vom elektrischen Potential des ersten Lastanschlusses 11 verschieden ist.
  • Die Grabenelektroden 161 können mit dem ersten Lastanschluss 11 elektrisch verbunden sein und werden folglich als Sourcegrabenelektroden 161 bezeichnet.
  • Die Grabentypen können jeweils breitenmäßig längs der ersten Lateralrichtung X und tiefenmäßig längs der Vertikalrichtung Z (z. B. einer Distanz zwischen Vorderseite 110 und einem Grabenboden) und/oder längenmäßig längs der zweiten Lateralrichtung Y die gleichen Dimensionen aufweisen.
  • Der IGBT-Bereich 1-21 kann mehrere IGBT-Zellen aufweisen, wobei jede IGBT-Zelle ein bestimmtes Grabenmuster aufweist, d. h. eine laterale Folge (längs der ersten Lateralrichtung X) von Gräben spezieller Typen, z. B. einem oder mehr Steuergräben 14, null oder mehr Blindgräben 15 und null oder mehr Sourcegräben 16 und null oder mehr anderen Gräben.
  • Analog dazu können die Diodenbereiche 1-22 jeweils eine Anzahl von Diodenzellen aufweisen, wobei jede Diodenzelle ein bestimmtes Grabenmuster aufweist, d. h. eine laterale Folge von Gräben spezieller Typen, z. B. null oder mehr Blindgräben 15, einem oder mehr Sourcegräben 16 und/oder null oder mehr anderen Gräben.
  • Bei einer Ausführungsform weist keiner der Diodenbereiche 1-22 einen der Steuergräben 14 auf, z. B. befindet sich in den Diodenbereichen 1-22 keine mit dem Steueranschluss 13 elektrisch verbundene Grabenelektrode. Zum Beispiel erstreckt sich keiner der Steuergräben 14 in einen oder mehrere der Diodenbereiche 1-22. Zum Beispiel sind die Diodenbereiche 1-22 vom IGBT-Bereich 1-21 und insbesondere von den Steuergräben 14 (d. h. von den Steuerelektroden 141) separiert. Dies kann es ermöglichen, gewünschte Diodeneigenschaften, wie etwa wenig oder keine Abhängigkeit vom Potential der Steuerelektroden 141 und/oder geringe Schaltverluste, zu erzielen.
  • Es kann, gemäß einer Ausführungsform, vorgesehen sein, dass die Gräben sowohl im IGBT-Bereich 1-21 als auch im Diodenbereich 1-22 gemäß derselben Teilung lateral nebeneinander angeordnet sind; z. B. ändert sich die Mesabreite (das heißt, die Distanz längs der ersten Lateralrichtung X zwischen zwei benachbarten Gräben) zwischen den Bereichen 1-21 und 1-22 nicht.
  • Die Mesabreite kann, bei einer Ausführungsform, nicht mehr als 1/30 oder nicht mehr als 1/60 der Halbleiterkörperdicke d betragen.
  • Auch können, bei einer Ausführungsform, die Gräben 14, 15, 16 jeweils die gleiche Grabentiefe (Gesamtvertikalerstreckung) aufweisen. Zum Beispiel beträgt die Mesabreite nicht mehr als 50 % oder nicht mehr als 30 % der Grabentiefe.
  • Bei einer Ausführungsform beträgt die Mesabreite nicht mehr als 10 µm oder nicht mehr als 5 µm oder nicht mehr als 1 µm. Zum Beispiel sind im letzteren Fall benachbarte Gräben folglich lateral um nicht mehr als 1 µm voneinander versetzt.
  • Wie oben erläutert, kann die Mesabreite für beide Bereiche 1-21 und 1-22 identisch sein oder sie variiert zwischen den Bereichen. Bei einer weiteren Ausführungsform beträgt die Mesabreite im IGBT-Bereich 1-21 weniger als 80 %, weniger als 65 % oder sogar weniger als 50 % der Mesabreite im Diodenbereich 1-22. Zum Beispiel kann die durchschnittliche Dichte der gesamten Grabenelektroden 141, 151, 161 auch für beide Bereiche 1-21 und 1-22 gleich sein. Jedoch kann das Grabenmuster, z. B. die Anordnung der verschiedenen Grabentypen, zwischen den Bereichen 1-21 und 1-22 variieren. Eine exemplarische Variation besteht darin, dass die Dichte von Steuerelektroden 141 im IGBT-Bereich 1-21 wenigstens doppelt so hoch ist wie die Dichte von Steuerelektroden 141 im Diodenbereich 1-22 (die sogar null betragen kann).
  • Bei einem veranschaulichenden Beispiel beträgt die Gesamtzahl von Grabenelektroden 141, 151, 161 im IGBT-Bereich 1-21 120, und 40 Grabenelektroden sind Steuerelektroden 141, was eine Steuerelektrodendichte von 1/3 ergibt. Z. B. beträgt die Gesamtzahl von Grabenelektroden im Diodenbereich 1-22 fünfzig, und nicht mehr als fünf Grabenelektroden sind Steuerelektroden 141, was eine Steuerelektrodendichte von nicht mehr als 1/10 ergibt. Bei einer Ausführungsform weisen die Grabenelektroden im Diodenbereich 1-22 keine Steuerelektrode 141 auf.
  • Bei einer Ausführungsform sind wenigstens 50 % der Grabenelektroden der Gräben im Diodenbereich 1-22 elektrisch mit dem ersten Lastanschluss 11 verbunden, d. h. wenigstens 50 % der Grabenelektroden der Gräben im Diodenbereich 1-22 sind Sourcegrabenelektroden 151 von Sourcegräben 16. Bei einer Ausführungsform sind die Grabenelektroden im Diodenbereich 1-22 jeweils Sourcegrabenelektroden 141.
  • Bei einer Ausführungsform sind wenigstens 50 % der Grabenelektroden der Gräben im IGBT-Bereich 1-21 elektrisch mit dem ersten Lastanschluss 11 verbunden, d. h. wenigstens 50 % der Grabenelektroden der Gräben im IGBT-Bereich 1-21 sind Sourcegrabenelektroden 151 von Sourcegräben 16.
  • Zum Beispiel sind die Grabenelektroden im Diodenbereich 1-22 entweder Sourcegrabenelektroden 161 oder Blindgrabenelektroden 151. Ferner können alle oder einige der Dioden-Mesen 18 im Diodenbereich 1-22 elektrisch mit dem ersten Lastanschluss 11, z. B. mithilfe der ersten Kontaktstöpsel 111, verbunden sein.
  • Weiterhin bezugnehmend auf 1-4 weist der RC-IGBT 1 ferner ein im Halbleiterkörper 10 ausgebildetes und sich in den Diodenbereich 1-22 und den IGBT-Bereich 1-21 erstreckendes Drift-Gebiet 100 des ersten Leitfähigkeitstyps auf.
  • Ein Bodygebiet 102 des zweiten Leitfähigkeitstyps ist in den IGBT-Mesen 17 und den Dioden-Mesen 18 des Halbleiterkörpers 10 in den Diodenbereichen 1-22 und dem IGBT-Bereich 1-21 ausgebildet. Wenigstens Abschnitte des Bodygebiets 102 sind elektrisch mit dem ersten Lastanschluss 11 verbunden. Das Bodygebiet 102 kann pn-Übergänge zu Mesa-Teilbereichen des ersten Leitfähigkeitstyps ausbilden.
  • Ferner können eine oder mehrere Mesen (nicht gezeigt) in wenigstens einem aus dem Diodenbereich 1-22 und dem IGBT-Bereich 1-21 nicht elektrisch mit dem ersten Lastanschluss 11 verbunden sein, um „Blindmesas“, d. h. die nicht zum Leiten von Laststrom verwendeten Mesas, weder für ein Leiten von Vorwärts-Laststrom noch für ein Leiten von Rückwärts-Laststrom, auszubilden.
  • Im IGBT-Bereich 1-21 sind Sourcegebiete 101 des ersten Leitfähigkeitstyps an der Vorderseite 110 angeordnet und elektrisch mit dem ersten Lastanschluss 11 verbunden. Die Sourcegebiete 101 sind z. B. nur lokal im IGBT-Bereich 1-21 bereitgestellt und erstrecken sich zum Beispiel nicht in die Diodenbereiche 1-22.
  • Das Bodygebiet 102 kann in elektrischem Kontakt mit dem ersten Lastanschluss 11, z. B. mithilfe der ersten Kontaktstöpsel 111, angeordnet sein. In jeder IGBT-Zelle des IGBT-Bereichs 1-21 kann ferner wenigstens eines der Sourcegebiete 101 des ersten Leitfähigkeitstyps in elektrischem Kontakt mit dem ersten Lastanschluss 11, z. B. ebenfalls mithilfe der ersten Kontaktstöpsel 111, bereitgestellt sein.
  • Ein größerer Teil des Halbleiterkörpers 10 ist als das Driftgebiet 100 ausgebildet, das vom ersten Leitfähigkeitstyp ist, und das eine Schnittstelle mit dem Bodygebiet 102 bilden und einen pn-Übergang 1021 mit diesem ausbilden kann. Das Bodygebiet 102 isoliert die Sourcegebiete 101 vom Driftgebiet 100. Der Begriff „Bodygebiet 102“ bezieht sich hierin auf das an der Vorderseite 110 elektrisch mit dem ersten Lastanschluss 11 verbundene Halbleitergebiet des zweiten Leitfähigkeitstyps. Dieses Gebiet 102 erstreckt sich sowohl in den IGBT-Bereich 1-21 als auch den Diodenbereich 1-22 (der folglich hierin auch als „erstes Anodengebiet 1061“ bezeichnet wird). Die Implementierung des Bodygebiets 102 im IGBT-Bereich 1-21 kann von der Implementierung des Bodygebiets 102 in den Diodenbereichen 1-22, z. B. hinsichtlich der Dotierstoffkonzentration, der Dotierstoffdosis, dem Dotierprofil und/oder der räumlichen Ausdehnung, verschieden sein oder nicht. Um das Bodygebiet im Diodenbereich 1-22 zu unterscheiden, wird dieses, in Bezug auf 5-10, erstes Anodengebiet 1061 genannt.
  • Bei Empfang des Steuersignals 13-21, z. B. von einer nicht dargestellten Gatetreibereinheit bereitgestellt, kann jede Steuerelektrode 141 einen Inversionskanal in einem der betreffenden Steuerelektrode 141 benachbarten Bereich des Bodygebiets 102 induzieren. Somit kann die Anzahl von IGBT-Zellen jeweils zum Leiten wenigstens eines Teils des Vorwärts-Laststroms zwischen dem ersten Lastanschluss 11 und dem zweiten Lastanschluss 12 ausgelegt sein.
  • Bei einer Ausführungsform erstreckt sich das Driftgebiet 100 längs der Vertikalrichtung Z, bis es mit einer Feldstoppschicht 108 verschmilzt, wobei die Feldstoppschicht 108 ebenfalls vom ersten Leitfähigkeitstyp ist, verglichen mit dem Driftgebiet 100 aber eine höhere Dotierstoffdosis aufweist. Die Feldstoppschicht 108 ist typischerweise von wesentlich kleinerer Dicke als das Driftgebiet 100.
  • Das Driftgebiet 100 oder, sofern vorhanden, die Feldstoppschicht 108, erstreckt sich längs der Vertikalrichtung Z bis es bzw. sie entweder an ein IGBT-Emittergebiet 103 des IGBT-Bereichs 1-21 und ein Diodenemittergebiet 104 des Diodenbereichs 1-22 angrenzt.
  • Das Diodenemittergebiet 104 ist vom ersten Leitfähigkeitstyp und elektrisch mit dem zweiten Lastanschluss 12 verbunden und mit dem Driftgebiet 100 gekoppelt, z. B. mithilfe der Feldstoppschicht 108.
  • Das IGBT-Emittergebiet 103 ist vom zweiten Leitfähigkeitstyp und elektrisch mit dem zweiten Lastanschluss 12 verbunden und mit dem Driftgebiet 100 gekoppelt, z. B. mithilfe der Feldstoppschicht 108.
  • Sowohl das IGBT-Emittergebiet 103 des IGBT-Bereichs 1-21 als auch das Diodenemittergebiet 104 des Diodenbereichs 1-22 können in elektrischem Kontakt mit dem zweiten Lastanschluss 12 angeordnet sein.
  • Insgesamt kann das IGBT-Emittergebiet 103 als Emitter des zweiten Leitfähigkeitstyps wirken. Ferner weist das IGBT-Emittergebiet 103 bei manchen Ausführungsformen keinen Bereich des ersten Leitfähigkeitstyps auf, die eine ziemlich hohe Dotierstoffkonzentration von typischerweise im Bereich von 1016 cm-3 bis 1020 cm-3 aufweisen; vielmehr ist gemäß manchen Ausführungsformen das Dioden-Kathodengebiet 104 ausschließlich im Diodenbereich 1-22 ausgebildet Bei anderen Ausführungsformen kann das IGBT-Emittergebiet 103 einen oder mehrere Bereiche des ersten Leitfähigkeitstyps aufweisen, z. B. nur in einem bestimmten Teilbereich des IGBT-Emittergebiets 103, wie weiter unten beschrieben wird.
  • Bei einer Ausführungsform kann die durchschnittliche Dotierstoffkonzentration des Driftgebiets 100 im Bereich von 1012 cm-3 bis 1014 cm-3 liegen.
  • Bei einer Ausführungsform kann die Dotierstoffkonzentration der Sourcegebiete 101 im IGBT-Bereich 1-21 jeweils im Bereich von 1019 cm-3 bis 1021 cm-3 liegen.
  • Bei einer Ausführungsform kann die Dotierstoffkonzentration des Bodygebiets 102 im Bereich von 1016 cm-3 bis 1018 cm-3 liegen. Wie oben beschrieben kann z. B. die Dotierstoffkonzentration des Bodygebiets 102 im IGBT-Bereich 1-21 gleich wie oder verschieden von der Dotierstoffkonzentration des Bodygebiets 102 (d. h. des ersten Anodengebiets 1061, vgl. 5-10) im Diodenbereich 1-22 sein.
  • Bei einer Ausführungsform kann die Dotierstoffkonzentration der (optionalen) Feldstoppschicht 108 im Bereich von 1014 cm-3 bis 3*1016 cm-3 liegen.
  • Bei einer Ausführungsform kann die Dotierstoffkonzentration des IGBT-Emittergebiets 103 im Bereich von 1016 cm-3 bis 1018 cm-3 liegen. Jedoch kann bei einer Ausführungsform die Nettodotierstoffkonzentration längs der Lateralerstreckung des IGBT-Emittergebiets 103 variieren (und sogar ihre Polarität ändern).
  • Bei einer Ausführungsform kann die Dotierstoffkonzentration des Diodenemittergebiets 104 im Bereich von 1019 cm-3 bis 1021 cm-3 liegen. Jedoch kann bei einer Ausführungsform die Nettodotierstoffkonzentration längs der Lateralerstreckung des Diodenemittergebiets 104 variieren (und sogar ihre Polarität ändern).
  • Es sei darauf hingewiesen, dass die in 3 und 4 dargestellten Grabenmuster nur exemplarisch sind; andere Grabenmuster sind möglich und werden weiter unten beschrieben.
  • Bei einer Ausführungsform ist der Diodenbereich 1-22 nicht mit Sourcegebieten 101 ausgestattet, z. B. wenigstens nicht mit zu einem betreffenden der Steuergräben 14 benachbarten Sourcegebieten 101. Z.B. ist im Diodenbereich 1-22 kein dotiertes Halbleitergebiet des ersten Leitfähigkeitstyps elektrisch mit dem ersten Lastanschluss 11 verbunden. Vielmehr ist zum Ausbilden der Diodenkonfiguration im Diodenbereich 1-22 zum Leiten des Diodenlaststroms nur das Bodygebiet 102 elektrisch mit dem ersten Lastanschluss 11 verbunden, wobei das Bodygebiet 102 den pn-Übergang 1021 mit z. B. dem Driftgebiet 100 ausbildet, und längs der Vertikalrichtung Z zum zweiten Lastanschluss 12 hin, unter dem pn-Übergang 1021, liegt ein Halbleiterpfad nur des ersten Leitfähigkeitstyps, der nicht durch weitere Gebiete des zweiten Leitfähigkeitstyps unterbrochen ist.
  • Wie oben ausgeführt, weist, gemäß einer Ausführungsform, der IGBT-Bereich 1-21 im Gegensatz zum Diodenbereich 1-22 wenigstens eine IGBT-Zelle mit einem mit dem ersten Lastanschluss 11 verbundenen und einem der Steuergräben 14 benachbart angeordneten und durch das Bodygebiet 102 vom Driftgebiet 100 isolierten Bereich des Sourcegebiets 101 auf. Zum Beispiel ist die laterale Grenze des IGBT-Bereichs 1-21 durch die laterale Grenze der äußersten IGBT-Zelle(n) definiert. Folglich kann die laterale Grenze des IGBT-Bereichs 1-21 an der Vorderseite 110 definiert sein. Diese laterale Grenze kann durch ein äußerstes Sourcegebiet/äußerste Sourcegebiete 101 definiert sein. Zum Beispiel sind alle Funktionselemente zum Ermöglichen des Leitens des Vorwärts-Laststroms/IGBT-Laststroms in einer vertikalen Projektion des IGBT-Gebiets 1-21 des Leistungshalbleiterbauelements 1 vorhanden, z. B. einschließlich wenigstens dem ersten Lastanschluss 11 (z. B. einem Vorderseitenmetallkontakt desselben, z. B. einem oder mehreren der ersten Kontaktstöpsel 111), dem/den Sourcegebiet(en) 101, dem Bodygebiet 102, dem Driftgebiet 100, dem IGBT-Emittergebiet 103 und dem zweiten Lastanschluss 12 (z. B. einem Rückseitenmetall desselben). Weiterhin können sich diese Funktionselemente längs der Gesamtlateralerstreckung des IGBT-Bereichs 1-21 erstrecken.
  • Bei einer Ausführungsform sind die ersten Kontaktstöpsel 111 Teil einer Kontaktstöpselstruktur des Leistungshalbleiterbauelements 1. Die ersten Kontaktstöpsel 111 können jeweils dazu ausgestaltet sein, einen Kontakt mit einer der Mesen 17, 18 einzurichten, um diese Mesa 17/18 elektrisch mit dem ersten Lastanschluss 11 zu verbinden. Wie gezeigt, kann sich jeder erste Kontaktstöpsel 111 von der Vorderseite 110 längs der Vertikalrichtung Z in die betreffende Mesa 17/18 erstrecken.
  • 5 bis 10 zeigen verschiedene Ausführungsformen des RC-IGBT 1. Gemäß dieser Ausführungsformen weist der RC-IGBT 1 auf: das aktive Gebiet 1-2 mit dem IGBT-Bereich 1-21 und dem Diodenbereich 1-22; den Halbleiterkörper 10 mit der ersten Seite 110 und der zweiten Seite 120; den ersten Lastanschluss 11 an der ersten Seite 110 und den zweiten Lastanschluss 12 an der zweiten Seite 120; die mehreren Steuergräben 14 und die mehreren Sourcegräben 16, wobei die mehreren Gräben 14, 16 parallel zueinander längs der ersten Lateralrichtung X und sich längs der Vertikalrichtung Z in den Halbleiterkörper 10 erstreckend angeordnet sind, wobei die mehreren Sourcegräben 16 sich sowohl in den IGBT-Bereich 1-21 als auch den Diodenbereich 1-22 erstrecken; die mehreren IGBT-Mesen 17 und mehrere Dioden-Mesen 18 im Halbleiterkörper 10, wobei die Mesen 17, 18 längs der ersten Lateralrichtung X durch zwei betreffende der mehreren Gräben 14, 16 lateral eingegrenzt sind.
  • Die IGBT-Mesen 17 weisen jeweils auf: wenigstens ein elektrisch mit dem ersten Lastanschluss 11 verbundenes Sourcegebiet 101 des ersten Leitfähigkeitstyps, und das elektrisch mit dem ersten Lastanschluss 11 verbundene und das Sourcegebiet 101 von einem anderen Gebiet des ersten Leitfähigkeitstyps des RC-IGBT 1 isolierende Bodygebiet 102 des zweiten Leitfähigkeitstyps.
  • Die Dioden-Mesen 18 weisen jeweils auf: das mit dem ersten Lastanschluss 11 elektrisch verbundene erste Anodengebiet 1061 des zweiten Leitfähigkeitstyps.
  • Der RC-IGBT 1 weist ferner auf: im Halbleiterkörper 10 und an der zweiten Seite 120, sowohl das Diodenemittergebiet 104 des ersten Leitfähigkeitstyps, das einen Teil des Diodenbereichs 1-22 ausbildet und eine Lateralerstreckung in der ersten Lateralrichtung X aufweist, die wenigstens 50 % der Driftgebietdicke oder wenigstens 50 % der Halbleiterkörperdicke d beträgt; als auch das IGBT-Emittergebiet 103 des zweiten Leitfähigkeitstyps, das einen Teil des IGBT-Bereichs 1-21 ausbildet und eine Lateralerstreckung in der ersten Lateralrichtung X aufweist, die wenigstens 70 % der Driftgebietdicke oder wenigstens 70 % der Halbleiterkörperdicke d beträgt.
  • Der RC-IGBT weist ferner, im Diodenbereich 1-22, ein mit dem ersten Lastanschluss 11 elektrisch verbundenes zweites Anodengebiet 1062 des zweiten Leitfähigkeitstyps auf. Das zweite Anodengebiet 1062 erstreckt sich, verglichen mit den Gräben 14, 16 im Diodenbereich 1-22, tiefer längs der Vertikalrichtung Z. Das zweite Anodengebiet 1062 überlappt mit dem Diodenemittergebiet 104 für wenigstens 5 % der horizontalen Fläche des Diodenemittergebiets 104.
  • Gemäß den Ausführungsformen, die exemplarisch in 5-10 gezeigt sind, lässt sich basierend auf dem zweiten Anodengebiet 1062 eine Überspannung während des Einschaltens des/der Diodenbereich(e) 1-22 des RC-IGBT 1 (z. B. wenn ein Laststrom aus einem anderen RC-IGBT in den RC-IGBT 1 kommutiert und der RC-IGBT 1 als Freilaufdiode wirkt) reduzieren. Gleichzeitig können die Diodeneigenschaften des RC-IGBT 1 von der Spannung des Steuersignals 13-21 hauptsächlich unabhängig sein. Die Vorzüge können besonders vorteilhaft sein, falls der RC-IGBT 1 in einer Halbbrückenkonfiguration angeordnet ist.
  • Falls nicht anders angegeben, gilt die Beschreibung in Bezug auf 1-4 gleichermaßen für 5-10.
  • Bei einer Ausführungsform werden ferner eine oder mehrere weitere Mesen in wenigstens einem aus dem Diodenbereich 1-22 und dem IGBT-Bereich 1-21 bereitgestellt, wobei die eine oder die mehreren weiteren Mesen jeweils von sowohl der Dioden-Mesa 18 als auch der IGBT-Mesa 17 verschieden sind. Zum Beispiel sind im IGBT-Bereich 1-21 Mesen bereitgestellt, die kein Sourcegebiet 101 aufweisen und/oder die nicht elektrisch mit dem ersten Lastanschluss 11 verbunden sind.
  • Zum Beispiel ist die hierin genannte Driftgebietdicke die Distanz, längs der Vertikalrichtung Z, zwischen dem pn-Übergang einer der IGBT-Mesen 17 des IGBT-Bereichs 1-21 und einem Übergang zwischen dem Driftgebiet und der Feldstoppschicht 108, wobei sich der Übergang z. B. auf einem vertikalen Niveau befinden kann, auf dem die Dotierstoffkonzentration, längs der Vertikalrichtung Z, um wenigstens einen Faktor von zwei zugenommen hat.
  • Obgleich 5-10 einen klaren Übergang zwischen dem ersten Anodengebiet 1061 und dem zweiten Anodengebiet 1062 zeigen, sei darauf hingewiesen, dass gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen die Dotierstoffkonzentrationen in beiden Gebieten 1061 und 1062 ähnlich sein können (z. B. kann die Dotierstoffkonzentration des ersten Anodengebiets 1061 im Vergleich zur Dotierstoffkonzentration des zweiten Anodengebiets 1062, z. B. wo das erste Anodengebiet 1061 und das zweite Anodengebiet 1061 aneinandergrenzen, etwas kleiner sein), so dass der Übergang zwischen den Gebieten 1061 und 1062 nicht klar zu erkennen ist. Zum Beispiel überlappt das erste Anodengebiet 1061 das zweite Anodengebiet 1062 oder verschmilzt nahtlos mit diesem. Somit können das erste Anodengebiet 1061 und das zweite Anodengebiet 1062 ein ununterbrochenes Gebiet des zweiten Leitfähigkeitstyps in der betreffenden Dioden-Mesa 18 ausbilden.
  • Weiterhin Bezug nehmend auf die 5-10 sollen im Folgenden einige weitere optionale Aspekte beschrieben werden:
  • Das Anodengebiet 1062 kann eine Dotierstoffdosis im Bereich von 1*1012 cm-2 bis 1*1014 cm-2 oder im Bereich von 1*1012 cm-2 bis 2*1013 cm-2, oder im Bereich von 1*1013 cm-2 bis 5*1014 cm-2 aufweisen.
  • In den Dioden-Mesen 18 kann das erste Anodengebiet 1061 jeweils die gleiche Dotierstoffdosis, z. B im Bereich von 5*1012 cm-2 bis 1*1014 cm-2 aufweisen.
  • In den IGBT-Mesen 18 kann das Bodygebiet 102 jeweils die gleiche Dotierstoffdosis, z. B im Bereich von 5*1012 cm-2 bis 1*1014 cm-2 aufweisen.
  • In der vorliegenden Verwendung bezieht sich der Begriff der durchschnittlichen Dotierstoffkonzentration eines Halbleitergebiets auf die räumliche durchschnittliche Dotierstoffkonzentration, z. B. die Anzahl von Dotierstoffen geteilt durch das Volumen des Gebiets. In der vorliegenden Verwendung bezieht sich der Begriff des Dotierstoffes auf die längs der Vertikalrichtung Z integrierte Dotierstoffkonzentration.
  • Zum Beispiel liegt die durchschnittliche Dotierstoffkonzentration des zweiten Anodengebiets 1062 im Bereich von 50 % bis 1000 % der durchschnittlichen Dotierstoffkonzentration der ersten Anodengebiete 1061. Folglich kann die durchschnittliche Dotierstoffkonzentration des zweiten Anodengebiets 1062 im Vergleich zur durchschnittlichen Dotierstoffkonzentration der ersten Anodengebiete 1061 identisch, kleiner oder größer sein. Welche Variante gewählt wird, kann z. B. von der designierten Emittereffizienz des Diodenbereichs 1-22 abhängen. Zum Beispiel kann eine kleinere durchschnittliche Dotierstoffkonzentration des zweiten Anodengebiets 1062 geeignet sein, um die Emittereffizienz im Diodenbereich 1-22 zu begrenzen.
  • Ferner kann die durchschnittliche Dotierstoffkonzentration der ersten Anodengebiete 1061 im Vergleich zur durchschnittlichen Dotierstoffkonzentration der Bodygebiete 102 niedriger sein. Es wird hier angemerkt, dass direkt unter die Kontaktstöpsel 111 hochdotierte Kontaktgebiete platziert werden können, z.B. durch Implantation durch das Kontaktloch. Die Dotierstoffdosen und die durchschnittlichen Dotierstoffkonzentrationen der Bodygebiete 102 und der ersten und zweiten Anodengebiete 1061, 1062 werden ohne die Dotierung dieser hochdotierten Kontaktgebiete definiert.
  • Bei einer Ausführungsform erstreckt sich das Bodygebiet 102 des IGBT-Bereichs 1-21 im Vergleich zum zweiten Anodengebiet 1062 nicht so weit längs der Z-Richtung. Zum Beispiel erstreckt sich das zweite Anodengebiet 1062 unterhalb des vertikalen Niveaus der Grabenböden, wohingegen sich das Bodygebiet 102 nicht so weit längs der vertikalen Z-Richtung erstreckt. Zum Beispiel ist der durch das Bodygebiet 102 ausgebildete pn-Übergang 1021 oberhalb des vertikalen Niveaus der Grabenböden angeordnet, und ein durch das zweite Anodengebiet 1062 ausgebildeter pn-Übergang 1065 ist unterhalb des vertikalen Niveaus der Grabenböden angeordnet.
  • Bei einer Ausführungsform kann der IGBT-Bereich 1-21 sowohl die Sourcegräben 16 als auch die Steuergräben 14, z. B. abwechselnd längs der ersten Lateralrichtung X angeordnet, aufweisen. Der Diodenbereich 1-22 zum Beispiel weist nur Sourcegräben 16 auf. Die Sourcegrabenelektroden 161 können basierend auf zweiten Kontaktstöpseln 112 elektrisch mit dem ersten Lastanschluss 11 verbunden sein.
  • Bei einer Ausführungsform sind der IGBT-Bereich 1-21 und der Diodenbereich 1-22 streng voneinander separiert. Z. B. erstreckt sich hierzu das zweite Anodengebiet 1062 nicht oder nur unwesentlich in den IGBT-Bereich 1-21 (vgl. zum Beispiel 5, wo das zweite Anodengebiet 1062 zwar mit nicht mehr als einem der Sourcegebiete 101 des IGBT-Bereichs 1-21 überlappt, nicht aber mit einem Kanalgebiet des IGBT-Bereichs 1-21). Ferner kann vorgesehen sein, dass der Diodenbereich 1-22 keine IGBT-Mesa 17 aufweist (d. h. eine Mesa, die ein elektrisch mit dem ersten Lastanschluss 11 verbundenes Sourcegebiet 101 aufweist). Entsprechend lässt sich sicherstellen, dass die Dioden-Mesen 18 jeweils frei von einem elektrisch mit dem ersten Lastanschluss 11 verbundenen Gebiet des ersten Leitfähigkeitstyps sind. Es kann auch vorgesehen sein, dass der Diodenbereich 1-22 keinen Steuergraben 14 aufweist (d. h. einen Graben, der eine elektrisch mit dem Steueranschluss 13 verbundene Grabenelektrode aufweist).
  • Bei einer Ausführungsform überlappt das zweite Anodengebiet 1062 für wenigstens 10 % und für bis zu möglicherweise 100 % einer durch die Dioden-Mesen 18 im Diodenbereich 1-22 ausgebildeten horizontalen Schnittstellenfläche mit einem Abschnitt des darunter befindlichen Halbleiterkörpers 10. Das heißt, das zweite Anodengebiet 1062 kann sich entweder zusammenhängend und horizontal (z. B. längs der ersten und zweiten Lateralrichtung X und Y) durch den gesamten Diodenbereich 1-22 erstrecken, was eine 100 %-ige Überlappung mit der Schnittstellenfläche (vgl. 5) ergibt, oder das zweite Anodengebiet 1062 kann eine laterale Struktur aufweisen, die in Bezug auf 6-10 erläutert wird, was eine Überlappung von weniger als 100 % mit der Schnittstellenfläche ergibt. Entsprechend kann auch vorgesehen sein, dass das zweite Anodengebiet 1062 mit dem Diodenemittergebiet 104 für nicht mehr als 50 % der horizontalen Fläche des Diodenemittergebiets 104 überlappt. Durch Auslegen der lateralen Struktur des zweiten Anodengebiets 1062 lässt sich die Anodeneffizienz des RC-IGBT 1 einstellen.
  • Bezugnehmend nun auf die in 6 gezeigte Ausführungsform, ist das zweite Anodengebiet 1062 mit einer lateralen Struktur versehen. Zum Beispiel weist das zweite Anodengebiet 1062 zwei oder mehr längs der ersten Lateralrichtung X und/oder längs der zweiten Lateralrichtung Y voneinander beabstandete Anodenteilgebiete 1062-1, 1062-2 auf (oder, respektive, besteht aus diesen). Zum Beispiel weisen die Anodenteilgebiete 1062-1, 1062-2 jeweils eine Lateralerstreckung in der ersten Lateralerstreckung X im Bereich von einmal der Mesabreite bis zum 20fachen der Mesabreite auf, und die Distanz längs der ersten Lateralrichtung zwischen zwei benachbarten Anodenteilgebieten 1062-1, 1062-2 kann im Bereich vom Zweifachen der Mesabreite bis zum 40fachen der Mesabreite liegen. Ferner können die Anodenteilgebiete 1062-1, 1062-2 jeweils eine Lateralerstreckung in der zweiten Lateralerstreckung Y aufweisen, die der Lateralerstreckung des Grabens/der Gräben und der Mesa(s) entspricht, mit denen sie überlappen (alternativ dazu können die Anodenteilgebiete 1062-1, 1062-2 auch längs der zweiten Lateralrichtung Y strukturiert sein). Entsprechend können die zwei oder mehr Anodenteilgebiete 1062-1, 1062-2 jeweils eine Streifenkonfiguration aufweisen, wobei sich die betreffende Streifenkonfiguration parallel zu den Dioden-Mesen 18 (wie in 6 gezeigt) oder senkrecht dazu oder in einer anderen Horizontalrichtung erstreckt. Die zwei oder mehr Anodenteilgebiete 1062-1, 1062-2 können folglich jeweils eine erste Lateralerstreckung aufweisen, die wenigstens eine Breite einer der Dioden-Mesen 18 in der ersten Lateralrichtung X beträgt, und/oder eine dazu senkrechte zweite Lateralerstreckung, die wenigstens das Zweifache der ersten Lateralerstreckung beträgt. Ferner können die Anodenteilgebiete 1062-1, 1062-2 parallel zueinander angeordnet sein, wobei eine Mindestdistanz zwischen jeweils zweien der zwei oder mehr Anodenteilgebiete 1062-1, 1062-2 in einer zur betreffenden ersten Lateralerstreckung parallelen Richtung wenigstens die Dioden-Mesabreite WM beträgt.
  • Gemäß einer Ausführungsform stellen die zwei oder mehr Anodenteilgebiete 1062-1, 1062-2 eine niedrige Einschaltüberspannung des Diodenbereichs 1-22 bereit, da sie Löcher schnell injizieren können, ohne durch die Gräben 16 behindert zu werden. Andererseits können während des Dioden-Durchlasszustands (bei niedriger Spannung) die Elektronen den Halbleiterkörper 10 zum ersten Lastanschluss 11 hin durch das (optional niedriger dotierte und flachere durchgehende) erste Anodengebiet 1061 verlassen, so dass nicht zu viele Löcher injiziert werden.
  • Eine Variation der Ausführungsform von 6 ist in 7 gezeigt. Dort sind die Anodenteilgebiete 1062-1 bis 1062-3 mit einer respektiven kleineren ersten Lateralerstreckung versehen (die z. B. ungefähr 100 % bis 150 % der Mesabreite beträgt, z. B. so dass nur eine respektive Dioden-Mesa 18 bedeckt ist), und mit einer Distanz zueinander, die ungefähr das Zweifache der ersten Lateralerstreckung beträgt.
  • Es wird hier angemerkt, dass ein durch einen Übergang zwischen dem ersten Anodengebiet 1061 und dem Driftgebiet 100 ausgebildeter weiterer pn-Übergang 1064 verglichen mit dem pn-Übergang 1021 auf im Wesentlichen dem gleichen vertikalen Niveau angeordnet sein kann (d. h. oberhalb der Grabenböden), wobei die von den Anodenteilgebieten 1062-1 bis 1062-3 ausgebildeten pn-Übergänge 1065 auf einem tieferen Niveau, z. B. unterhalb der Grabenböden angeordnet sind. Jedoch können, wie durch den Unterschied zwischen 7 und 8 gezeigt, die ersten Anodengebiete 1061 im Diodenbereich 1-22 verglichen mit den Bodygebieten 102 wenigstens eines aus einer niedrigeren Dotierstoffkonzentration und einer niedrigeren Dotierstoffdosis aufweisen, was sich darin widerspiegeln kann, dass die weiteren pn-Übergänge 1064 auf einem höheren vertikalen Niveau verglichen mit dem vertikalen Niveau der pn-Übergänge 1021 im IGBT-Bereich 1-21 angeordnet sind. Zum Beispiel kann die Distanz DPN längs der Vertikalrichtung Z zwischen zwei pn-Übergängen 1021 und 1064 im Bereich von 0 µm bis 2 µm liegen.
  • Hier sei ferner anzumerken, dass das zweite Anodengebiet 1062 oder respektive jedes seiner Anodenteilgebiete 1062-1, ... elektrisch mit dem ersten Lastanschluss 11 verbunden ist.
  • Bezugnehmend nun auf 9 kann der Diodenbereich 1-22 bei einer Ausführungsform einige Steuergräben 14 aufweisen. In einem solchen Fall können die Steuergräben 14 im Diodenbereich 1-22 jeweils lateral von zwei der Dioden-Mesen 18 flankiert sein. Ferner können die Anodenteilgebiete 1062-1, ... so angeordnet sein, dass die Anodenteilgebiete 1062-1, ... jeweils mit einem betreffenden der Steuergräben 14 und wenigstens teilweise mit den benachbarten zu diesen benachbarten Dioden-Mesen 18 überlappen, wie in 9 gezeigt. Eine solche Struktur kann den Vorteil aufweisen, dass die Steuergräben 14 aus dem IGBT-Bereich 1-21 zum Diodenbereich 1-22 fortgeführt werden können, aber die Diodeneigenschaften des RC-IGBT 1 nicht (oder beinahe nicht) beeinflussen. Die Dichte der Steuergräben 14 im Diodenbereich 1-22 kann gleich sein wie im IGBT-Bereich 1-21 oder verschieden, z. B. kleiner.
  • Bezugnehmend auf 10 kann, bei einer Ausführungsform, der RC-IGBT 1 ferner in jeder oder einigen der Dioden-Mesen 18 im Diodenbereich 1-22 ein Barrierengebiet 105 des ersten Leitfähigkeitstyps unterhalb der und in Kontakt mit den ersten Diodenbereichen 1061 oder unterhalb und versetzt von ersten Anodengebieten 1061 längs der Vertikalrichtung Z aufweisen. Die Barrierengebiete 105 können eine Dotierstoffkonzentration von wenigstens 100 Mal höher verglichen mit der Dotierstoffkonzentration des Driftgebiets 100 aufweisen. Zum Beispiel sind die Barrierengebiete 105 so angeordnet, dass sie nicht mit dem zweiten Anodengebiet 1062 oder respektive einem seiner Anodenteilgebiete 1062-1, ... überlappen. Zum Beispiel terminiert die Erstreckung der Barrierengebiete 105 jeweils längs der Vertikalrichtung Z innerhalb der betreffenden Dioden-Mesa 18; d. h. keines der Barrierengebiete 105 erstreckt sich weiter längs der Vertikalrichtung Z als die Grabenböden. Entsprechend können die ersten Anodengebiete 1061 oder ein Subset derselben mit dem Driftgebiet 100 über ein betreffendes der Barrierengebiete 105 gekoppelt sein. Barrierengebiete 105 können auch in einer oder mehreren der IGBT-Mesen 17 im IGBT-Bereich 1-21 implementiert sein.
  • Die Barrierengebiete 105 können die Reduzierung der Emittereffizienz des ersten Anodengebiets 1061 ermöglichen und somit eine Reduzierung der Schaltverluste.
  • Statt Kontaktstöpseln 111 können auch planare Kontakte verwendet werden, um die elektrische Verbindung zwischen den IGBT- und Dioden-Mesen 17, 18 und dem ersten Lastanschluss 11 einzurichten.
  • Dargelegt wird hierin auch ein Verfahren zum Herstellen eines RC-IGBT. Bei einer Ausführungsform umfasst das Verfahren: Bereitstellen eines eine erste Seite und eine zweite Seite aufweisenden Halbleiterkörpers; Ausbilden eines aktiven Gebiets mit einem IGBT-Bereich und einem Diodenbereich; Ausbilden eines ersten Lastanschlusses an der ersten Seite und eines zweiten Lastanschlusses an der zweiten Seite; Ausbilden mehrerer Steuergräben und mehrerer Sourcegräben, wobei die mehreren Gräben parallel zueinander längs einer ersten Lateralrichtung und sich längs einer Vertikalrichtung in den Halbleiterkörper erstreckend angeordnet sind, wobei sich die mehreren Sourcegräben sowohl in den IGBT-Bereich als auch den Diodenbereich erstrecken; Ausbilden mehrerer IGBT-Mesen und mehrerer Dioden-Mesen im Halbleiterkörper, wobei die Mesen längs der ersten Lateralrichtung durch zwei betreffende der mehreren Gräben lateral eingegrenzt sind. Die IGBT-Mesen weisen jeweils auf: ein elektrisch mit dem ersten Lastanschluss verbundenes Sourcegebiet eines ersten Leitfähigkeitstyps, und ein elektrisch mit dem ersten Lastanschluss verbundenes und das Sourcegebiet von einem anderen Gebiet des ersten Leitfähigkeitstyps des RC-IGBT isolierendes Bodygebiet eines zweiten Leitfähigkeitstyps. Die Dioden-Mesen weisen jeweils auf: ein mit dem ersten Lastanschluss elektrisch verbundenes erstes Anodengebiet des zweiten Leitfähigkeitstyps. Das Verfahren umfasst ferner: Ausbilden, im Halbleiterkörper und an der zweiten Seite, sowohl eines Diodenemittergebiets des ersten Leitfähigkeitstyps, das einen Teil des Diodenbereichs ausbildet und eine Lateralerstreckung in der ersten Lateralrichtung aufweist, die wenigstens 50 % der Driftgebietdicke oder wenigstens 50 % der Halbleiterkörperdicke beträgt; als auch eines IGBT-Emittergebiets des zweiten Leitfähigkeitstyps, das einen Teil des IGBT-Bereichs ausbildet und eine Lateralerstreckung in der ersten Lateralrichtung aufweist, die wenigstens 70 % der Driftgebietdicke oder wenigstens 70 % der Halbleiterkörperdicke beträgt. Das Verfahren umfasst ferner ein Ausbilden, im Diodenbereich, eines mit dem ersten Lastanschluss elektrisch verbundenen zweiten Anodengebiets des zweiten Leitfähigkeitstyps. Das zweite Anodengebiet erstreckt sich, verglichen mit den Gräben im Diodenbereich, tiefer längs der Vertikalrichtung. Das zweite Anodengebiet überlappt mit dem Diodenemittergebiet für wenigstens 5 % der horizontalen Fläche des Di odenemittergebi ets.
  • Ausführungsformen des RC-IGBT-Herstellungsverfahrens entsprechen den oben dargelegten Ausführungsformen des RC-IGBT 1.
  • Zum Beispiel kann das Ausbilden der ersten Anodengebiete 1061 und des zweiten Anodengebiets 1062 oder respektive seiner Anodenteilgebiete 1062-1,... umfassen, wenigstens einen Implantationsprozessierungsschritt auszuführen. Der wenigstens eine Implantationsprozessierungsschritt kann einen maskierten Implantationsprozessierungsschritt umfassen.
  • Gemäß einer ersten Variante wird ein niederenergetischer Implantationsprozessierungsschritt (z. B. mit einer Implantationsenergie im Bereich von 25 keV bis 150 keV) ausgeführt. Die implantierten Dotierstoffe können einem (z. B. tiefen) Eindiffusionsprozessierungsschritt unterzogen werden, um das zweite Anodengebiet 1062 oder respektive seine Anodenteilgebiete 1062-1,... auszubilden. Anschließend können ein weiterer Implantationsprozessierungsschritt und/oder ein weiterer Eindiffusionsprozessierungsschritt ausgeführt werden, um die ersten Anodengebiete 1061 auszubilden.
  • Gemäß einer zweiten Variante wird ein hochenergetischer Implantationsprozessierungsschritt (z. B. mit einer Implantationsenergie von über 300 keV oder über 600 keV) ausgeführt, z. B so, dass sich die implantierten Dotierstoffe auf einen ziemlich tiefen vertikalen Niveau ansammeln, z. B. auf einem der halben Grabentiefe entsprechenden Niveau. Dadurch kann ein Ausführen eines tiefen Eindiffusionsprozessierungsschrittes entfallen.
  • Die Dotierstoffdosis des zweiten Anodengebiets 1062 oder respektive seiner Anodenteilgebiete 1062-1,... kann im Bereich von 1*1012 cm-2 bis 1*1014 cm-2 oder im Bereich von 1*1012 cm-2 bis 2*1013 cm-2 liegen, z.B. falls die zweite Variante (hochenergetische Implantation) gewählt wird. Zum Beispiel liegt, im Fall der zweiten Variante, die Implantationsdosis für den hochenergetischen Implantationsprozessierungsschritt zum Ausbilden des zweiten Anodengebiets 1062 (oder respektive seiner Anodenteilgebiete 1062-1,...) im Bereich von 20 % bis 200 % der zum Ausbilden des ersten Anodengebiets 1061 gewählten Implantationsdosis.
  • Die Dotierstoffdosis des zweiten Anodengebiets 1062 oder respektive seiner Anodenteilgebiete 1062-1,... kann im Bereich von 1*1011 cm-2 bis 5*1014 cm-2 liegen, z. B. falls die erste Variante (niederenergetische Implantation und tiefe Eindiffusion) gewählt wird. Zum Beispiel ist, im Fall der ersten Variante, die Implantationsdosis für den niederenergetischen Implantationsprozessierungsschritt zum Ausbilden des zweiten Anodengebiets 1062 (oder respektive seiner Anodenteilgebiete 1062-1,...) größer als die zum Ausbilden des ersten Anodengebiets 1061 gewählte Dosis.
  • Vorstehend wurden einen RC-IGBT betreffende Ausführungsformen und entsprechende Prozessierungsverfahren erläutert. Zum Beispiel basieren diese RC-IGBTs auf Silizium (Si). Entsprechend kann ein monokristallines Halbleitergebiet oder eine monokristalline Halbleiterschicht, z. B. der Halbleiterkörper 10 und dessen Gebiete/Zonen, z. B. Gebiete usw., ein monokristallines Si-Gebiet oder eine monokristalline Si-Schicht sein. Bei anderen Ausführungsformen kann polykristallines oder amorphes Silizium eingesetzt werden. Zum Beispiel beziehen sich die oben beschriebenen Werte der Dotierstoffkonzentrationen und Dotierstoffdosen auf Ausführungsformen, in denen Si als Material des Halbleiterkörpers 10 gewählt wird.
  • Es versteht sich jedoch, dass der Halbleiterkörper 10 und dessen Gebiete/Zonen aus jedem beliebigen für die Herstellung eines Halbleiterbauelements geeigneten Halbleitermaterial hergestellt sein können. Beispiele für solche Materialien umfassen, ohne darauf beschränkt zu sein, elementare Halbleitermaterialien wie Silicium (Si) oder Germanium (Ge), Gruppe-IV-Verbundhalbleitermaterialien wie Siliziumcarbid (SiC) oder Silizium-Germanium (SiGe), binäre, ternäre oder quaternäre III-V-Halbleitermaterialien wie Galliumnitrid (GaN), Galliumarsenid (GaAs), Aluminiumgalliumnitrid (AlGaN) und Aluminiumindiumnitrid (AlInN). Für Leistungshalbleiterschalteranwendungen werden derzeit vor allem Si-, SiC-, GaAs- und GaN-Materialien verwendet.
  • Zum Beispiel müssen, für Ausführungsformen, in denen SiC als Material des Halbleiterkörpers 10 gewählt wird, die oben beschriebenen Werte der Dotierstoffkonzentrationen und Dotierstoffdosen möglicherweise angepasst werden. Z. B. werden, verglichen mit den oben beschriebenen Werten der Dosen und Konzentrationen, im Fall von SiC die Dotierstoffkonzentrationen um einen Faktor von zehn oder einen Faktor von 100 erhöht und die Dotierstoffdosen werden um einen Faktor zwischen drei und zehn erhöht.
  • Räumlich relative Begriffe wie etwa „unter“, „unterhalb“, „unterer“, „über“, „oberer“ und dergleichen werden zur Erleichterung der Beschreibung verwendet, um die Positionierung eines Elementes bezüglich eines zweiten Elementes zu erläutern. Diese Begriffe sollen verschiedene Orientierungen des betreffenden Bauelements einschließen und auch andere Orientierungen als die in den Figuren gezeigten. Weiterhin werden auch Begriffe wie „erste/r/s“, „zweite/r/s“ und dergleichen verwendet, um verschiedene Elemente, Gebiete, Bereiche usw. zu beschreiben und sollen ebenfalls nicht einschränkend wirken. Gleiche Begriffe beziehen sich in der Beschreibung durchweg auf gleiche Elemente.
  • In der vorliegenden Verwendung sind die Begriffe „mit“, „enthaltend“, „einschließlich“, „umfassend“, „aufweisend“ und dergleichen offene Begriffe, die das Vorhandensein angegebener Elemente oder Merkmale anzeigen, aber zusätzliche Elemente oder Merkmale nicht ausschließen.
  • Angesichts der oben beschriebenen Breite von Variationen und Anwendungen versteht es sich, dass die vorliegende Erfindung weder durch die vorstehende Beschreibung, noch durch die begleitenden Zeichnungen eingeschränkt wird. Vielmehr wird die vorliegende Erfindung nur durch die folgenden Ansprüche und ihre rechtlichen Entsprechungen eingeschränkt.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
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    • DE 102020107277 [0033]

Claims (20)

  1. RC-IGBT (1), aufweisend: - ein aktives Gebiet (1-2) mit einem IGBT-Bereich (1-21) und einem Diodenbereich (1-22); - einen eine erste Seite (110) und eine zweite Seite (120) aufweisenden Halbleiterkörper (10); - einen ersten Lastanschluss (11) an der ersten Seite (110) und einen zweiten Lastanschluss (12) an der zweiten Seite (120); - mehrere Steuergräben (14) und mehrere Sourcegräben (16), wobei die mehreren Gräben (14, 16) parallel zueinander längs einer ersten Lateralrichtung (X) und sich längs einer Vertikalrichtung (Z) in den Halbleiterkörper (10) erstreckend angeordnet sind, wobei die mehreren Sourcegräben (16) sich sowohl in den IGBT-Bereich (1-21) als auch in den Diodenbereich (1-22) erstrecken; - mehrere IGBT-Mesen (17) und mehrere Dioden-Mesen (18) im Halbleiterkörper (10), wobei die Mesen (17, 18) längs der ersten Lateralrichtung (X) durch zwei betreffende der mehreren Gräben (14, 16) lateral eingegrenzt sind, wobei o die IGBT-Mesen (17) jeweils aufweisen: ■ ein elektrisch mit dem ersten Lastanschluss (11) verbundenes Sourcegebiet (101) eines ersten Leitfähigkeitstyps, und ■ ein elektrisch mit dem ersten Lastanschluss (11) verbundenes und das Sourcegebiet (101) von einem anderen Gebiet (100) des ersten Leitfähigkeitstyps des RC-IGBT (1) isolierendes Bodygebiet (102) eines zweiten Leitfähigkeitstyps; o wobei die Dioden-Mesen (18) jeweils aufweisen: ■ ein mit dem ersten Lastanschluss (11) elektrisch verbundenes erstes Anodengebiet (1061) des zweiten Leitfähigkeitstyps; - im Halbleiterkörper (10) und an der zweiten Seite (120), sowohl o ein Diodenemittergebiet (104) des ersten Leitfähigkeitstyps, das einen Teil des Diodenbereichs (1-22) ausbildet und eine Lateralerstreckung in der ersten Lateralrichtung (X) aufweist, die wenigstens 50 % der Driftgebietdicke oder wenigstens 50 % der Halbleiterkörperdicke (d) beträgt; als auch o ein IGBT-Emittergebiet (103) des zweiten Leitfähigkeitstyps, das einen Teil des IGBT-Bereichs (1-21) ausbildet und eine Lateralerstreckung in der ersten Lateralrichtung (X) aufweist, die wenigstens 70% der Driftgebietdicke oder wenigstens 70% der Halbleiterkörperdicke (d) beträgt; und - im Diodenbereich (1-22), ein mit dem ersten Lastanschluss (11) elektrisch verbundenes zweites Anodengebiet (1062) des zweiten Leitfähigkeitstyps, wobei das zweite Anodengebiet (1062) o sich, verglichen mit den Gräben (14, 16) im Diodenbereich (1-22), tiefer längs der Vertikalrichtung (Z) erstreckt; und o mit dem Diodenemittergebiet (104) für wenigstens 5 % der horizontalen Fläche des Diodenemittergebiets (104) überlappt.
  2. RC-IGBT (1) nach Anspruch 1, wobei das zweite Anodengebiet (1062) mit dem Diodenemittergebiet (104) für nicht mehr als 50 % der horizontalen Fläche des Diodenemittergebiets (104) überlappt.
  3. RC-IGBT (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei das zweite Anodengebiet (1062) zwei oder mehr längs der ersten Lateralrichtung (X) und/oder längs der zweiten Lateralrichtung (Y) voneinander beabstandete Anodenteilgebiete (1062-1, 1062-2) aufweist.
  4. RC-IGBT (1) nach Anspruch 3, wobei die zwei oder mehr Anodenteilgebiete (1062-1, 1062-2) jeweils eine Streifenkonfiguration aufweisen.
  5. RC-IGBT (1) nach Anspruch 4, wobei sich die betreffende Streifenkonfiguration parallel zu den Dioden-Mesen (18) oder senkrecht dazu erstreckt.
  6. RC-IGBT (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 3 bis 5, wobei die zwei oder mehr Anodenteilgebiete (1062-1, 1062-2) jeweils aufweisen: - eine erste Lateralerstreckung, die wenigstens eine Breite einer der Dioden-Mesen (18) in der ersten Lateralrichtung (X) beträgt; und - eine dazu senkrechte zweite Lateralerstreckung, die wenigstens das Zweifache der ersten Lateralerstreckung beträgt.
  7. RC-IGBT (1) nach Anspruch 6, wobei die Anodenteilgebiete (1062-1, 1062-2) parallel zueinander angeordnet sind, und wobei eine Mindestdistanz zwischen jeweils zweien der zwei oder mehr Anodenteilgebiete (1062-1, 1062-2) in einer zur betreffenden ersten Lateralerstreckung parallelen Richtung wenigstens die Dioden-Mesabreite beträgt.
  8. RC-IGBT (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das zweite Anodengebiet (1062) für wenigstens 10 % einer durch die Dioden-Mesen (18) im Diodenbereich (1-22) ausgebildeten horizontalen Schnittstellenfläche mit einem Abschnitt des darunter befindlichen Halbleiterkörpers (10) überlappt.
  9. RC-IGBT (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner aufweisend, wenigstens jeweils in einigen der Dioden-Mesen (18) im Diodenbereich (1-22), ein Barrierengebiet (105) des ersten Leitfähigkeitstyps unterhalb der ersten Anodengebiete (1061), das verglichen mit einer Dotierstoffkonzentration eines Driftgebiets (100) des RC-IGBT (1) eine Dotierstoffkonzentration von wenigstens 100 Mal höher aufweist.
  10. RC-IGBT (1) nach Anspruch 9, wobei die Barrierengebiete (105) so angeordnet sind, dass sie nicht mit dem zweiten Anodengebiet (1062) überlappen.
  11. RC-IGBT (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die durchschnittliche Dotierstoffkonzentration des zweiten Anodengebiets (1062) im Bereich von 50 % bis 1000 % der durchschnittlichen Dotierstoffkonzentration der ersten Anodengebiete (1061) liegt.
  12. RC-IGBT (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die durchschnittliche Dotierstoffkonzentration der ersten Anodengebiete (1061) im Vergleich zur durchschnittlichen Dotierstoffkonzentration der Bodygebiete (102) niedriger ist.
  13. RC-IGBT (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Diodenbereich (1-22) keine IGBT-Mesa (17) aufweist.
  14. RC-IGBT (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Diodenbereich (1-22) keinen Steuergraben (14) aufweist.
  15. RC-IGBT (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Steuergräben (14) jeweils eine Steuerelektrode (141) aufweisen, die zum Steuern eines Laststroms in der dem betreffenden Steuergraben (14) benachbart angeordneten IGBT-Mesa (17) ausgelegt ist.
  16. RC-IGBT (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Sourcegräben (16) jeweils eine elektrisch mit dem ersten Lastanschluss (11) verbundene Sourcegrabenelektrode (161) aufweisen.
  17. RC-IGBT (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Dioden-Mesen (18) jeweils frei von einem elektrisch mit dem ersten Lastanschluss (11) verbundenen Gebiet des ersten Leitfähigkeitstyps sind.
  18. RC-IGBT (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Diodenbereich (1-22) eine Lateralerstreckung längs der ersten Lateralrichtung (X) aufweist, die wenigstens die Dicke des Driftgebiets (100) in der Vertikalrichtung (Z) oder wenigstens die Dicke (d) des Halbleiterkörpers in der Vertikalrichtung (Z) beträgt, und/oder wobei der Diodenbereich (1-22) eine Lateralerstreckung längs der zweiten Lateralrichtung (Y) aufweist, die wenigstens die Driftgebietdicke oder wenigstens die Halbleiterkörperdicke (d) beträgt.
  19. Verfahren zum Herstellen eines RC-IGBT (1), umfassend: - Bereitstellen eines eine erste Seite (110) und eine zweite Seite (120) aufweisenden Halbleiterkörpers (10); - Ausbilden eines aktiven Gebiets (1-2) mit einem IGBT-Bereich (1-21) und einem Diodenbereich (1-22); - Ausbilden eines ersten Lastanschlusses (11) an der ersten Seite (110) und eines zweiten Lastanschlusses (12) an der zweiten Seite (120); - Ausbilden mehrerer Steuergräben (14) und mehrerer Sourcegräben (16), wobei die mehreren Gräben (14, 16) parallel zueinander längs einer ersten Lateralrichtung (X) und sich längs einer Vertikalrichtung (Z) in den Halbleiterkörper (10) erstreckend angeordnet sind, wobei die mehreren Sourcegräben (16) sich sowohl in den IGBT-Bereich (1-21) als auch in den Diodenbereich (1-22) erstrecken; - Ausbilden mehrerer IGBT-Mesen (17) und mehrerer Dioden-Mesen (18) im Halbleiterkörper (10), wobei die Mesen (17, 18) längs der ersten Lateralrichtung (X) durch zwei betreffende der mehreren Gräben (14, 16) lateral eingegrenzt sind, wobei o die IGBT-Mesen (17) jeweils aufweisen: ■ ein elektrisch mit dem ersten Lastanschluss (11) verbundenes Sourcegebiet (101) eines ersten Leitfähigkeitstyps, und ■ ein elektrisch mit dem ersten Lastanschluss (11) verbundenes und das Sourcegebiet (101) von einem anderen Gebiet (100) des ersten Leitfähigkeitstyps des RC-IGBT (1) isolierendes Bodygebiet (102) eines zweiten Leitfähigkeitstyps; o die Dioden-Mesen (18) jeweils aufweisen: ■ ein mit dem ersten Lastanschluss (11) elektrisch verbundenes erstes Anodengebiet (1061) des zweiten Leitfähigkeitstyps; - Ausbilden, im Halbleiterkörper (10) und an der zweiten Seite (120), sowohl o eines Diodenemittergebiets (104) des ersten Leitfähigkeitstyps, das einen Teil des Diodenbereichs (1-22) ausbildet und eine Lateralerstreckung in der ersten Lateralrichtung (X) aufweist, die wenigstens 50 % der Driftgebietdicke oder wenigstens 50 % der Halbleiterkörperdicke (d) beträgt; als auch o eines IGBT-Emittergebiets (103) des zweiten Leitfähigkeitstyps, das einen Teil des IGBT-Bereichs (1-21) ausbildet und eine Lateralerstreckung in der ersten Lateralrichtung (X) aufweist, die wenigstens 70% der Driftgebietdicke oder wenigstens 70% der Halbleiterkörperdicke (d) beträgt; und - Ausbilden, im Diodenbereich (1-22), eines mit dem ersten Lastanschluss (11) elektrisch verbundenen zweiten Anodengebiets (1062) des zweiten Leitfähigkeitstyps, wobei das zweite Anodengebiet (1062) o sich, verglichen mit den Gräben (14, 16) im Diodenbereich (1-22), tiefer längs der Vertikalrichtung (Z) erstreckt; und o mit dem Diodenemittergebiet (104) für wenigstens 5 % der horizontalen Fläche des Diodenemittergebiets (104) überlappt.
  20. Verfahren nach Anspruch 19, wobei das Ausbilden des zweiten Anodengebiets (1062) umfasst, einen Implantationsprozessierungsschritt auszuführen.
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