DE102021114434A1 - RC-IGBT Verfahren zur Herstellung eines RC IGBTs - Google Patents

RC-IGBT Verfahren zur Herstellung eines RC IGBTs Download PDF

Info

Publication number
DE102021114434A1
DE102021114434A1 DE102021114434.5A DE102021114434A DE102021114434A1 DE 102021114434 A1 DE102021114434 A1 DE 102021114434A1 DE 102021114434 A DE102021114434 A DE 102021114434A DE 102021114434 A1 DE102021114434 A1 DE 102021114434A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
igbt
region
control
diode
trench
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
DE102021114434.5A
Other languages
English (en)
Other versions
DE102021114434B4 (de
Inventor
Frank Pfirsch
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Infineon Technologies AG
Original Assignee
Infineon Technologies AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Infineon Technologies AG filed Critical Infineon Technologies AG
Priority to DE102021114434.5A priority Critical patent/DE102021114434B4/de
Priority to CN202210619880.5A priority patent/CN115440801A/zh
Priority to US17/831,597 priority patent/US20220392892A1/en
Publication of DE102021114434A1 publication Critical patent/DE102021114434A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE102021114434B4 publication Critical patent/DE102021114434B4/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/02—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers
    • H01L27/04—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body
    • H01L27/06—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body including a plurality of individual components in a non-repetitive configuration
    • H01L27/0611—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body including a plurality of individual components in a non-repetitive configuration integrated circuits having a two-dimensional layout of components without a common active region
    • H01L27/0641—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body including a plurality of individual components in a non-repetitive configuration integrated circuits having a two-dimensional layout of components without a common active region without components of the field effect type
    • H01L27/0647—Bipolar transistors in combination with diodes, or capacitors, or resistors, e.g. vertical bipolar transistor and bipolar lateral transistor and resistor
    • H01L27/0652—Vertical bipolar transistor in combination with diodes, or capacitors, or resistors
    • H01L27/0664—Vertical bipolar transistor in combination with diodes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/06—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions
    • H01L29/0684—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions characterised by the shape, relative sizes or dispositions of the semiconductor regions or junctions between the regions
    • H01L29/0692—Surface layout
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/02—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers
    • H01L27/04—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body
    • H01L27/06—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body including a plurality of individual components in a non-repetitive configuration
    • H01L27/07—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body including a plurality of individual components in a non-repetitive configuration the components having an active region in common
    • H01L27/0705—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body including a plurality of individual components in a non-repetitive configuration the components having an active region in common comprising components of the field effect type
    • H01L27/0727—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body including a plurality of individual components in a non-repetitive configuration the components having an active region in common comprising components of the field effect type in combination with diodes, or capacitors or resistors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
    • H01L21/77—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate
    • H01L21/78—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate with subsequent division of the substrate into plural individual devices
    • H01L21/82—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate with subsequent division of the substrate into plural individual devices to produce devices, e.g. integrated circuits, each consisting of a plurality of components
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/06—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions
    • H01L29/0684—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions characterised by the shape, relative sizes or dispositions of the semiconductor regions or junctions between the regions
    • H01L29/0692—Surface layout
    • H01L29/0696—Surface layout of cellular field-effect devices, e.g. multicellular DMOS transistors or IGBTs
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/40—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/401—Multistep manufacturing processes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/40—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/41—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape, relative sizes or dispositions
    • H01L29/423—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape, relative sizes or dispositions not carrying the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/42312—Gate electrodes for field effect devices
    • H01L29/42316—Gate electrodes for field effect devices for field-effect transistors
    • H01L29/4232—Gate electrodes for field effect devices for field-effect transistors with insulated gate
    • H01L29/42356—Disposition, e.g. buried gate electrode
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66007—Multistep manufacturing processes
    • H01L29/66075—Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials
    • H01L29/66083—Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials the devices being controllable only by variation of the electric current supplied or the electric potential applied, to one or more of the electrodes carrying the current to be rectified, amplified, oscillated or switched, e.g. two-terminal devices
    • H01L29/6609—Diodes
    • H01L29/66136—PN junction diodes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66007—Multistep manufacturing processes
    • H01L29/66075—Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials
    • H01L29/66227—Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials the devices being controllable only by the electric current supplied or the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched, e.g. three-terminal devices
    • H01L29/66234—Bipolar junction transistors [BJT]
    • H01L29/66325—Bipolar junction transistors [BJT] controlled by field-effect, e.g. insulated gate bipolar transistors [IGBT]
    • H01L29/66333—Vertical insulated gate bipolar transistors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66007—Multistep manufacturing processes
    • H01L29/66075—Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials
    • H01L29/66227—Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials the devices being controllable only by the electric current supplied or the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched, e.g. three-terminal devices
    • H01L29/66234—Bipolar junction transistors [BJT]
    • H01L29/66325—Bipolar junction transistors [BJT] controlled by field-effect, e.g. insulated gate bipolar transistors [IGBT]
    • H01L29/66333—Vertical insulated gate bipolar transistors
    • H01L29/66348—Vertical insulated gate bipolar transistors with a recessed gate
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/70—Bipolar devices
    • H01L29/72—Transistor-type devices, i.e. able to continuously respond to applied control signals
    • H01L29/739—Transistor-type devices, i.e. able to continuously respond to applied control signals controlled by field-effect, e.g. bipolar static induction transistors [BSIT]
    • H01L29/7393—Insulated gate bipolar mode transistors, i.e. IGBT; IGT; COMFET
    • H01L29/7395—Vertical transistors, e.g. vertical IGBT
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/70—Bipolar devices
    • H01L29/72—Transistor-type devices, i.e. able to continuously respond to applied control signals
    • H01L29/739—Transistor-type devices, i.e. able to continuously respond to applied control signals controlled by field-effect, e.g. bipolar static induction transistors [BSIT]
    • H01L29/7393—Insulated gate bipolar mode transistors, i.e. IGBT; IGT; COMFET
    • H01L29/7395—Vertical transistors, e.g. vertical IGBT
    • H01L29/7396—Vertical transistors, e.g. vertical IGBT with a non planar surface, e.g. with a non planar gate or with a trench or recess or pillar in the surface of the emitter, base or collector region for improving current density or short circuiting the emitter and base regions
    • H01L29/7397—Vertical transistors, e.g. vertical IGBT with a non planar surface, e.g. with a non planar gate or with a trench or recess or pillar in the surface of the emitter, base or collector region for improving current density or short circuiting the emitter and base regions and a gate structure lying on a slanted or vertical surface or formed in a groove, e.g. trench gate IGBT
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/70—Bipolar devices
    • H01L29/72—Transistor-type devices, i.e. able to continuously respond to applied control signals
    • H01L29/739—Transistor-type devices, i.e. able to continuously respond to applied control signals controlled by field-effect, e.g. bipolar static induction transistors [BSIT]
    • H01L29/7393—Insulated gate bipolar mode transistors, i.e. IGBT; IGT; COMFET
    • H01L29/7395—Vertical transistors, e.g. vertical IGBT
    • H01L29/7398—Vertical transistors, e.g. vertical IGBT with both emitter and collector contacts in the same substrate side
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/06—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions
    • H01L29/08—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions with semiconductor regions connected to an electrode carrying current to be rectified, amplified or switched and such electrode being part of a semiconductor device which comprises three or more electrodes
    • H01L29/083—Anode or cathode regions of thyristors or gated bipolar-mode devices
    • H01L29/0834—Anode regions of thyristors or gated bipolar-mode devices, e.g. supplementary regions surrounding anode regions
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/06—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions
    • H01L29/10—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions with semiconductor regions connected to an electrode not carrying current to be rectified, amplified or switched and such electrode being part of a semiconductor device which comprises three or more electrodes
    • H01L29/1095—Body region, i.e. base region, of DMOS transistors or IGBTs
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/40—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/402—Field plates
    • H01L29/407—Recessed field plates, e.g. trench field plates, buried field plates
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/40—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/41—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape, relative sizes or dispositions
    • H01L29/417—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape, relative sizes or dispositions carrying the current to be rectified, amplified or switched
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/86—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable only by variation of the electric current supplied, or only the electric potential applied, to one or more of the electrodes carrying the current to be rectified, amplified, oscillated or switched
    • H01L29/861—Diodes
    • H01L29/8613—Mesa PN junction diodes

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)

Abstract

Ein RC-IGBT (1) umfasst: ein aktives Gebiet (1-2) mit einem IGBT-Bereich (1-21) und, getrennt von dem IGBT-Bereich (1-21), einem Diodenbereich (1-22); einen Halbleiterkörper (10), der Teil des aktiven Gebiets (1-2) bildet und eine erste Seite (110) und eine zweite Seite (120) aufweist; einen ersten Lastanschluss (11) an der ersten Seite (110) und einen zweiten Lastanschluss (12) an der zweiten Seite (120); einen Steueranschluss (13) an der ersten Seite (110), wobei der Steueranschluss (13) von dem Halbleiterkörper (10) elektrisch isoliert ist und einen Steueranschlussfinger (132) umfasst, der sich im aktiven Gebiet (1-2) lateral mit dem Diodenbereich (1-22) überlappt. Der RC-IGBT umfasst ferner mehrere Steuergräben (14), die sich entlang einer Vertikalrichtung (Z) in den Halbleiterkörper (10) erstrecken. Jeder Steuergraben (14) weist eine Steuergrabenelektrode (141) auf, die mit dem Steueranschluss (13) elektrisch verbunden ist und dazu konfiguriert ist, einen Laststrom zwischen dem ersten Lastanschluss (11) und dem zweiten Lastanschluss (12) in dem IGBT-Bereich (1-21) zu steuern. Mindestens einer der mehreren Steuergräben (14) erstreckt sich sowohl in den IGBT-Bereich (1-21) als auch den Diodenbereich (1-22). Die elektrische Verbindung zwischen der Steuergrabenelektrode (141) des mindestens einen Steuergrabens (14) und dem Steueranschluss (13) wird mindestens basierend auf einem elektrisch leitenden Glied (131), das in dem Diodenbereich (1-22) in Kontakt mit dem Steueranschlussfinger (132) angeordnet ist, hergestellt.

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Schrift bezieht sich auf Ausführungsformen eines RC-IGBTs und auf Ausführungsformen eines Verfahrens zur Herstellung eines RC-IGBTs.
  • HINTERGRUND
  • Viele Funktionen moderner Vorrichtungen in Kraftfahrzeug-, Verbraucher- und Industrieanwendungen, wie etwa die Umwandlung von elektrischer Energie und das Antreiben eines Elektromotors oder einer elektrischen Maschine, sind auf Leistungshalbleiterschalter angewiesen. Zum Beispiel sind Bipolartransistoren mit isoliertem Gate (IGBTs, Insulated Gate Bipolar Transistors), Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistoren (MOSFETs, Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistors) und Dioden, um nur einige zu nennen, für verschiedene Anwendungen verwendet worden, einschließlich Schaltern in Stromversorgungen und Leistungswandlern, aber nicht darauf beschränkt.
  • Eine Leistungshalbleitervorrichtung umfasst in der Regel einen Halbleiterkörper, der dazu konfiguriert ist, einen Vorwärtslaststrom entlang einem Laststrompfad zwischen zwei Lastanschlüssen der Vorrichtung zu leiten.
  • Ferner kann im Fall einer steuerbaren Leistungshalbleitervorrichtung, zum Beispiel eines Transistors, der Laststrompfad mittels einer isolierten Elektrode, die gemeinhin als Gate-Elektrode bezeichnet wird, gesteuert werden. Zum Beispiel kann die Steuergrabenelektrode bei Empfangen eines entsprechenden Steuersignals, zum Beispiel von einer Treibereinheit, die Leistungshalbleitervorrichtung in einen vorwärts leitenden Zustand oder einen sperrenden Zustand versetzen. In manchen Fällen kann die Gate-Elektrode innerhalb eines Grabens des Leistungshalbleiterschalters enthalten sein, wobei der Graben zum Beispiel eine Streifenkonfiguration oder eine Nadelkonfiguration aufweisen kann.
  • Manche Leistungshalbleitervorrichtungen stellen ferner eine Rückwärtsleitfähigkeit bereit; während eines rückwärts leitenden Zustands leitet die Leistungshalbleitervorrichtung einen Rückwärtslaststrom. Solche Vorrichtungen können so konzipiert sein, dass die Vorwärtslaststromfähigkeit (hinsichtlich Größe) der Rückwärtslaststromfähigkeit im Wesentlichen entspricht.
  • Eine typische Vorrichtung, die sowohl Vorwärts- als auch Rückwärtslaststromfähigkeit bereitstellt, ist der rückwärts leitende (RC, reverse conducting) IGBT. In der Regel ist für einen RC-IGBT der vorwärts leitende Zustand z. B. mittels Bereitstellung eines entsprechenden Signals für die Gate-Elektroden steuerbar, und der rückwärts leitende Zustand ist in der Regel nicht steuerbar, aber der RC-IGBT nimmt automatisch den rückwärts leitenden Zustand ein, wenn aufgrund einer oder mehrerer Diodenstrukturen in dem RC-IGBT eine Rückwärtsspannung an den Lastanschlüssen vorliegt.
  • Es ist natürlich möglich, eine Rückwärtsstromfähigkeit mittels einer separaten Diode, zum Beispiel einer antiparallel zu einem regelmäßigen IGBT (keine Rückwärtsleitung) geschalteten Diode, bereitzustellen.
  • Die hier beschriebenen Ausführungsformen betreffen jedoch die Variante, bei der sowohl die IGBT-Struktur als auch die Diodenstrukturen monolithisch in dem gleichen Chip integriert sind.
  • Ein typisches Konstruktionsziel für solch einen RC-IGBT ist eine effektive Verwendung der aktiven Fläche, d. h. der Fläche des RC-IGBTs, die sowohl für Vorwärtsals auch für Rückwärtslaststromleitung verwendet wird.
  • KURZDARSTELLUNG
  • Gemäß einer Ausführungsform umfasst ein RC-IGBT ein aktives Gebiet mit einem IGBT-Bereich und, getrennt von dem IGBT-Bereich, einem Diodenbereich; einen Halbleiterkörper, der Teil des aktiven Gebiets bildet und eine erste Seite und eine zweite Seite aufweist; einen ersten Lastanschluss an der ersten Seite und einen zweiten Lastanschluss an der zweiten Seite; einen Steueranschluss an der ersten Seite, wobei der Steueranschluss von dem Halbleiterkörper elektrisch isoliert ist und einen Steueranschlussfinger umfasst, der sich im aktiven Gebiet lateral mit dem Diodenbereich überlappt. Ferner umfasst der RC-IGBT mehrere Steuergräben, die sich entlang einer Vertikalrichtung in den Halbleiterkörper erstrecken. Jeder Steuergraben weist eine Steuergrabenelektrode auf, die mit dem Steueranschluss elektrisch verbunden ist und dazu konfiguriert ist, einen Laststrom zwischen dem ersten Lastanschluss und dem zweiten Lastanschluss in dem IGBT-Bereich zu steuern. Mindestens einer der mehreren Steuergräben erstreckt sich sowohl in den IGBT-Bereich als auch den Diodenbereich. Die elektrische Verbindung zwischen der Steuergrabenelektrode des mindestens einen Steuergrabens und dem Steueranschluss wird mindestens basierend auf einem elektrisch leitenden Glied, das in dem Diodenbereich in Kontakt mit dem Steueranschlussfinger angeordnet ist, hergestellt.
  • Gemäß einer anderen Ausführungsform umfasst ein Verfahren zur Herstellung eines RC-IGBTs Bilden der folgenden Komponenten: eines aktiven Gebiets mit einem IGBT-Bereich und, von dem IGBT-Bereich getrennt, einem Diodenbereich; eines Halbleiterkörpers, der Teil des aktiven Gebiets bildet und eine erste Seite und eine zweite Seite aufweist; eines ersten Lastanschlusses an der ersten Seite und eines zweiten Lastanschlusses an der zweiten Seite; eines Steueranschlusses an der ersten Seite, wobei der Steueranschluss von dem Halbleiterkörper elektrisch isoliert ist und einen Steueranschlussfinger umfasst, der sich im aktiven Gebiet lateral mit dem Diodenbereich überlappt. Ferner umfasst das RC-IGBT-Herstellungsverfahren das Bilden mehrerer Steuergräben, die sich entlang einer Vertikalrichtung in den Halbleiterkörper erstrecken. Jeder Steuergraben weist eine Steuergrabenelektrode auf, die mit dem Steueranschluss elektrisch verbunden ist und dazu konfiguriert ist, einen Laststrom zwischen dem ersten Lastanschluss und dem zweiten Lastanschluss in dem IGBT-Bereich zu steuern. Mindestens einer der mehreren Steuergräben erstreckt sich sowohl in den IGBT-Bereich als auch den Diodenbereich. Die elektrische Verbindung zwischen der Steuergrabenelektrode des mindestens einen Steuergrabens und dem Steueranschluss wird mindestens basierend auf einem elektrisch leitenden Glied, das in dem Diodenbereich in Kontakt mit dem Steueranschlussfinger angeordnet ist, hergestellt.
  • Der Fachmann wird bei Lektüre der folgenden detaillierten Beschreibung und bei Durchsicht der begleitenden Zeichnungen zusätzliche Merkmale und Vorteile erkennen.
  • Figurenliste
  • Die Teile in den Figuren sind nicht zwangsweise maßstabsgetreu, stattdessen wird Wert auf Veranschaulichen der Grundzüge der Erfindung gelegt. Darüber hinaus bezeichnen in den Figuren gleiche Bezugszahlen einander entsprechende Teile. In den Zeichnungen zeigen:
    • 1 schematisch und beispielhaft einen Abschnitt einer horizontalen Projektion eines RC-IGBTs;
    • 2 schematisch und beispielhaft einen Abschnitt einer horizontalen Projektion eines beispielhaften RC-IGBTs;
    • 3 schematisch und beispielhaft einen Abschnitt einer horizontalen Projektion eines beispielhaften RC-IGBTs gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen;
    • 4 schematisch und beispielhaft einen Abschnitt AA' der horizontalen Projektion des durch 3 dargestellten beispielhaften RC-IGBTs in näherer Einzelheit gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen;
    • 5 schematisch und beispielhaft einen Abschnitt eines Vertikalquerschnitts BB' des in 4 dargestellten RC-IGBTs gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen;
    • 6 schematisch und beispielhaft drei Varianten eines Abschnitts eines Vertikalquerschnitts CC' des in 4 dargestellten RC-IGBTs gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen;
    • 7 schematisch und beispielhaft einen Abschnitt eines Vertikalquerschnitts DD' des in 4 dargestellten RC-IGBTs gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen;
    • 8 schematisch und beispielhaft Abschnitte von Vertikalquerschnitten EE' bzw. FF' des in 4 dargestellten RC-IGBTs gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen;
    • 9 schematisch und beispielhaft Abschnitte von Vertikalquerschnitten einer Variation des in 4 dargestellten RC-IGBTs gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen;
    • 10 schematisch und beispielhaft einen Abschnitt eines Vertikalquerschnitts BB' des in 4 dargestellten RC-IGBTs gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen;
    • 11 schematisch und beispielhaft eine Variante der in 10 gezeigten Konfiguration gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen;
    • 12 schematisch und beispielhaft eine weitere Variante der in 10 dargestellten Konfiguration gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen;
    • 13-17 jeweils schematisch und beispielhaft eine jeweilige Variante der in 4 dargestellten Konfiguration gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen; und
    • 18 schematisch und beispielhaft einen Abschnitt eines Vertikalquerschnitts eines RC-IGBTs gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
  • In der folgenden detaillierten Beschreibung wird auf die beiliegenden Zeichnungen Bezug genommen, die einen Teil hiervon bilden und in denen spezielle Ausführungsformen, in denen die Erfindung ausgeübt werden kann, als Veranschaulichung gezeigt werden.
  • In dieser Hinsicht kann Richtungsterminologie, wie zum Beispiel „oben“, „unten“, „unter“, „vor“, „hinter“, „zurück“, „führender“, „nachlaufender“, „oberhalb“ usw., mit Bezug auf die Ausrichtung der gerade beschriebenen Figuren verwendet werden. Da Teile von Ausführungsformen in einer Anzahl von verschiedenen Ausrichtungen positioniert werden können, wird die Richtungsterminologie zu Zwecken der Veranschaulichung verwendet und ist keineswegs 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 detaillierte Beschreibung soll daher nicht in einem einschränkenden Sinne verstanden werden, und der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung wird durch die angehängten Ansprüche definiert.
  • Es wird nunmehr ausführlich auf verschiedene Ausführungsformen Bezug genommen, von denen ein oder mehrere Beispiele in den Figuren veranschaulicht werden. Jedes Beispiel wird als Erklärung bereitgestellt und soll die Erfindung nicht einschränken. Merkmale, die als Teil einer Ausführungsform veranschaulicht oder beschrieben werden, können beispielsweise bei oder kombiniert mit anderen Ausführungsformen verwendet werden, um noch eine weitere Ausführungsform zu erhalten. Die vorliegende Erfindung soll solche Modifikationen und Variationen mit einschließen. Die Beispiele werden unter Verwendung einer speziellen Ausdrucksweise beschrieben, die nicht als den Schutzumfang der beiliegenden Ansprüche einschränkend ausgelegt werden soll. Die Zeichnungen sind nicht maßstabsgetreu und dienen lediglich veranschaulichenden Zwecken. Der Übersicht halber wurden in den verschiedenen Zeichnungen die gleichen Elemente oder Herstellungsschritte mit denselben Bezugszeichen bezeichnet, sofern nichts Anderes angegeben ist.
  • Der Begriff „horizontal“, wie er in dieser Schrift verwendet wird, soll eine Ausrichtung im Wesentlichen parallel zu einer horizontalen Fläche eines Halbleitersubstrats oder einer Halbleiterstruktur beschreiben. Dies kann zum Beispiel die Fläche eines Halbleiterwafers oder eines Dies oder eines Chips sein. Zum Beispiel können sowohl die erste laterale Richtung X als auch die zweite laterale Richtung Y, die nachstehend erwähnt werden, Horizontalrichtungen sein, wobei die erste laterale Richtung X und die zweite laterale Richtung Y senkrecht zueinander sein können.
  • Der Begriff „vertikal“, wie er in dieser Schrift verwendet wird, soll eine Ausrichtung beschreiben, die im Wesentlichen senkrecht zu der horizontalen Fläche, das heißt, parallel zu der Normalrichtung der Fläche des Halbleiterwafers/-chips/-dies, angeordnet ist. Zum Beispiel kann die hierin erwähnte Vertikalrichtung Z eine Erstreckungsrichtung sein, die sowohl zu der ersten lateralen Richtung X als auch zu der zweiten lateralen Richtung Y senkrecht ist.
  • In dieser Schrift wird n-dotiert als „erster Leitfähigkeitstyp“ bezeichnet, während p-dotiert als „zweiter Leitfähigkeitstyp“ bezeichnet wird. Alternativ können entgegengesetzte Dotierungsbeziehungen verwendet werden, so dass der erste Leitfähigkeitstyp p-dotiert sein kann und der zweite Leitfähigkeitstyp n-dotiert sein kann.
  • Im Rahmen der vorliegenden Schrift sollen die Begriffe „in ohmschem Kontakt“, „in elektrischem Kontakt“, „in ohmscher Verbindung“ und „elektrisch verbunden“ beschreiben, dass eine niederohmige elektrische Verbindung oder ein niederohmiger Strompfad zwischen zwei Gebieten, Abschnitten, Zonen, Bereichen oder Teilen einer Halbleitervorrichtung oder zwischen verschiedenen Anschlüssen einer oder mehrerer Vorrichtungen oder zwischen einem Anschluss oder einer Metallisierung oder einer Elektrode und einem Bereich oder Teil einer Halbleitervorrichtung besteht. Ferner soll im Rahmen der vorliegenden Patentschrift der Begriff „in Kontakt“ beschreiben, dass eine direkte physische Verbindung zwischen zwei Elementen der jeweiligen Halbleitervorrichtung besteht; zum Beispiel umfasst ein Übergang zwischen zwei in Kontakt miteinander befindlichen Elementen kein weiteres Zwischenelement oder dergleichen.
  • Darüber hinaus wird im Rahmen der vorliegenden Schrift der Begriff „elektrische Isolierung“, wenn nicht anders angegeben, im Rahmen seines allgemein gültigen Verständnisses verwendet und soll somit beschreiben, dass zwei oder mehr Komponenten separat voneinander angeordnet sind und dass keine diese Komponenten verbindende ohmsche Verbindung besteht. Jedoch können elektrisch voneinander isolierte Komponenten nichtsdestotrotz miteinander gekoppelt, zum Beispiel mechanisch gekoppelt und/oder kapazitiv gekoppelt und/oder induktiv gekoppelt, sein. Um ein Beispiel zu nennen, können zwei Elektroden eines Kondensators elektrisch voneinander isoliert, und gleichzeitig mechanisch und kapazitiv, zum Beispiel mit Hilfe einer Isolierung, zum Beispiel eines Dielektrikums, miteinander gekoppelt sein.
  • In dieser Schrift beschriebene spezielle Ausführungsformen betreffen einen RC-IGBT, der eine Streifen- oder Nadelzellenkonfiguration aufweist, zum Beispiel einen RC-IGBT zur Verwendung innerhalb eines Leistungswandlers oder eines Netzteils. Somit kann bei einer Ausführungsform solch ein RC-IGBT dazu konfiguriert sein, einen Laststrom zu führen, der einer Last zugeführt werden soll bzw. der jeweils durch eine Energiequelle bereitgestellt wird. Zum Beispiel kann der RC-IGBT mehrere Leistungshalbleiterzellen, wie zum Beispiel monolithisch integrierte Diodenzellen, Ableitungen einer monolithisch integrierten Diodenzelle, monolithisch integrierte IGBT-Zellen und/oder Ableitungen davon umfassen. Solche Dioden-/Transistorzellen können in einem Leistungshalbleitermodul integriert sein. Mehrere solcher Zellen können ein Zellenfeld bilden, das in einem aktiven Gebiet der RC-IGBT angeordnet ist.
  • Der Begriff „RC-IGBT“, wie er in dieser Patentschrift verwendet wird, soll eine Leistungshalbleitervorrichtung auf einem einzelnen Chip mit Fähigkeiten zum Sperren einer hohen Spannung und/oder Führen eines hohen Stroms beschreiben. Mit anderen Worten sind hier beschriebene Ausführungsformen des RC-IGBTs Einzelchipleistungshalbleitervorrichtungen, die für einen hohen Strom, typischerweise im Ampere-Bereich, zum Beispiel bis zu mehreren Ampere oder mehreren Dutzend oder hundert Ampere, und/oder hohe Spannungen, typischerweise 200 V und darüber, zum Beispiel bis zu mindestens 400 V oder sogar noch mehr, zum Beispiel bis zu mindestens 3 kV oder sogar bis zu 10 kV oder mehr, konfiguriert sind.
  • Zum Beispiel kann der nachfolgend beschriebene RC-IGBT eine Einzelchipleistungshalbleitervorrichtung sein, die eine Streifenzellenkonfiguration aufweist und dazu konfiguriert ist, als eine Leistungskomponente in einer Anwendung mit einer niedrigen, mittleren und/oder hohen Spannung eingesetzt zu werden. Mehrere Einzelchipleistungs-RC-IGBTs können in einem Modul integriert sein, um ein RC-IGBT-Modul, zum Beispiel zur Installation und zur Verwendung in einer Anwendung mit einer niedrigen, mittleren und/oder hohen Spannung, wie zum Beispiel großen Haushaltsgeräten, einem Allzweckantrieb, einem Elektro-Antriebsstrang, einem Servoantrieb, Traktion, Einrichtungen für höhere Leistungsübertragung usw., zu bilden.
  • Zum Beispiel richtet sich der Begriff „RC-IGBT“, wie er in dieser Schrift verwendet wird, nicht auf eine logische Halbleitervorrichtung, die zum Beispiel zum Speichern von Daten, Berechnen von Daten und/oder für andere Arten von halbleiterbasierter Datenverarbeitung verwendet wird.
  • 1 und 2 zeigen beide schematisch und beispielhaft auf eine vereinfachte Weise eine horizontale Projektion eines RC-IGBTs 1' gemäß zwei Beispielen. Der RC-IGBT 1' kann in jedem Fall ein Einzelchip-RC-IGBT sein. Mehrere solcher Einzelchip-RC-IGBTs können in einem Leistungshalbleitermodul integriert sein.
  • Der RC-IGBT 1' umfasst ein aktives Gebiet 1-2 mit einem oder mehreren Diodenbereichen 1-22 und einem oder mehreren IGBT-Bereichen 1-21. Sowohl der eine oder die mehreren Diodenbereiche 1-22 als auch der eine oder die mehreren IGBT-Bereiche 1-21 sind in dem gleichen Chip des RC-IGBTs 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 Chiprand der Leistungshalbleitervorrichtung 1, zum Beispiel ausgehend von einem Dicing/Säge-Verarbeitungsschritt, bilden.
  • Bei einer Ausführungsform definiert die vertikale Projektion eines lateralen Umfangs des aktiven Gebiets 1-2 die Grenze zwischen dem aktiven Gebiet 1-2 und dem Randabschlussgebiet 1-3.
  • Wie hier verwendet, ist den Begriffen „Randabschlussgebiet“ und „aktives Gebiet“ die jeweilige technische Bedeutung zugeordnet, die ihnen der Fachmann im Zusammenhang mit Leistungshalbleitervorrichtungen, wie zum Beispiel RC-IGBTs, in der Regel beimisst. Das heißt, das aktive Gebiet 1-2 ist in erster Linie zur Vorwärtslaststromleitung (das heißt „IGBT-Laststrom“) und Rückwärtslaststromleitung (das heißt „Diodenlaststrom“) und zu Schaltzwecken konfiguriert, während das Randabschlussgebiet 1-3 in erster Linie Funktionen hinsichtlich zuverlässiger Blockierfähigkeiten, geeigneter Führung des elektrischen Felds, manchmal auch Ladungsträgerableitungsfunktionen und/oder weiteren Funktionen bezüglich Schutz und geeigneten Abschlusses des aktiven Gebiets 1-2 dient.
  • Die vorliegende Schrift betrifft die Konfiguration desaktiven Gebiets 1-2.
  • Wie nachfolgend ausführlicher erläutert wird, kann der RC-IGBT 1' bzw. RC-IGBT 1 (vgl. 3) das aktive Gebiet 1-2, den (die) den IGBT-Bereich(e) 1-21 und den (die) Diodenbereich(e) umfassen. Die verschiedenen Bereiche 1-21 und 1-22 können innerhalb des aktiven Gebiets 1-2 lateral verteilt sein, wobei Beispiele für solch eine Verteilung in den anhängigen Deutschen Patentanmeldungen DE 10 2019 125 007.2 und DE 10 2020 107 277.5 erläutert werden.
  • Bei einer Ausführungsform besteht das aktive Gebiet 1-2 aus dem bzw. den Diodenbereich(en) 1-22 und dem bzw. den IGBT-Bereich(en) 1-21.
  • Gemäß einer oder mehreren hier beschriebenen Ausführungsformen ist keiner der Diodenbereiche 1-22 in dem IGBT-Bereich 1-21 integriert; mit anderen Worten sind bei solchen Ausführungsformen die Diodenbereiche 1-22 und der IGBT-Bereich 1-21 nicht miteinander vermischt. Bei einer Ausführungsform umfasst keiner des einen oder der mehreren Diodenbereiche 1-22 zum Beispiel irgendein Halbleiter-Source-Gebiet (Bezugszahl 101) vom ersten Leitfähigkeitstyp, das mit dem ersten Lastanschluss (Bezugszahl 11) elektrisch verbunden sind und neben einem jeweiligen der Steuergräben (Bezugszahl 14) angeordnet ist.
  • Zum Beispiel bilden der eine oder die mehreren Diodenbereiche 1-22 (die bei einer Ausführungsform zum Beispiel nicht in den IGBT-Bereich 1-21 integriert/damit vermischt sind und die nicht über die Source-Gebiete 101 vom ersten Leitfähigkeitstyp mit dem ersten Lastanschluss 11 elektrisch verbunden sind) einen wesentlichen Teil des aktiven Gebiets 1-2. Somit kann gemäß einer Ausführungsform jeder des einen oder der mehreren hier erwähnten Diodenbereiche 1-22 ein „Nur-größere-Diode“-Teil des aktiven Gebiets 1-2 sein. Zum Beispiel kann mindestens 1/5 oder mindestens 1/4 oder mindestens 1/3 des aktiven Gebiets 1-2 durch den bzw. die Diodenbereich(e) 1-22 eingenommen sein, und der Rest des aktiven Gebiets 1-2 kann durch den bzw. die IGBT-Bereich(e) 1-21 eingenommen sein.
  • Unabhängig von der gewählten räumlichen Verteilung des IGBT-Bereichs 1-21 und der Diodenbereiche 1-22 in dem aktiven Gebiet 1-2 kann gewährleistet werden, dass bezüglich eines Volumens des aktiven Gebiets 1-2 das Verhältnis zwischen der Summe des IGBT-Bereichs 1-21 und der Summe der Diodenbereiche 1-22 mindestens 1,5:1 bzw. mindestens 2:1, das heißt größer gleich 2:1, beträgt. Das gewählte Verhältnis kann von der Anwendung abhängen, in der die Leistungshalbleitervorrichtung 1 verwendet wird. Zum Beispiel kann unabhängig von der gewählten räumlichen Verteilung der IGBT-Bereiche 1-21 und der Diodenbereiche 1-22 gewährleistet werden, dass bezüglich eines Volumens 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 mindestens 75% des Gesamtvolumens des aktiven Gebiets 1-2 zum Bilden des IGBT-Bereichs bzw. der IGBT-Bereiche 1-21 eingenommen sein, und die verbleibenden 25% (oder ein geringerer Prozentanteil) des aktiven Gebiets 1-2 können zum Bilden des Diodenbereichs bzw. der Diodenbereiche 1-22 verwendet werden.
  • Ferner kann es ein oder mehrere Übergangsgebiete (nicht dargestellt) geben, die zwischen einem jeweiligen des Diodenbereichs bzw. der Diodenbereiche 1-22 und einem jeweiligen des IGBT-Bereichs bzw. der IGBT-Bereiche 1-21 angeordnet sind. Bei einer Ausführungsform ist jedes des einen oder der mehreren Übergangsgebiete zum Beispiel nicht mit einem Halbleiter-Sourcegebiet ausgestattet und weist im Vergleich zu einem jeweiligen Teil davon in dem bzw. den Diodenbereich(en) 1-22 einen vergleichsweise geringen Anoden-Emitterwirkungsgrad auf.
  • Falls ein oder mehrere Übergangsgebiete bereitgestellt ist/sind, ist gemäß einer Ausführungsform der dadurch eingenommene Teil kleiner als 20%, kleiner als 10% oder sogar kleiner als 5% der horizontalen Gesamtfläche des aktiven Gebiets 1-2.
  • Bei einer Ausführungsform bildet die horizontale Gesamtfläche des Diodenbereichs bzw. der Diodenbereiche 1-22 einen Teil von 5% bis 40% oder einen Teil von 15% bis 35% der horizontalen Gesamtfläche sowohl der Diodenbereiche 1-22 als auch des IGBT-Bereichs 1-21. Die horizontalen Flächen können an einer ersten Seite 110 eines Halbleiterkörpers 10, die eine Vorderseite sein kann, bestimmt werden.
  • Des Weiteren kann jeder des einen oder der mehreren Diodenbereiche 1-22 eine horizontale Fläche und einen die horizontale Fläche definierenden Umfang haben, wobei jeder Diodenbereich 1-22 der Beziehung entspricht, dass das Quadrat des Umfangs dividiert durch die Fläche kleiner als oder gleich 40 oder kleiner als oder gleich 30 ist.
  • Im Folgenden wird auf „den“ Diodenbereich 1-22 und „den“ IGBT-Bereich 1-21 Bezug genommen. Es versteht sich, dass die nachfolgend bereitgestellte Erläuterung in Bezug auf diese Bereiche 1-21, und 1-22 für jeden IGBT-Bereich 1-21 bzw. 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 gleichermaßen konfiguriert sein (wobei sich zum Beispiel die IGBT-Bereiche 1-21 in der gesamten Lateralerstreckung unterscheiden können oder identische gesamte Lateralerstreckungen aufweisen können). Entsprechend kann, falls mehrere Diodenbereiche 1-22 bereitgestellt sind, jeder Diodenbereich 1-22 gleichermaßen konfiguriert sein (wobei sich zum Beispiel die Diodenbereiche 1-22 in der gesamten Lateralerstreckung unterscheiden können oder identische gesamte Lateralerstreckungen aufweisen können).
  • Wie sowohl in 1 als auch 2 dargestellt ist, weist der jeweilige RC-IGBT 1' einen ersten Lastanschluss 11 an seiner Vorderseite und davon getrennt (vgl. schraffierte Bereiche in 1 und 2, die Lücken zeigen, die möglicherweise mit einem Isoliermaterial gefüllt sind) einen Steueranschluss 13 auf. Der erste Lastanschluss kann der Emitter-Anschluss des RC-IGBTs 1' sein und somit sowohl für Vorwärts- als auch Rückwärtslaststromleitung konfiguriert sein. Der Steueranschluss 13 kann hingegen der Gate-Anschluss des RC-IGBTs' sein und zum Steuern mindestens des Vorwärtslaststroms basierend auf einem Steuersignal konfiguriert sein. In den Beispielen ist der Steueranschluss 13 auch an der Vorderseite angeordnet. Der Steueranschluss 13 umfasst einen Steueranschluss-Runner 133, der im Wesentlichen gemäß dem lateralen Umfang des aktiven Gebiets 1-2 angeordnet ist, und Steueranschlussfinger, die sich in das aktive Gebiet 1-2 erstrecken.
  • Gemäß den 1 und 2 ist der Steueranschluss 13 mit Steuergrabenelektroden elektrisch verbunden, die in Steuergräben (in 1 und 2 nicht dargestellt) angeordnet sind, welche parallel zu der dargestellten Streifenkonfiguration der Diodenbereiche 1-22 angeordnet sein können, indem sie sich zum Beispiel entlang der ersten lateralen Richtung X von einem Bereich des Steueranschluss-Runners 133 zu einem Bereich des Steueranschlussfingers 132 erstrecken. Die Steuergräben erstrecken sich in der Regel jedoch nicht in die Diodenbereiche 1-22. Das heißt, die elektrische Verbindung zwischen den Steuergrabenelektroden und dem Steueranschluss 13 wird außerhalb der Diodenbereiche 1-22 hergestellt.
  • Dementsprechend erstrecken sich die Steueranschlussfinger 132 in das aktive Gebiet 1-2 und überlappen sich dort nicht lateral mit den Diodenbereichen 1-22.
  • In der Regel ist eine effektive Verwendung des aktiven Gebiets 1-2 in Teilen des aktiven Gebiets 1-2, die vertikalen Projektionen der Steueranschlussfinger 132 entsprechen, nicht möglich. Unter den Steueranschlussfingern 132 gibt es in der Regel keinen sich vertikal erstreckenden elektrischen Leiter zwischen dem ersten Lastanschluss 11 und dem Halbleiterkörper.
  • 3 stellt schematisch und beispielhaft einen Abschnitt einer horizontalen Projektion eines beispielhaften RC-IGBTs 1 gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen dar. Dort ist das Design der elektrischen Verbindung zwischen dem Steueranschluss 13 und den Steuergrabenelektroden der Steuergräben (die weiter unten ausführlicher beschrieben werden) in dem aktiven Gebiet 1-2 im Vergleich zu den in 1 und 2 dargestellten beispielhaften RC-IGBTs 1' geändert. Ansonsten kann alles, was oben beschrieben wurde, gleichermaßen für die nunmehr unten, insbesondere unter Bezugnahme auf 3 bis 18, beschriebenen Ausführungsformen gelten.
  • Nachfolgend wird auch auf folgende Figuren Bezug genommen:
    • - 4, die schematisch und beispielhaft einen Abschnitt AA' der horizontalen Projektion des durch 3 dargestellten beispielhaften RC-IGBTs 1 in näherer Einzelheit gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen darstellt;
    • - 5, die schematisch und beispielhaft einen Abschnitt eines Vertikalquerschnitts BB' des in 4 dargestellten RC-IGBTs 1 gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen darstellt;
    • - 6, die schematisch und beispielhaft drei Varianten eines Abschnitts eines Vertikalquerschnitts CC' des in 4 dargestellten RC-IGBTs 1 gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen darstellt;
    • - 7, die schematisch und beispielhaft einen Abschnitt eines Vertikalquerschnitts DD' des in 4 dargestellten RC-IGBTs 1 gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen darstellt;
    • - 8, die schematisch und beispielhaft Abschnitte von Vertikalquerschnitten EE' bzw. FF' des in 4 dargestellten RC-IGBTs 1 gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen darstellt;
    • - 9, die schematisch und beispielhaft Abschnitte von Vertikalquerschnitten einer Variation des in 4 dargestellten RC-IGBTs 1 gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen darstellt;
    • - 10, die schematisch und beispielhaft einen Abschnitt eines Vertikalquerschnitts BB' des in 4 dargestellten RC-IGBTs 1 gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen darstellt;
    • - 11, die schematisch und beispielhaft eine Variante der in 10 gezeigten Konfiguration gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen darstellt;
    • - 12, die schematisch und beispielhaft eine weitere Variante der in 10 dargestellten Konfiguration gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen darstellt;
    • - 13-17, die jeweils schematisch und beispielhaft eine jeweilige Variante der in 4 dargestellten Konfiguration gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen darstellen; und
    • - auf 18, die schematisch und beispielhaft einen Abschnitt eines Vertikalquerschnitts eines RC-IGBTs gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen darstellt.
  • Gemäß diesen Ausführungsformen umfasst der RC-IGBT 1 Folgendes: das aktive Gebiet 1-2 mit mindestens einem IGBT-Bereich 1-21 und, von dem mindestens einen IGBT-Bereich 1-21 getrennt, mindestens einen Diodenbereich 1-22; den Halbleiterkörper 10, der einen Teil des aktiven Gebiets 1-2 bildet und eine erste Seite 110 und eine zweite Seite 120 aufweist; einen ersten Lastanschluss 11 auf der ersten Seite 110 und einen zweiten Lastanschluss 12 auf der zweiten Seite 120; einen Steueranschluss 13 auf der ersten Seite 110, wobei der Steueranschluss 13 von dem Halbleiterkörper 10 elektrisch isoliert ist und den Steueranschlussfinger 132 umfasst, der sich in dem aktiven Gebiet 1-2 lateral mit dem Diodenbereich 1-22 überlappt. Der RC-IGBT 1 umfasst ferner die mehreren Steuergräben 14, die sich entlang der Vertikalrichtung Z in den Halbleiterkörper 10 erstrecken. Jeder Steuergraben 14 weist eine Steuergrabenelektrode 141 auf, die mit dem Steueranschluss 13 elektrisch verbunden ist und dazu konfiguriert ist, einen Laststrom zwischen dem ersten Lastanschluss 11 und dem zweiten Lastanschluss 12 in dem IGBT-Bereich 1-21 zu steuern. Mindestens einer der mehreren Steuergräben 14 erstreckt sich sowohl in den IGBT-Bereich 1-21 als auch den Diodenbereich 1-22. Die elektrische Verbindung zwischen der Steuergrabenelektrode 141 des mindestens einen Steuergrabens 14 und dem Steueranschluss 13 wird mindestens basierend auf einem elektrisch leitenden Glied 131, das in dem Diodenbereich 1-22 in Kontakt mit dem Steueranschlussfinger 132 angeordnet ist, hergestellt.
  • Bevor Aspekte der elektrischen Verbindung zwischen dem Steueranschluss 13 und der Steuergrabenelektrode 141 des mindestens einen Steuergrabens 14 basierend auf dem elektrisch leitenden Glied 131 beschrieben werden, sollen weitere beispielhafte Merkmale von Ausführungsformen des RC-IGBTs 1 erläutert werden.
  • Beispielsweise unter Bezugnahme auf 5 kann der Halbleiterkörper 10 des RC-IGBTs 1 die erste Seite (hier auch als Vorderseite bezeichnet) 110 und eine zweite Seite (hier auch als Rückseite bezeichnet) 120 aufweisen. Die Vorderseite 110 und die Rückseite 120 können den Halbleiterkörper 10 vertikal abschließen.
  • Eine Dicke des Halbleiterkörpers 10 kann als der Abstand in dem aktiven Gebiet 1-2 entlang der Vertikalrichtung Z zwischen der Vorderseite 110 und der Rückseite 120 definiert werden.
  • In den lateralen Richtungen kann der Halbleiterkörper 10 durch den Rand 1-4 (wie oben in Bezug auf 1-3 beschrieben) abgeschlossen sein. Ferner können sich sowohl die Vorderseite 110 als auch die Rückseite 120 lateral sowohl entlang der ersten lateralen Richtung X als auch entlang der zweiten lateralen Richtung Y erstrecken. Zum Beispiel können sowohl die Vorderseite 110 als auch die Rückseite 120 eine betreffende im Wesentlichen horizontale Fläche des Halbleiterkörpers 10 bilden.
  • Bei einer Ausführungsform beträgt eine laterale Gesamterstreckung des IGBT-Bereichs 1-21 in mindestens einer von der ersten lateralen Richtung X oder der zweiten lateralen Richtung Y mindestens 50% der Halbleiterkörperdicke. Die laterale Gesamterstreckung des IGBT-Bereichs 1-21 kann auch größer als 50% der Dicke, z. B. größer als das Zweifache der Dicke oder sogar größer als das Fünffache der Dicke sein.
  • Bei einer Ausführungsform beträgt eine laterale Gesamterstreckung jedes des einen oder der mehreren Diodenbereiche 1-22 in mindestens einer von der ersten lateralen Richtung X oder der zweiten lateralen Richtung Y die Halbleiterkörperdicke oder mindestens die Dicke eines Driftgebiets 100. Die laterale Gesamterstreckung des Diodenbereichs 1-22 kann auch größer als die Halbleiterkörperdicke sein. Zum Beispiel weist die horizontale Fläche von jedem von einem oder mehreren Diodenbereichen 1-22 jeweils eine laterale Mindesterstreckung entlang der ersten lateralen Richtung X und/oder entlang der zweiten lateralen Richtung Y von mindestens 50% der Halbleiterkörperdicke oder mindestens 50% der Driftgebietdicke auf.
  • Ferner kann der Diodenbereich 1-22 eine streifenförmige Konfiguration aufweisen, gemäß der seine Erstreckung in einer von der ersten und der zweiten lateralen Richtung (X oder Y) um einen Faktor von mindestens drei, fünf oder mindestens zehn größer als seine Erstreckung in der anderen von der ersten und der zweiten lateralen Richtung (Y oder X) ist.
  • Der Steuerfinger 132 kann auch eine streifenförmige Konfiguration aufweisen, gemäß der seine Erstreckung in einer von der ersten und der zweiten lateralen Richtung (X oder Y) um einen Faktor von mindestens fünf, mindestens zehn, mindestens zwanzig oder sogar mindestens vierzig größer als seine Erstreckung in der anderen von der ersten und der zweiten lateralen Richtung (Y oder X) ist. Gleichzeitig kann die kleinere laterale Erstreckung des Diodenbereichs 1-22 im Vergleich zu der entsprechenden kleineren lateralen Erstreckung des Steuerfingers 132 in der gleichen lateralen Richtung mindestens das Dreifache oder Vierfache oder Fünffache betragen, wie in 3 dargestellt ist; dort weisen sowohl der Diodenbereich 1-22 als auch der Steuerfinger 132 im Wesentlichen die gleiche längere laterale Erstreckung in der ersten lateralen Richtung und eine wesentlich kleinere laterale Erstreckung in der zweiten lateralen Richtung Y auf, wobei die laterale Erstreckung des Steuerfingers 132 in den zweiten lateralen Richtungen wesentlich kleiner als die entsprechende laterale Erstreckung des Diodenbereichs 1-22 ist.
  • Wie oben erläutert wurde, können sich sowohl der erste Lastanschluss 11 als auch der Steueranschluss 13 auf der Halbleiterkörpervorderseite 110 befinden, und ein zweiter Lastanschluss 12 kann sich auf der Halbleiterkörperrückseite 120 befinden.
  • Der IGBT-Bereich 1-21 ist zum Leiten eines Vorwärtslaststroms zwischen dem ersten Lastanschluss 11 und dem zweiten Lastanschluss 12, z. B. (im Fall eines n-Kanal-IGBTs) falls das elektrische Potenzial am zweiten Lastanschluss 12 größer als das elektrische Potenzial am ersten Lastanschluss 11 ist, konfiguriert. Der Vorwärtslaststrom kann folglich als ein IGBT-Laststrom angesehen werden.
  • Der Diodenbereich 1-22 ist zum Leiten eines Diodenlaststroms (hierin auch als „Rückwärtslaststrom“ bezeichnet) zwischen dem ersten Lastanschluss 11 und dem zweiten Lastanschluss 12 konfiguriert, z. B., falls das elektrische Potenzial am zweiten Lastanschluss 12 niedriger als das elektrische Potenzial am ersten Lastanschluss 11 ist. Der Diodenlaststrom kann folglich als Rückwärtslaststrom angesehen werden.
  • Bei einer Ausführungsform ist der Diodenbereich 1-22, der den Diodenlaststrom leitet, räumlich vom IGBT-Bereich 1-21, der den Vorwärtslaststrom leitet, getrennt. Wie oben angeführt, ist gemäß einigen Ausführungsformen der Diodenbereich 1-22 nicht Teil des IGBT-Bereichs 1-21, sondern ist von diesem getrennt und weist zum Beispiel kein mit dem ersten Lastanschluss 11 elektrisch verbundenes Source-Gebiet 101 vom ersten Leitfähigkeitstyp auf; vielmehr ist der Diodenbereich 1-22 ein „Nur-große-Diode-Gebiet“ des aktiven Gebiets 1-2. Nichtsdestotrotz kann der IGBT-Bereich 1-21 neben dem Diodenbereich 1-22 angeordnet sein oder direkt daran angrenzen.
  • Zum Beispiel überlappen sich bei einer Ausführungsform ein im Halbleiterkörper 10 ausgebildeter Weg des Vorwärts-(IGBT-)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 den unten erwähnten Steuergrabenelektroden 141 zugeführtes Steuersignal geändert wird. Zum Beispiel ist der Diodenbereich 1-22 vom Steuersignal unabhängig. Der Diodenbereich 1-22 kann zum Beispiel so konfiguriert sein, dass er den Diodenlaststrom leitet, sobald das elektrische Potenzial (der typischen Polarität) am zweiten Lastanschluss 12 (um mindestens die interne Schwellenspannung des Diodenbereichs) niedriger ist als das elektrische Potenzial am ersten Lastanschluss 11, ungeachtet des dem IGBT-Bereich 1-21 zugeführten Steuersignals, das heißt, ungeachtet des aktuellen Potenzials der Steuerelektroden 141.
  • Gemäß der typischerweise mit RC-IGBTs assoziierten Terminologie kann der Steueranschluss 13 ein Gate-Anschluss sein, kann der erste Lastanschluss 11 ein Emitter-Anschluss sein und kann der zweite Lastanschluss 12 ein Kollektor-Anschluss sein.
  • Zum Beispiel umfasst der erste Lastanschluss 11 eine Vorderseitenmetallisierung und/oder umfasst der zweite Lastanschluss 12 eine Rückseitenmetallisierung. An der Vorderseite 110 kann der Halbleiterkörper 10 lokal an die Vorderseitenmetallisierung ankoppeln. An der Rückseite 120 kann der Halbleiterkörper 10 an die Rückseitenmetallisierung ankoppeln.
  • Bei einer Ausführungsform überlappt sich der erste Lastanschluss 11 (z. B. die Vorderseitenmetallisierung), das heißt entlang der ersten lateralen Richtung X und/oder der zweiten lateralen Richtung Y und/oder Kombinationen davon, mit dem aktiven Gebiet 1-2. Es sei darauf hingewiesen, dass der erste Lastanschluss 11 lateral strukturiert sein kann, zum Beispiel um lokale Kontakte mit dem Halbleiterkörper 10 an der Vorderseite 110 herzustellen. Wie zum Beispiel in den 4 und 5 beispielhaft dargestellt ist, können die lokalen Kontakte mit Hilfe von Kontaktstopfen 111, 112 eingerichtet sein, die eine Isolationsstruktur durchdringen, um die in dem Halbleiterkörper 10 gebildeten Mesateile 17, 18 und die in den Source-Gräben 16 enthaltenen Source-Grabenelektroden 161 zu kontaktieren. Zum Beispiel können die lokalen Kontakte mit Hilfe von Kontaktlöchern durch die Isolationsstruktur eingerichtet sein.
  • Analog dazu überlappt sich bei einer Ausführungsform der zweite Lastanschluss 12 (z. B. die Rückseitenmetallisierung), das heißt entlang der ersten lateralen Richtung X und/oder der zweiten lateralen Richtung 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 ist, zum Beispiel um einen lateral homogenen Kontakt (das heißt eine durchgehende Kontaktfläche) mit dem Halbleiterkörper 10 an der Rückseite 120 herzustellen. Solch eine homogene Struktur kann auch in Gebieten realisiert werden, in denen sich der zweite Lastanschluss 12 mit dem Randabschlussgebiet 1-3 überlappt.
  • Zum Beispiel ist die laterale Begrenzung des aktiven Gebiets 1-2 durch die laterale Begrenzung der äußersten Leistungszellen des IGBT-Bereichs bzw. der IGBT-Bereiche 1-21 und/oder des Diodenbereichs bzw. der Diodenbereiche 1-22 definiert. Folglich kann die laterale Begrenzung des aktiven Gebiets 1-2 an der Vorderseite 110 definiert sein (vgl. 1). Zum Beispiel sind alle Funktionselemente zum Ermöglichen des Leitens des Diodenlaststroms und des Vorwärtslaststroms in dem aktiven Gebiet 1-2 des RC-IGBTs 1 vorhanden, zum Beispiel einschließlich mindestens eines Teils des ersten Lastanschlusses 11 (z. B. eines Vorderseitenmetallkontakts desselben, zum Beispiel eines oder mehrerer der ersten Kontaktstopfen 111), des Source-Gebiets/der Source-Gebiete 101, eines Body-Gebiets 102 (bzw. eines Anodengebiets 1061, 1062), eines DriftGebiets 100, eines IGBT-Emittergebiets 103, eines Dioden-Kathodengebiets 104 und des zweiten Lastanschlusses 12 (zum Beispiel eines Rückseitenmetalls desselben), wie nachstehend ausführlicher erläutert wird.
  • Des Weiteren kann gemäß einer Ausführungsform der laterale Übergang (entlang der ersten oder zweiten lateralen Richtung X; Y oder Kombinationen davon) zwischen dem aktiven Gebiet 1-2 und dem Randabschlussgebiet 1-3 ausschließlich entlang der Vertikalrichtung Z verlaufen. Wie vorstehend erläutert wurde, kann die laterale Begrenzung des aktiven Gebiets 1-2 an der Vorderseite 110 definiert sein, und eine vertikale Projektion entlang der Vertikalrichtung Z einer so definierten lateralen Begrenzung lässt sich folglich theoretisch an der Rückseite 120 beobachten.
  • Nunmehr auch auf die 8 und 9 genauer Bezug nehmend, können sich mehrere Gräben in den Halbleiterkörper 10 erstrecken. Die Gräben können einen oder mehrere Steuergräben 14, einen oder mehrere Dummy-Gräben und/oder einen oder mehrere Source-Gräben 16 beinhalten.
  • Der RC-IGBT 1 kann ein spezielles Graben-Mesa-Muster aufweisen, wobei auf der Hand liegen sollte, dass auch andere Muster als die dargestellten verwendet werden können. Aspekte beispielhafter Grabendesigns und Mesadesigns werden nachfolgend beschrieben.
  • Zum Beispiel auf 4 Bezug nehmend, kann der RC-IGBT 1 zusätzlich zu den Steuergräben 14 die Source-Gräben 16 umfassen, die sich entlang der Vertikalrichtung Z in den Halbleiterkörper 10 erstrecken, wobei jeder Source-Graben 16 eine Source-Grabenelektrode 161 aufweist, die mit dem ersten Lastanschluss 11 elektrisch verbunden ist und sich mindestens in einen von dem IGBT-Bereich 1-21 und dem Diodenbereich 1-22 erstreckt.
  • Die Gräben 14, 16 begrenzen räumlich mehrere Mesen. Zum Beispiel weisen die mehreren Gräben 14, 16 eine jeweilige Streifenkonfiguration auf und sind gemäß einem speziellen Graben-Mesa-Muster lateral nebeneinander angeordnet.
  • Zum Beispiel kann der RC-IGBT 1 mehrere Mesen 17 vom ersten Typ als Teil des Halbleiterkörpers 10 umfassen, wobei jede Mesa 17 vom ersten Typ mit dem ersten Lastanschluss 11 elektrisch verbunden ist und zum Beispiel mindestens in dem IGBT-Bereich 1-21 durch mindestens einen der Steuergräben 14 lateral begrenzt wird. Zum Beispiel weist die Mesa 17 vom ersten Typ einen Diodenteil mit einer Diodenkonfiguration in dem Diodenbereich 1-21 und einen IGBT-Teil mit einer IGBT-Konfiguration in dem IGBT-Bereich 1-21 auf. Das heißt, in Abhängigkeit davon, ob die Mesa 17 vom ersten Typ in dem IGBT-Bereich 1-21 oder in dem Diodenbereich 1-22 angeordnet ist, kann sie entweder als eine Diodenmesa oder als eine IGBT-Mesa wirken, wie unten ausführlicher beschrieben wird.
  • Der RC-IGBT 1 kann ferner mehrere Mesen 18 vom zweiten Typ als Teil des Halbleiterkörpers 10 umfassen, wobei jede Mesa 18 vom zweiten Typ durch jeweils zwei der Source-Gräben 16 lateral begrenzt wird. Zum Beispiel weist die Mesa 18 vom zweiten Typ keine IGBT-Konfiguration auf. Die Mesa 18 vom zweiten Typ kann z. B. entweder eine "Nur-Dioden-"Mesa oder eine Dummy-Mesa sein, was weiter unten erläutert wird.
  • Die Gräben sind entlang der ersten lateralen Richtung X parallel zueinander angeordnet und erstrecken sich entlang der Vertikalrichtung Z in den Halbleiterkörper 10. Jeder Graben kann eine Streifenkonfiguration aufweisen, die sich entlang der zweiten lateralen Richtung Y aus einem jeweiligen ersten Bereich des lateralen Umfangs des aktiven Gebiets 1-2 (vgl. 3) zu einem jeweiligen zweiten Bereich des lateralen Umfangs gegenüber dem jeweiligen ersten Bereich erstreckt. Wie beschrieben, kann jeder Graben eine jeweilige Grabenelektrode 141, 161 aufnehmen, die mit einem definierten elektrischen Potenzial, z. B. dem Potenzial von einem von dem Steueranschluss 13 oder dem ersten Lastanschluss 11, gegebenenfalls elektrisch verbunden sein kann. Zum Beispiel sind die Grabenelektroden der Dummy-Gräben elektrisch floatend, z. B. nicht mit einem definierten elektrischen Potenzial verbunden. Das heißt, die elektrischen Potenziale der Grabenelektroden können voneinander verschieden sein. Bei einer Ausführungsform sind die Dummy-Gräben nicht implementiert; d. h. der RC-IGBT 1 umfasst dann Gräben in erster Linie in Form von Steuergräben 14 und Source-Gräben 16.
  • Die Grabenelektroden 141, 161 sind durch einen jeweiligen Grabenisolator 142, 162 von dem Halbleiterkörpers 10 isoliert.
  • Zwei benachbarte Gräben können eine jeweilige Mesa in dem Halbleiterkörper 10 definieren. Die Mesen beinhalten Mesen 17 vom ersten Typ und Mesen 18 vom zweiten Typ und wahlweise Dummy-Mesen.
  • Zum Beispiel kann jeder Graben 14, 16 eine Streifenkonfiguration aufweisen, was bedeutet, dass die jeweilige Grabenlänge (z. B. entlang der zweiten lateralen Richtung Y) viel größer als die jeweilige Grabenbreite (z. B. entlang der ersten lateralen Richtung X) ist. Somit kann auch jede Mesa 17, 18 eine Streifenkonfiguration aufweisen.
  • Die Grabenelektroden 141 können mit dem Steueranschluss 13 elektrisch verbunden sein und werden somit als Steuergrabenelektroden 141 bezeichnet. Über den Steueranschluss 13 kann den Steuergrabenelektroden 141 das Steuersignal zugeführt werden.
  • Wenn die optionalen Dummy-Gräben vorgesehen sind, können die Grabenelektroden (oder eine Teilmenge davon) elektrisch floatend sein und werden somit als floatende Grabenelektroden bezeichnet. Bei einer anderen Ausführungsform sind die Grabenelektroden (oder eine Teilmenge davon) der Dummy-Gräben mit dem Steueranschluss 13 elektrisch verbunden, steuern aber nicht direkt die Leitung des Laststroms, da kein elektrisch verbundenes Source-Gebiet 101 (das mit dem ersten Lastanschluss 11 verbunden ist) neben dem jeweiligen Dummy-Gräben angeordnet ist. Bei noch einer anderen Ausführungsform sind die Grabenelektroden der Dummy-Gräben (oder eine Teilmenge davon) mit einem elektrischen Potenzial verbunden, das von dem elektrischen Potenzial des Steueranschlusses 13 verschieden ist und von dem elektrischen Potenzial des ersten Lastanschlusses 11 verschieden ist.
  • Die Grabenelektroden 161 der Source-Gräben 16 können mit dem ersten Lastanschluss 11 elektrisch verbunden sein und werden somit als Source-Grabenelektroden 161 bezeichnet.
  • Jeder Grabentyp kann hinsichtlich der Breite entlang der ersten lateralen Richtung X und der Tiefe entlang der Vertikalrichtung Z (z. B. ein Abstand zwischen der Vorderseite 110 und einem Grabenboden) und/oder der Länge entlang der zweiten lateralen Richtung Y gleiche Abmessungen aufweisen.
  • Der IGBT-Bereich 1-21 kann mehrere IGBT-Zellen umfassen, wobei jede IGBT-Zelle ein bestimmtes Grabenmuster aufweist, d. h. eine laterale Folge (entlang der ersten lateralen Richtung X) von Gräben von bestimmten Typen, z. B. einen oder mehrere Steuergräben 14, null oder mehrere Dummy-Gräben und null oder mehrere Source-Gräben 16 und null oder mehrere andere Gräben.
  • Analog dazu kann jeder des einen oder der mehreren Diodenbereiche 1-22 eine Anzahl von Diodenzellen umfassen, wobei jede Diodenzelle ein bestimmtes Grabenmuster aufweist, d. h. eine laterale Folge von Gräben von bestimmten Typen z. B. null oder mehr Dummy-Gräben, einen oder mehr Source-Gräben 16 und/oder null oder mehr andere Gräben.
  • Es kann vorgesehen sein, dass die Gräben sowohl in dem IGBT-Bereich 1-21 als auch dem Diodenbereich 1-22 gemäß der gleichen Teilung lateral nebeneinander angeordnet sind; z. B. ändert sich gemäß einer Ausführungsform die Mesabreite (das heißt der Abstand entlang der ersten lateralen Richtung X zwischen zwei benachbarten Gräben) nicht zwischen den Bereichen 1-21 und 1-22.
  • Die Mesabreite kann sich bei einer Ausführungsform auf nicht mehr als 1/30 oder auf nicht mehr als 1/60 der Halbleiterkörperdicke belaufen.
  • Ferner können die Gräben 14, 16 bei einer Ausführungsform die gleiche Grabentiefe (Gesamtvertikalerstreckung) aufweisen. Zum Beispiel beläuft sich die Mesabreite auf nicht mehr als 50% oder auf nicht mehr als 30% der Grabentiefe.
  • Bei einer Ausführungsform kann sich die Mesabreite auf nicht mehr als 10 µm oder nicht mehr als 5 µm oder nicht mehr als 1 µm belaufen. Im letzteren Fall sind somit benachbarte Gräben beispielsweise um nicht mehr als 1 µm voneinander versetzt.
  • Wie oben erläutert wurde, 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 in dem IGBT-Bereich 1-21 weniger als 80%, weniger als 65% oder sogar weniger als 50% der Mesabreite in dem Diodenbereich 1-22. Zum Beispiel kann die durchschnittliche Dichte der Gesamtheit der Grabenelektroden 141, 161 auch für beide Bereiche 1-21 und 1-22 die gleiche sein. Das Grabenmuster, z. B. die Anordnung der verschiedenen Typen von Gräben, kann zwischen den Bereichen 1-21 und 1-22 variieren. Eine beispielhafte Variation besteht darin, dass die Dichte der Steuergrabenelektroden 141 in dem IGBT-Bereich 1-21 mindestens doppelt so groß wie die Dichte der Steuergrabenelektroden 141 in dem Diodenbereich 1-22 ist (die sich sogar auf null belaufen kann).
  • In einem veranschaulichenden Beispiel beträgt die Gesamtanzahl der Grabenelektroden 141, 161 in dem IGBT-Bereich 1-21 120, und 40 Grabenelektroden sind Steuergrabenelektroden 141, was eine Steuergrabenelektrodendichte von 1/3 ergibt. Zum Beispiel beträgt die Gesamtanzahl von Grabenelektroden in dem Diodenbereich 1-22 fünfzig, und nicht mehr als fünf Grabenelektroden sind Steuergrabenelektroden 141, was eine Steuergrabenelektrodendichte von nicht mehr als 1/10 ergibt.
  • Bei einer Ausführungsform sind mindestens 50% der Grabenelektroden der Gräben in dem Diodenbereich 1-22 mit dem ersten Lastanschluss 11 elektrisch verbunden, d. h. mindestens 50% der Grabenelektroden der Gräben in dem Diodenbereich 1-22 sind Source-Grabenelektroden 161 der Source-Gräben 16. Bei einer Ausführungsform ist jede der Grabenelektroden in dem Diodenbereich 1-22 eine Source-Grabenelektrode 141.
  • Bei einer Ausführungsform sind mindestens 50% der Grabenelektroden der Gräben in dem IGBT-Bereich 1-21 mit dem ersten Lastanschluss 11 elektrisch verbunden, d. h. mindestens 50% der Grabenelektroden der Gräben in dem IGBT-Bereich 1-21 sind Source-Grabenelektroden 161 von Source-Gräben 16.
  • Zum Beispiel sind die meisten der Grabenelektroden in dem Diodenbereich 1-22 Source-Grabenelektroden 161. Des Weiteren können alle oder einige der Mesen 18 vom zweiten Typ in dem Diodenbereich 1-22 mit dem ersten Lastanschluss 11 elektrisch verbunden sein, z. B. mittels der ersten Kontaktstopfen 111.
  • Nunmehr auf die 5 bis 9 Bezug nehmend, umfasst der RC-IGBT 1 ferner ein Drift-Gebiet 100 vom ersten Leitfähigkeitstyp, das in dem Halbleiterkörper 10 gebildet ist und sich in den Diodenbereich 1-22 und den IGBT-Bereich 1-21 erstreckt.
  • Ein Body-Gebiet 102 vom zweiten Leitfähigkeitstyp ist in den Mesen 17 vom ersten Typ gebildet, und ein Anodengebiet 1061, 1062 vom zweiten Leitfähigkeitstyp kann sowohl in den Mesen 17 vom ersten Typ als auch den Mesen 18 vom zweiten Typ gebildet sein. Mindestens Teile des Body-Gebiets 102 sind mit dem ersten Lastanschluss 11 elektrisch verbunden. Das Body-Gebiet 102 kann pn-Übergänge mit Mesateilbereichen vom ersten Leitfähigkeitstyp bilden.
  • Ferner sind eine oder mehrere Mesen (nicht dargestellt) in mindestens einem von dem Diodenbereich 1-22 und dem IGBT-Bereich 1-21 mit dem ersten Lastanschluss 11 möglicherweise nicht elektrisch verbunden, um „Dummy-Mesa“, d. h. jene Mesen, die für Laststromleitung, weder für Vorwärtslaststrom- noch für Rückwärtslaststromleitung, nicht verwendet werden, zu bilden.
  • In dem IGBT-Bereich 1-21 sind die Source-Gebiete 101 vom ersten Leitfähigkeitstyp an der Vorderseite 110 angeordnet und mit dem ersten Lastanschluss 11 elektrisch verbunden. Die Source-Gebiete 101 sind z. B. nur lokal in dem IGBT-Bereich 1-21 vorgesehen und erstrecken sich zum Beispiel nicht in die Diodenbereiche 1-22.
  • Das Body-Gebiet 102 kann, z. B. mittels der ersten Kontaktstopfen 111, in elektrischem Kontakt mit dem ersten Lastanschluss 11 angeordnet sein. In jeder IGBT-Zelle des IGBT-Bereichs 1-21 kann, z. B. auch mittels der ersten Kontaktstopfen 111, ferner mindestens eines der Source-Gebiete 101 vom ersten Leitfähigkeitstyp vorgesehen sein, das mit dem ersten Lastanschluss 11 in elektrischem Kontakt angeordnet ist.
  • Ein größerer Teil des Halbleiterkörpers 10 ist als das Drift-Gebiet 100 gebildet, das vom ersten Leitfähigkeitstyp ist und das an das Body-Gebiet 102 angekoppelt sein und damit einen pn-Übergang 1021 bilden kann. Das Body-Gebiet 102 trennt die Source-Gebiete 101 von dem Drift-Gebiet 100. Hier bezieht sich der Begriff „Body-Gebiet 102“ auf das Halbleitergebiet vom zweiten Leitfähigkeitstyp, das an der Vorderseite 110 mit dem ersten Lastanschluss 11 elektrisch verbunden ist. Das Gebiet 102 erstreckt sich in den IGBT-Bereich 1-21, und das Anodengebiet 1061, 1062 erstreckt sich in den Diodenbereich 1-22. Die Implementierung des Body-Gebiets 102 in dem IGBT-Bereich 1-21 kann sich, z. B. hinsichtlich Dotierstoffkonzentration, Dotierstoffdosis, Dotierstoffprofil und/oder räumlicher Erstreckung, gegebenenfalls von der Implementierung des Anodengebiets 1061, 1062 in den Diodenbereichen 1-22 unterscheiden.
  • Bei Empfang des Steuersignals, z. B. von einer nicht dargestellten Gate-Treibereinheit bereitgestellt, kann jede Steuergrabenelektrode 141 einen Inversionskanal in einem der jeweiligen Steuergrabenelektrode 141 benachbarten Bereich des Body-Gebiets 102 erzeugen. Somit kann jede der Anzahl von IGBT-Zellen jeweils zum Leiten mindestens eines Teils des Vorwärtslaststroms zwischen dem ersten Lastanschluss 11 und dem zweiten Lastanschluss 12 ausgelegt sein.
  • Bei einer Ausführungsform erstreckt sich das Drift-Gebiet 100 entlang der Vertikalrichtung Z, bis es in eine Feldstoppschicht 108 übergeht (vgl. 11), wobei die Feldstoppschicht 108 ebenfalls vom ersten Leitfähigkeitstyp ist, verglichen mit dem Driftgebiet 100 aber eine höhere Dotierstoffdosis aufweist. Die Feldstoppschicht 108 ist in der Regel von wesentlich kleinerer Dicke als das Driftgebiet 100.
  • Das Driftgebiet 100 oder, sofern vorhanden, die Feldstoppschicht 108, erstreckt sich entlang der Vertikalrichtung Z bis es bzw. sie entweder an ein IGBT-Emittergebiet 103 des IGBT-Bereichs 1-21 oder ein Diodenemittergebiet 104 des Diodenbereichs 1-22 angrenzt. Mindestens in einigen Teilen der lateralen Erstreckung des Halbleiterkörpers 10, wo gemäß einigen Ausführungsformen kein IGBT-Emittergebiet 103 oder Diodenemittergebiet 104 vorhanden ist, kann das Drift-Gebiet 100 bzw. die Feldstoppschicht 108 an den zweiten Lastanschluss 12 oder ein anderes optionales Halbleitergebiet angrenzen.
  • Das Diodenemittergebiet 104 ist vom ersten Leitfähigkeitstyp und mit dem zweiten Lastanschluss 12 elektrisch verbunden und mit dem Driftgebiet 100 gekoppelt, z. B. mittels der Feldstoppschicht 108.
  • Das IGBT-Emittergebiet 103 ist vom zweiten Leitfähigkeitstyp und mit dem zweiten Lastanschluss 12 elektrisch verbunden und mit dem Driftgebiet 100 gekoppelt, z. B. mittels der Feldstoppschicht 108.
  • Die hier erwähnte Drift-Gebietdicke ist beispielsweise der Abstand entlang der Vertikalrichtung Z zwischen dem pn-Übergang 1021 eines der Mesen 17 vom ersten Typ des IGBT-Bereichs 1-21 und einem Übergang zwischen dem Drift-Gebiet und der Feldstoppschicht 108, wobei sich der Übergang entlang der Vertikalrichtung Z z. B. auf einer vertikalen Höhe befinden kann, auf der die Dotierstoffkonzentration um mindestens einen Faktor von zwei zugenommen hat.
  • 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 vom zweiten Leitfähigkeitstyp wirken. Ferner weist das IGBT-Emittergebiet 103 bei einigen Ausführungsformen keinen Bereich vom ersten Leitfähigkeitstyp auf, das eine ziemlich hohe Dotierstoffkonzentration von in der Regel im Bereich von 1016 cm-3 bis 1020 cm-3 aufweist; vielmehr ist gemäß einigen Ausführungsformen das Dioden-Kathodengebiet 104 ausschließlich im Diodenbereich 1-22 gebildet. Bei anderen Ausführungsformen kann das IGBT-Emittergebiet 103 einen oder mehrere Bereiche vom ersten Leitfähigkeitstyp aufweisen, z. B. nur in einem bestimmten Teilbereich des IGBT-Emittergebiets 103.
  • 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 jedes Source-Gebiets 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 Body-Gebiets 102 im Bereich von 1016 cm-3 bis 1018 cm-3 liegen. Wie oben beschrieben kann z. B. die Dotierstoffkonzentration des Body-Gebiets 102 im IGBT-Bereich 1-21 gleich wie oder verschieden von der Dotierstoffkonzentration des Anodengebiets 1061, 1062 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 entlang der lateralen Erstreckung 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 entlang der lateralen Erstreckung des Diodenemittergebiets 104 variieren (und sogar ihre Polarität ändern).
  • Es sei darauf hingewiesen, dass die dargestellten Grabenmuster nur beispielhaft sind; andere Grabenmuster sind möglich.
  • Bei einer Ausführungsform ist der Diodenbereich 1-22 nicht mit Source-Gebieten 101 ausgestattet, z. B. zumindest nicht mit jeweiligen der Steuergräben 14 benachbart angeordneten Source-Gebieten 101. Zum Beispiel ist im Diodenbereich 1-22 kein dotiertes Halbleitergebiet vom ersten Leitfähigkeitstyp mit dem ersten Lastanschluss 11 elektrisch verbunden. Vielmehr ist zum Bilden der Diodenkonfiguration im Diodenbereich 1-22 zum Leiten des Diodenlaststroms nur das Anodengebiet 1061, 1062 mit dem ersten Lastanschluss 11 elektrisch verbunden, wobei das Anodengebiet 1061, 1062 z. B. mit dem Driftgebiet 100 einen pn-Übergang bildet, und wobei sich unter dem pn-Übergang und entlang der Vertikalrichtung Z zu dem zweiten Lastanschluss 12 ein Halbleiterpfad nur vom ersten Leitfähigkeitstyp, der nicht durch irgendwelche weiteren Gebiete vom zweiten Leitfähigkeitstyp unterbrochen ist, befindet.
  • Wie oben erläutert wurde, umfasst der IGBT-Bereich 1-21 gemäß einer Ausführungsform im Gegensatz zum Diodenbereich 1-22 mindestens eine IGBT-Zelle mit einem mit dem ersten Lastanschluss 11 verbundenen und einem der Steuergräben 14 benachbart angeordneten und durch das Body-Gebiet 102 vom Driftgebiet 100 getrennten Bereich des Source-Gebiets 101. 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 Source-Gebiet/äußerste Source-Gebiete 101 definiert sein. Zum Beispiel sind alle Funktionselemente zum Ermöglichen des Leitens des Vorwärtslaststroms/IGBT-Laststroms in einer vertikalen Projektion des IGBT-Bereichs 1-21 der Leistungshalbleitervorrichtung 1 vorhanden, z. B. einschließlich mindestens des ersten Lastanschlusses 11 (z. B. eines Vorderseitenmetallkontakts desselben, z. B. eines oder mehrerer der ersten Kontaktstopfen 111), des/der Source-Gebiets/Source-Gebiete 101, des Body-Gebiets 102, des Driftgebiets 100, des IGBT-Emittergebiets 103 und des zweiten Lastanschlusses 12 (z. B. eines Rückseitenmetalls desselben). Weiterhin können sich diese Funktionselemente entlang der lateralen Gesamterstreckung des IGBT-Bereichs 1-21 erstrecken.
  • Bei einer Ausführungsform sind die ersten Kontaktstopfen 111 Teil einer Kontaktstopfenstruktur der Leistungshalbleitervorrichtung 1. Jeder erste Kontaktstopfen 111 kann dazu konfiguriert sein, einen Kontakt mit einer der Mesen 17, 18 herzustellen, um diese Mesa 17/18 mit dem ersten Lastanschluss 11 elektrisch zu verbinden. Wie dargestellt ist, kann sich jeder erste Kontaktstopfen 111 von der Vorderseite 110 entlang der Vertikalrichtung Z in die betreffende Mesa 17/18 erstrecken.
  • Statt der ersten Kontaktstopfen 111 können auch planare Kontakte zur Herstellung der elektrischen Verbindung zwischen den Mesen 17, 18 und dem ersten Lastanschluss 11 verwendet werden. Das gleiche gilt für die zweiten Kontaktstopfen.
  • Gemäß 3 umfasst der RC-IGBT 1 zum Beispiel vier Diodenbereiche 1-22, und es sind vier Steueranschlussfinger 1-32 vorgesehen, von denen sich jeder, wie dargestellt, in einen jeweiligen der vier Diodenbereiche 1-22 erstreckt. Die Gräben 14, 16 (vgl. 4 und die folgenden) können eine Streifenkonfiguration aufweisen, erstrecken sich aber zum Beispiel senkrecht zu der Streifenkonfiguration der Steuerfinger 132 und der Diodenbereiche 1-22.
  • Statt der Diodenbereiche 1-22 mit einem rechteckigen horizontalen Umfang können auch anders geformte Diodenbereiche 1-22 vorgesehen werden, z. B. kreisförmige Diodenbereiche.
  • Unabhängig von der Form des Diodenbereichs bzw. der Diodenbereiche 1-22 kann gewährleistet werden, dass mindestens 50% oder mindestens 80% eines lateralen Umfangs jedes Diodenbereichs 1-22 durch den bzw. die IGBT-Bereich(e) 1-21 umgeben sind. Sogar 100% des lateralen Umfangs eines jeweiligen Diodenbereichs 1-22 können durch den IGBT-Bereich 1-21 umgeben sein, z. B. wenn der Diodenbereich 1-22 irgendwo in dem aktiven Gebiet 1-2 ohne Schneiden des Randabschlussgebiets 1-3 platziert ist.
  • Zum Beispiel gestattet das vorgeschlagene Design die Verwendung der Fläche der Steueranschlussfinger 132 als ein aktives Gebiet.
  • Unter Bezugnahme auf 4 soll eine erste Implementierung der Herstellung der elektrischen Verbindung zwischen dem Steueranschluss 13 und der Steuergrabenelektrode 141 des mindestens einen Steuergrabens 14 basierend auf dem elektrisch leitenden Glied 131 beschrieben werden.
  • 4 zeigt sowohl einen Teil des IGBT-Bereichs 1-21 als auch einen Teil des benachbarten Diodenbereichs 1-22. Der erste Lastanschluss 11 erstreckt sich sowohl in den IGBT-Bereich 1-21 als auch den Diodenbereich 1-22. In dem Diodenbereich 1-22 befindet sich auch der Steueranschlussfinger 132, der aber in einem Abstand D von dem Lastanschluss 11 beabstandet ist (vgl. auch 5). Der Steuerfinger 132 kann eine Streifenkonfiguration aufweisen, die sich in der ersten lateralen Richtung X erstreckt, während die Gräben 14, 16 eine Streifenkonfiguration aufweisen können, die sich in der zweiten lateralen Richtung Y erstreckt.
  • Gemäß dem beispielhaft dargestellten Graben-Mesa-Muster wird jeder Steuergraben 14 (der eine jeweilige Steuergrabenelektrode 141 aufnimmt) lateral durch jeweils zwei benachbarte Source-Gräben 16 (die eine jeweilige Source-Grabenelektrode 161 aufnehmen) flankiert. Jedes Paar aus einem Steuergraben 14 und einem Sourcegraben 16 begrenzt lateral eine der Mesen 17 vom ersten Typ, und jedes Paar Source-Gräben 16 begrenzt lateral eine der Mesen 18 vom zweiten Typ.
  • Ferner ist gemäß der in 4 dargestellten Ausführungsform das Graben-Mesa-Muster sowohl für den Diodenbereich 1-22 als auch den IGBT-Bereich 1-21 gleich.
  • Unter Bezugnahme auf die nachfolgenden Zeichnungen wird nunmehr das Kontaktieren der Grabenelektroden 141 und 161 und der Mesen 17 und 18 beschrieben.
  • Zum Beispiel auf 5 Bezug nehmend, die einen Vertikalquerschnitt entlang der Linie BB', d. h. durch eine der Mesen 17 vom ersten Typ zeigt, ist die Mesa 17 vom ersten Typ basierend auf dem ersten Kontaktstopfen 111 mit dem ersten Lastanschluss 11 elektrisch verbunden. Der erste Kontaktstopfen 111 (in 4 nicht dargestellt) steht auf der einen Seite mit dem ersten Lastanschluss 11 und auf der anderen Seite sowohl mit dem Body-Gebiet 102 der Mesa 17 vom ersten Typ im IGBT-Bereich 1-21 als auch einem ersten Anodengebiet 1061 der Mesa 17 vom ersten Typ im Diodenbereich 1-22 in Kontakt. Das heißt, der erste Kontaktstopfen 111 kann sich sowohl in den Diodenbereich 1-22 als auch den IGBT-Bereich 1-21 erstrecken, und, wie oben erläutert wurde, weist die Mesa 17 vom ersten Typ eine IGBT-Konfiguration in dem IGBT-Bereich 1-21 auf (wo die Mesa 17 vom ersten Typ auch das Source-Gebiet 101 aufweist, das in 5 nicht dargestellt ist), und in dem Diodenbereich 1-22 weist die Mesa 17 vom ersten Typ eine Diodenkonfiguration ohne Source-Gebiet 101 auf. In dem Diodenbereich 1-22 ist das erste Anodengebiet 1061, z. B. basierend auf der Isolationsschicht 191, von dem Steueranschlussfinger 132 elektrisch isoliert.
  • In der Mesa 17 vom ersten Typ sind das Body-Gebiet 102 und das erste Anodengebiet 1061 vom gleichen Leitfähigkeitstyp (z. B. vom zweiten Leitfähigkeitstyp) und bilden ein durchgehendes Halbleitergebiet. Das Body-Gebiet 102 kann jedoch eine höhere Dotierstoffkonzentration als das erste Anodengebiet 1061 aufweisen und/oder kann sich entlang der Vertikalrichtung weiter als das erste Anodengebiet 1061 erstrecken.
  • Das Body-Gebiet 102 kann eine Dotierstoffdosis im Bereich von 5*1012 cm-2 bis 1*1014 cm-2 aufweisen.
  • Das erste Anodengebiet 1061 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.
  • Wie hier verwendet, bezieht sich der Begriff der durchschnittlichen Dotierstoffkonzentration eines Halbleitergebiets auf die räumliche durchschnittliche Dotierstoffkonzentration, z. B. die Anzahl von Dotierstoffen dividiert durch das Volumen des Gebiets. Wie hier verwendet, bezieht sich der Begriff des Dotierstoffes auf die entlang der Vertikalrichtung Z integrierte Dotierstoffkonzentration.
  • Nunmehr auf 6, Varianten (1) bis (3), die jeweils einen Vertikalquerschnitt entlang der in 4 gezeigten Linie CC', d. h. durch einen der Steuergräben 14, zeigen, Bezug nehmend, ist die Steuergrabenelektrode 141 basierend auf der Isolationsschicht 191 von dem ersten Lastanschluss 11 getrennt und basierend auf dem Steuergrabenisolator 142 von dem Halbleiterkörper 10 getrennt.
  • Gemäß Variante (1) überlappt sich die Steuergrabenelektrode 141 des mindestens einen Steuergrabens 14 im Diodenbereich 1-22 lateral mit dem Steueranschlussfinger 132. Ferner ist dann das elektrisch leitende Glied 131 z. B. als ein Steuerkontaktstopfen 1311 gebildet, der sich entlang der Vertikalrichtung Z von dem Steueranschlussfinger 132 zu dem Teil der Steuergrabenelektrode 141 erstreckt, der sich lateral mit dem Steueranschlussfinger 132 überlappt. Das heißt, der Steuerkontaktstopfen 1311 ist in dem Diodenbereich 1-22 angeordnet, der auch für zwei andere Steuergräben 14 in 4 dargestellt ist.
  • Zum Beispiel kann sich der mindestens eine Steuergraben 14 (der mit dem Steueranschlussfinger 132 im Diodenbereich 1-22 elektrisch verbunden ist) lateral von einem ersten Teil des IGBT-Bereichs 1-21 (z. B. 3 bei Bezugszeichen A) erstrecken, um den Diodenbereich 1-22 zu überqueren, und sich in einen anderen Teil des IGBT-Bereichs 1-21 erstrecken (z. B. 3 bei Bezugszeichen A"), wobei die beiden Teile des IGBT-Bereichs 1-21 neben dem Diodenbereich 1-22 angeordnet sind.
  • Allgemein können die Steuergrabenelektroden 141, die sich in den Diodenbereich 1-22 erstrecken, als integrierte Widerstände verwendet werden, was eine gewisse zusätzliche Chipfläche einspart. Der Wert des integrierten Widerstands kann durch eine ordnungsgemäße Auswahl der Anzahl von Steuergräben 14 in dem Diodenbereich 14 und ihrer Längen zwischen der Verbindung mit dem Steueranschlussfinger 132 und den Steuergrabenteilen 141 in dem IGBT-Bereich 1-21 (z. B. durch das Ausmaß des Gesamtvolumens der Steuergrabenelektroden 141 in dem Diodenbereich 1-22) gesteuert werden. Zum Beispiel kann der Widerstand durch Bereitstellen von mäanderförmigen Strukturen oder anderen Windungen unter dem Steueranschlussfinger 132 eingestellt werden.
  • Hier sollte jedoch bereits auf der Hand liegen, dass ein elektrisches Verbinden der Steuergrabenelektroden 141 mit dem Steueranschlussfinger 132 nicht zwangsweise erfordert, dass sich jede Steuergrabenelektrode 141 in den Diodenbereich 1-22 erstreckt. Wie weiter unten beschrieben wird, kann es ausreichen, dass sich nur eine Teilmenge oder nur eine der Steuergrabenelektroden 141 in den Diodenbereich 1-22 erstreckt.
  • Es kann sogar vorgesehen sein, dass sich, wie in 6, Varianten (2) und (3), dargestellt, die Steuergrabenelektrode 141 nicht in den Diodenbereich 1-22 erstreckt. In solch einem Fall überlappt sich die Steuergrabenelektrode 141 des mindestens einen Steuergrabens 14 im Diodenbereich 1-22 beispielsweise nicht lateral mit dem Steueranschlussfinger 132. Zum Beispiel grenzt die Steuergrabenelektrode 141 am Übergang zwischen dem IGBT-Bereich 1-21 und dem Diodenbereich 1-22 an einen Teil des elektrisch leitenden Glieds 131, das über der Isolationsschicht 191 angeordnet ist, an. Der Teil des elektrisch leitenden Glieds 131 kann dann planar sein und sich lateral von dem Steueranschlussfinger 132 zu dem IGBT-Bereich 1-21 über der Isolationsschicht 191 an der ersten Seite 110 erstrecken, wie in 6, Varianten (2) und (3), dargestellt ist. In diesen Fällen könnten selbst die Steuerelektroden planare Elektroden sein, die nicht in den Steuergräben 14 (hier nicht gezeigt) angeordnet sind. Somit erfordert das vorgeschlagene Verbindungschema nicht zwangsweise, dass die Steuerelektroden in dem IGBT-Bereich 1-21 Grabenelektroden sind. Wie in den Varianten (2) und (3) dargestellt ist, kann sich die Steuergrabenelektrode 141 entweder etwas in den Diodenbereich 1-22 erstrecken (vgl. Variante (2)) bzw. in dem IGBT-Bereich 1-21 enden (vgl. Variante (3)). Im letzteren Fall überlappt sich die Steuergrabenelektrode 141 nicht lateral mit dem Diodenemittergebiet 104.
  • Nunmehr auf 7, die einen Vertikalquerschnitt entlang der in 4 dargestellten Linie DD', d. h. durch einen der Source-Gräben 16, zeigt, ist die Source-Grabenelektrode 161 basierend auf der Isolationsschicht 191 sowohl von dem Steueranschlussfinger 132 getrennt als auch basierend auf dem Source-Grabenisolator 162 von dem Halbleiterkörper 10 getrennt. In dem Beispiel ist die Source-Grabenelektrode 161 des Source-Grabens 16 basierend auf einem der zweiten Kontaktstopfen 112 mit dem ersten Lastanschluss 11 in dem Diodenbereich 1-22 elektrisch verbunden, wie auch in 4 für vier weitere Source-Gräben 16 dargestellt ist. Alternativ oder zusätzlich kann einer der zweiten Kontaktstopfen 112 in dem IGBT-Bereich 1-21 platziert sein.
  • Um das Verständnis des Ausführungsbeispiels von 4 weiter zu erleichtern, zeigt 8 zwei Querschnitte des IGBT-Bereichs 1-21 entlang den in 4 gezeigten Linien EE' (Teil (1)) und FF' (Teil 2)). Die Linien EE' und FF' verlaufen senkrecht zu den Linien CC', BB' und DD'. Das Graben-Mesa-Muster ist oben bereits beschrieben worden. Sowohl die Mesen 17 vom ersten Typ als auch die Mesen 18 vom zweiten Typ sind basierend auf einem jeweiligen ersten Kontaktstopfen 111 (in 4 nicht dargestellt) mit dem ersten Lastanschluss elektrisch verbunden. Nur die Mesen 17 vom ersten Typ umfassen die Source-Gebiete 101. Die Mesen 18 vom zweiten Typ umfassen keine Source-Gebiete 101. Im Gegensatz zu dem Body-Gebiet 102 sind die Source-Gebiete 101, wie dargestellt ist, nur lokal entlang der zweiten lateralen Richtung Y vorgesehen: An der Linie EE' gibt es die Source-Gebiete 101 in den Mesen 17 vom ersten Typ, und an der Linie FF' gibt es keine Source-Gebiete 101 in den Mesen 17 vom ersten Typ. Die Dimensionierung und Positionierung der Source-Gebiete 101 hängt vom Einsatzzweck des RC-IGBTs 1 ab.
  • 9 stellt eine Variante des oben unter Bezugnahme auf 8 erläuterten Kontaktschemas dar. Zum Beispiel auf Variante (1) - entsprechend Variante (1) von 8 - Bezug nehmend, können statt der oder zusätzlich zu den ersten und zweiten Kontaktstopfen 111 und 112 breite gemeinsame Kontakte 114 verwendet werden, um sowohl die Source-Grabenelektroden 161 als auch die benachbarten Mesen elektrisch zu kontaktieren. Zum Beispiel kann ein gemeinsamer Kontakt 114 sowohl die Source-Grabenelektroden 161 von zwei benachbarten Source-Gräben 16 sowie die Mesa 18 vom zweiten Typ dazwischen und die beiden dazu benachbarten Mesen 17 vom ersten Typ elektrisch kontaktieren. Unter Bezugnahme auf Variante (2) - entsprechend Variante (2) von 8 - können z. B. statt der oder zusätzlich zu den ersten Kontaktstopfen 111 flache Kontakte 115 verwendet werden, um die Mesen 17, 18 sowohl vom ersten als auch zweiten Typ elektrisch zu kontaktieren. Zum Beispiel schließen die flachen Kontakte 115 ungefähr an der Vorderseite 110 des Halbleiterkörpers 10 ab und erstrecken sich nicht in die Mesateile.
  • 10 zeigt einen Vertikalquerschnitt entlang der in 4 dargestellten Linie BB', d. h. durch eine der Mesen 17 vom ersten Typ. Das unter Bezugnahme auf 5 Beschriebene gilt gleichermaßen auch für 10. 10 stellt eine Variation des Anodengebiets 1061 in dem Teil der Mesa 17 vom ersten Typ dar, der sich in den Diodenbereich 1-22 erstreckt. Zum Beispiel umfasst das die Anodengebiet einen ersten Teil 1061 (auch als erstes Anodengebiet 1061 bezeichnet), der sich lateral mit dem ersten Lastanschluss 11 überlappt, und, in Kontakt damit, einen zweiten Teil 1062 (auch als zweites Anodengebiet 1062 bezeichnet), der sich lateral mit dem Steueranschlussfinger 132 überlappt. Zum Beispiel sind das Body-Gebiet 102, das erste Anodengebiet 1021 und das zweite Anodengebiet 1062 alle vom zweiten Leitfähigkeitstyp und bilden ein durchgehendes Gebiet. Die Dotierstoffkonzentrationen der Gebiete 102, 1061 und 1062 können sich jedoch wie die Gesamterstreckungen in der Vertikalrichtung Z unterscheiden.
  • Die Dotierstoffdosis des zweiten Teils (zweiten Anodengebiets) 1062 beträgt zum Beispiel mindestens das Zehnfache der Dotierstoffdosis des ersten Teils (ersten Anodengebiets) 1061.
  • Hier sei darauf hingewiesen, dass die Mesa 18 vom zweiten Typ die gleiche Konfiguration wie die Mesa 17 vom ersten Typ aufweisen kann, insbesondere hinsichtlich des Body-Gebiets 102 und der Anodengebiete 1061, 1062; der einzige Unterschied besteht darin, dass die Mesa 18 vom zweiten Typ nicht mit den Source-Gebieten 101 ausgestattet ist.
  • Das zweite 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.
  • Zum Beispiel liegt die durchschnittliche Dotierstoffkonzentration des zweiten Anodengebiets 1062 im Bereich von 50% bis 1000% der durchschnittlichen Dotierstoffkonzentration des ersten Anodengebiets 1061. Somit kann die durchschnittliche Dotierstoffkonzentration des zweiten Anodengebiets 1062 verglichen mit der durchschnittlichen Dotierstoffkonzentration des ersten Anodengebiets 1061 identisch, kleiner oder größer sein. Welche Variante gewählt wird, kann zum Beispiel von dem ausgewiesenen Emitterwirkungsgrad des Diodenbereichs 1-22 abhängig sein.
  • Ferner kann die durchschnittliche Dotierstoffkonzentration des ersten Anodengebiets 1061 verglichen mit der durchschnittlichen Dotierstoffkonzentration des Body-Gebiets 102 geringer sein. Hier sei darauf hingewiesen, dass direkt unter dem ersten Kontaktstopfen 111 hochdotierte Kontaktgebiete, z. B. durch Implantation, platziert sein können. Die Dotierstoffdosen und die durchschnittlichen Dotierstoffkonzentrationen des Body-Gebiets 102 und des ersten und zweiten Anodengebiets 1061, 1062 sind ohne das Dotieren dieser hochdotierten Kontaktgebiete definiert.
  • Die Differenz bei der Dotierstoffkonzentration zwischen dem ersten und dem zweiten Anodengebiet 1061 und 1062 kann berücksichtigen, dass sich das zweite Anodengebiet 1062 lateral mit dem Steueranschlussfinger 132 überlappen kann; d. h., in dem zweiten Anodengebiet 1062 kann es aufgrund des Fehlens einer sich vertikal erstreckenden Verbindung zwischen dem zweiten Anodengebiet 1062 und dem ersten Lastanschluss 11 einen lateralen Spannungsabfall geben.
  • Zum Beispiel ist der zweite Teil (das zweite Anodengebiet) 1062 des Anodengebiets von dem ersten Lastanschluss 11 bzw. von einem benachbarten der ersten Kontaktstopfen 111 um mindestens 50 nm oder mindestens 2 µm, vgl. Abstand d, der in 10 dargestellt ist, lateral versetzt. Dadurch kann gemäß einigen Ausführungsformen gewährleistet werden, dass der gewünschte Emitterwirkungsgrad in erster Linie basierend auf dem ersten Anodengebiet 1061, das basierend auf dem Kontaktstopfen 111 mit dem ersten Lastanschluss 11 elektrisch verbunden ist, definiert wird und gleichzeitig, dass basierend auf dem höherdotierten zweiten Anodengebiet 1062 unter dem Steueranschlussfinger 132 ein geringer lateraler Spannungsabfall gewährleistet wird.
  • 11 zeigt einen Vertikalquerschnitt entlang der in 4 dargestellten Linie BB', d. h. durch eine der Mesen 17 vom ersten Typ. Das unter Bezugnahme auf 10 Beschriebene gilt gleichermaßen auch für 11. 11 stellt eine Variation dar, bei der die oben beschriebene Feldstoppschicht 108 an der zweiten Seite 120 implementiert ist. Die Feldstoppschicht 108 kann sich sowohl in den Diodenbereich 1-22 als auch den IGBT-Bereich 1-21 erstrecken, um z. B. sowohl an das IGBT-Emittergebiet 103 vom zweiten Leitfähigkeitstyp als auch das Diodenemittergebiet 104 vom ersten Leitfähigkeitstyp anzugrenzen. 11 stellt auch eine Variation des zweiten Anodengebiets 1062 dar; dementsprechend kann das zweite Anodengebiet 1062 unter dem Steuerfinger 132 abschließen und grenzt das Drift-Gebiet 100 an die Vorderseite 110, z. B. an die Isolationsschicht 191, an.
  • 12 zeigt einen Vertikalquerschnitt entlang der in 4 dargestellten Linie BB', d. h. durch eine der Mesen 17 vom ersten Typ. Das unter Bezugnahme auf 11 Beschriebene, das die Feldstoppschicht 108 betrifft, gilt gleichermaßen auch für 12. 12 stellt eine Variation des Rückseitenemitters dar. Zum Beispiel umfasst der Diodenbereich 1-22 nicht nur die Diodenemittergebiete 104, die mit dem zweiten Lastanschluss 12 in elektrischem Kontakt stehen, sondern auch Teilgebiete 1031 vom zweiten Leitfähigkeitstyp, die mit dem zweiten Lastanschluss 12 in elektrischem Kontakt stehen. Die Teilgebiete 1031 und die Diodenemittergebiete 104 können, wie dargestellt, entlang der zweiten lateralen Richtung Y abwechselnd angeordnet sein. Durch zusätzliches Bereitstellen der Teilgebiete 1031 vom zweiten Leitfähigkeitstyp, die mit dem zweiten Lastanschluss 12 in elektrischem Kontakt stehen, wird ein sanfteres Schaltverhalten während Diodenkommutation mittels Ladungsträgerinjektion aus den Teilgebieten 1031 in das Drift-Gebiet 100 gestattet.
  • 13-17 zeigen jeweils schematisch und beispielhaft eine jeweilige Variante der in 4 dargestellten Konfiguration gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen. Falls nicht anders angegeben, gilt das bisher Beschriebene gleichermaßen für die 13-17.
  • Wie oben angeführt wurde, ist es nicht erforderlich, dass sich jeder Steuergraben 14 in den Diodenbereich 1-22 erstreckt. Es kann z. B. wünschenswert sein, z. B. für eine Reduzierung des Einflusses des Steuersignals auf die Rückwärtsleitungsverhaltenseigenschaften, dass nur eine geringe Menge der gesamten Steuergrabenelektroden 141 in dem Diodenbereich 1-22 vorhanden ist. Wenn z. B. kein oder nur ein „geringes Steuergrabenelektrodenpotenzial“ in dem Diodenbereich 1-22 vorhanden ist, kann dies bewirken, dass der Diodenbereich 1-22 im Wesentlichen unabhängig von dem der Steuergrabenelektrode zugeführten Steuersignal ist. Auch würde der RC-IGBT 1 eine geringere Gesamt-Gate-Ladung haben, was bei bestimmten Konfigurationen wünschenswert sein kann.
  • Bei Betrachtung von zwei Varianten (1) und (2), die in 13 dargestellt sind, kann basierend auf dem Quergraben 15 zwischen dem Diodenbereich 1-22 und dem IGBT-Bereich 1-21 z. B. vorgesehen sein, dass sich nur eine Teilmenge oder sogar nur ein Steuergraben 14 sowohl in den Diodenbereich 1-22 als auch den IGBT-Bereich 1-21 erstreckt. Die Steuergrabenelektrode 141 dieses mindestens einen Steuergrabens 14 kann, wie oben, z. B. unter Bezugnahme auf 6, erläutert wurde, mit dem Steueranschlussfinger 132 elektrisch verbunden sein.
  • Der Quergraben 15 umfasst eine Quergrabenelektrode 151, die mit dem Steueranschluss 13 elektrisch verbunden ist, wobei sich der mindestens eine Steuergraben 14 (z. B. lateral) von dem Diodenbereich 1-22 dahingehend erstreckt, an den Quergraben 15 anzugrenzen. Der gleiche Steuergraben 14 (Variante (1)) oder ein anderer (Variante (2)) kann sich dann von dem Quergraben 15 in den IGBT-Bereich 1-21 erstrecken. Zum Beispiel grenzen andere der mehreren Steuergräben 14 an den Quergraben 15 an und schließen darin ab. Die Steuergräben 14 sind senkrecht zu dem Quergraben 15 angeordnet.
  • Die Steuergrabenelektrode 141 des mindestens einen Steuergrabens kann mit der Quergrabenelektrode 151 elektrisch verbunden sein; die beiden Grabenelektroden 151 und 141 können so angeordnet sein, dass sie einen Schnittpunkt bilden. Alternativ, vgl. Variante (2), gibt es möglicherweise keine direkte/„lineare“ Fortführung des mindestens einen Steuergrabens 14, der sich von dem Diodenbereich 1-22 in dem IGBT-Bereich 1-21 erstreckt, d. h., auch der mindestens eine Steuergraben 14 schließt an dem Quergraben 15 ab, und die Erstreckung in den Diodenbereich 1-22 wird basierend auf einer lateral versetzten Version des mindestens einen Steuergrabens 14 hergestellt. Wie dargestellt ist, grenzen die Steuergrabenelektroden 141 der verbleibenden Steuergräben 14 an die Quergrabenelektrode 151 an und schließen dort ab. Natürlich grenzen die Source-Grabenelektroden 161 nicht an den Quergraben 15 an, sondern schließen getrennt davon ab. Wie die anderen Grabenelektroden ist die Quergrabenelektrode 151 basierend auf dem Quergrabenisolator 152 von dem Halbleiterkörper getrennt.
  • Der Quergraben 15 kann so angeordnet sein, dass er sich mit dem ersten Lastanschluss 11 überlappt. Der Bereich, in dem der Quergraben 15 angeordnet ist, kann zum Beispiel als ein Übergangsbereich zwischen dem Diodenbereich 1-22 und dem IGBT-Bereich 1-21 betrachtet werden.
  • In 13 kann sich das Graben-Mesa-Muster in dem Diodenbereich 1-22 von dem Graben-Mesa-Muster in dem IGBT-Bereich 1-21 unterscheiden. Neben dem mindestens einen Steuergraben 14 weist der Diodenbereich zum Beispiel nur die Source-Gräben 16 auf. Wie in 14 dargestellt ist, die auch die ersten Kontaktstopfen 111 zeigt, die zum elektrischen Verbinden der Mesen 17, 18 vom ersten und zweiten Typ verwendet werden, kann ferner die Gesamtgrabendichte in dem Diodenbereich 1-22 verglichen mit der Grabendichte in dem IGBT-Bereich 1-21 kleiner sein, was z. B. breitere Mesen vom zweiten Typ in dem Diodenbereich 1-22 ergibt. Dort sind die Mesen 18 vom zweiten Typ (oder ein Teil davon) mit dem ersten Lastanschluss nicht elektrisch verbunden, wodurch Dummy-Mesen gebildet werden.
  • 15 stellt schematisch und beispielhaft noch eine weitere Variante der in 4 dargestellten Konfiguration gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen dar. Das Design des Diodenbereichs 1-22 kann wie das in 14 dargestellte sein, aber verglichen mit der Variante von 14 sind in dem IGBT-Bereich 1-21 auch die Mesen 18 vom zweiten Typ basierend auf den ersten Kontaktstopfen 111 mit dem ersten Lastanschluss 11 elektrisch verbunden. Wie weiter oben beschrieben wurde, werden diese in 14 gezeigten nicht verbundenen Mesen nicht für Laststromleitung, weder für Vorwärtslaststrom- noch für Rückwärtslaststromleitung, verwendet und können somit als Dummy-Mesen betrachtet werden.
  • Die in 16 dargestellte Variante entspricht hauptsächlich der in 15 dargestellten Variante, wobei der Unterschied in einem verschiedenen Kontaktschema der Mesen 18 vom zweiten Typ in dem Diodenbereich 1-22 liegt (der, wie oben erläutert wurde, die gleiche Konfiguration wie die Mesen 17 vom ersten Typ in dem Diodenbereich 1-22 zeigen kann, d. h. eine Diodenkonfiguration mit dem Anodengebiet 1061 (und wahlweise 1062) aufweisen kann). Statt der Verwendung der ersten Kontaktstopfen 111 werden dort breitere Kontakte 117 eingesetzt, die die größere Mesabreite in dem Diodenbereich 1-22 berücksichtigen.
  • Wie in 17 dargestellt ist, können diese breiteren Kontakte 117 nicht nur zum Kontaktieren der Mesen 18 vom zweiten Typ, sondern auch als geteilte Kontakte verwendet werden, um auch die Source-Grabenelektroden 161 in dem Diodenbereich 1-22 zu kontaktieren. Ebenso können in dem IGBT-Bereich 1-21 die breiten gemeinsamen Kontakte 114, die unter Bezugnahme auf 9, Variante (1), beschrieben wurden, dazu eingesetzt werden, sowohl die Source-Grabenelektroden 161 von zwei benachbarten Source-Gräben 16 als auch die Mesen 18 vom zweiten Typ dazwischen und die beiden daran angrenzenden Mesen 17 vom ersten Typ elektrisch zu kontaktieren.
  • 18 stellt schematisch und beispielhaft einen Abschnitt eines Vertikalquerschnitts des RC-IGBTs 1 gemäß einer oder mehreren weiteren Ausführungsformen dar. Hier erstrecken sich zwei Steueranschlussfinger 132 in den Diodenbereich 1-22. Die Steueranschlussfinger 132 sind von den Teilen des ersten Lastanschlusses 11 in dem Diodenbereich 1-22 getrennt, z. B. um mindestens einen jeweiligen Abstand D. Unter den Steueranschlussfingern 132 kann der Diodenbereich 1-22 die zweiten Anodengebiete 1062 aufweisen, die verglichen mit den ersten Anodengebieten 1061, die, z. B. aus den oben erläuterten Gründen, basierend auf den ersten Kontaktstopfen 111 mit dem ersten Lastanschluss 11 elektrisch verbunden sind, eine höhere Dotierstoffkonzentration aufweisen können
  • Es wird hier auch ein Verfahren zur Herstellung eines RC-IGBTs dargeboten. Das Verfahren zur Herstellung eines RC-IGBTs umfasst Bilden der folgenden Komponenten: eines aktiven Gebiets mit einem IGBT-Bereich und, von dem IGBT-Bereich getrennt, einem Diodenbereich; eines Halbleiterkörpers, der Teil des aktiven Gebiets bildet und eine erste Seite und eine zweite Seite aufweist; eines ersten Lastanschlusses an der ersten Seite und eines zweiten Lastanschlusses an der zweiten Seite; eines Steueranschlusses an der ersten Seite, wobei der Steueranschluss von dem Halbleiterkörper elektrisch isoliert ist und einen Steueranschlussfinger umfasst, der sich im aktiven Gebiet lateral mit dem Diodenbereich überlappt. Ferner umfasst das RC-IGBT-Herstellungsverfahren das Bilden mehrerer Steuergräben, die sich entlang einer Vertikalrichtung in den Halbleiterkörper erstrecken. Jeder Steuergraben weist eine Steuergrabenelektrode auf, die mit dem Steueranschluss elektrisch verbunden ist und dazu konfiguriert ist, einen Laststrom zwischen dem ersten Lastanschluss und dem zweiten Lastanschluss in dem IGBT-Bereich zu steuern. Mindestens einer der mehreren Steuergräben erstreckt sich sowohl in den IGBT-Bereich als auch den Diodenbereich. Die elektrische Verbindung zwischen der Steuergrabenelektrode des mindestens einen Steuergrabens und dem Steueranschluss wird mindestens basierend auf einem elektrisch leitenden Glied, das in dem Diodenbereich in Kontakt mit dem Steueranschlussfinger angeordnet ist, hergestellt.
  • Ausführungsformen des RC-IGBT-Herstellungsverfahrens entsprechen den Ausführungsformen des oben dargebotenen RC-IGBTs 1.
  • Vorstehend wurden einen RC-IGBT betreffende Ausführungsformen und entsprechende Herstellungsverfahren erläutert. Zum Beispiel basieren diese RC-IGBTs auf Silicium (Si). Dementsprechend können ein(e) monokristalline(s) Halbleitergebiet oder -schicht, zum Beispiel der Halbleiterkörper 10 und seine Gebiete/Zonen, z. B. Gebiete usw., ein(e) monokristalline(s) Si-Gebiet oder Si-Schicht sein. Bei anderen Ausführungsformen kann polykristallines oder amorphes Silicium verwendet werden. Zum Beispiel beziehen sich die oben beschriebenen Werte der Dotierstoffkonzentrationen und Dotierstoffdosen auf Ausführungsformen, bei denen Si als das Material des Halbleiterkörpers 10 ausgewählt wurde.
  • Es sollte jedoch auf der Hand liegen, dass der Halbleiterkörper 10 und seine Gebiete/Zonen aus einem beliebigen Halbleitermaterial hergestellt sein können, das zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung geeignet ist. Beispiele für solche Materialien umfassen elementare Halbleitermaterialien, wie zum Beispiel Silicium (Si) oder Germanium (Ge), Gruppe IV-Verbindungshalbleitermaterialien, wie zum Beispiel Siliciumkarbid (SiC) oder Siliciumgermanium (SiGe), binäre, ternäre oder quaternäre III-V-Halbleitermaterialien, wie zum Beispiel Galliumnitrid (GaN), Galliumarsenid (GaAs), Aluminiumgalliumnitrid (AlGaN) und Aluminiumindiumnitrid (AlInN), ohne darauf beschränkt zu sein. Für Leistungshalbleiterschalteranwendungen werden derzeit in erster Linie 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. Zum Beispiel 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.
  • Sich auf Raum beziehende Begriffe, wie zum Beispiel „unter“, „unterhalb“, „niedriger“, „über“, „oberer“, und dergleichen werden der Einfachheit der Beschreibung halber dazu verwendet, die Positionierung eines Elements relativ zu einem zweiten Element zu beschreiben. Diese Begriffe sollen zusätzlich zu Ausrichtungen, die von jenen, die in den Figuren veranschaulicht sind, verschieden sind, verschiedene Ausrichtungen der jeweiligen Vorrichtung mit einschließen. Ferner werden Begriffe, wie „erster“, „zweiter“ und dergleichen auch zum Beschreiben verschiedener Elemente, Gebiete, Abschnitte usw. verwendet und sollen ebenfalls nicht einschränkend sein. Gleiche Begriffe beziehen sich in der gesamten Beschreibung auf gleiche Elemente.
  • Wie hier verwendet, sind die Begriffe „aufweisen“, „enthalten“, „beinhalten“, „umfassen“, „haben“ und dergleichen offene Begriffe und geben das Vorhandensein der angegebenen Elemente oder Merkmale an, schließen aber keine zusätzlichen Elemente oder Merkmale aus.
  • Unter Berücksichtigung der vorstehenden Abwandlungen und Anwendungen versteht sich, dass die vorliegende Erfindung weder durch die vorstehende Beschreibung eingeschränkt wird, noch wird sie durch die beigefügten Zeichnungen eingeschränkt. Stattdessen wird die vorliegende Erfindung lediglich durch die folgenden Ansprüche und ihre legalen Äquivalente eingeschränkt.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102019125007 [0032]
    • DE 102020107277 [0032]

Claims (20)

  1. RC-IGBT (1), umfassend: - ein aktives Gebiet (1-2) mit einem IGBT-Bereich (1-21) und, getrennt von dem IGBT-Bereich (1-21), einem Diodenbereich (1-22); - einen Halbleiterkörper (10), der Teil des aktiven Gebiets (1-2) bildet und eine erste Seite (110) und eine zweite Seite (120) aufweist; - einen ersten Lastanschluss (11) an der ersten Seite (110) und einen zweiten Lastanschluss (12) an der zweiten Seite (120); - einen Steueranschluss (13) an der ersten Seite (110), wobei der Steueranschluss (13) - von dem Halbleiterkörper (10) elektrisch isoliert ist und - einen Steueranschlussfinger (132) umfasst, der sich im aktiven Gebiet (1-2) lateral mit dem Diodenbereich (1-22) überlappt; - mehrere Steuergräben (14), die sich entlang einer Vertikalrichtung (Z) in den Halbleiterkörper (10) erstrecken, wobei - jeder Steuergraben (14) eine Steuergrabenelektrode (141) aufweist, die mit dem Steueranschluss (13) elektrisch verbunden ist und dazu konfiguriert ist, einen Laststrom zwischen dem ersten Lastanschluss (11) und dem zweiten Lastanschluss (12) in dem IGBT-Bereich (1-21) zu steuern; und - sich mindestens einer der mehreren Steuergräben (14) sowohl in den IGBT-Bereich (1-21) als auch den Diodenbereich (1-22) erstreckt, wobei die elektrische Verbindung zwischen der Steuergrabenelektrode (141) des mindestens einen Steuergrabens (14) und dem Steueranschluss (13) mindestens basierend auf einem elektrisch leitenden Glied (131), das in dem Diodenbereich (1-22) in Kontakt mit dem Steueranschlussfinger (132) angeordnet ist, hergestellt wird.
  2. RC-IGBT (1) nach Anspruch 1, wobei - sich die Steuergrabenelektrode (141) des mindestens einen Steuergrabens (14) in dem Diodenbereich (1-22) lateral mit dem Steueranschlussfinger (132) überlappt; und - das elektrisch leitende Glied (131) als ein Steuerkontaktstopfen (1311) gebildet ist, der sich entlang der Vertikalrichtung (Z) von dem Steueranschlussfinger (132) zu dem Teil der Steuergrabenelektrode (141) erstreckt, der sich lateral mit dem Steueranschlussfinger (132) überlappt.
  3. RC-IGBT (1) nach Anspruch 1, wobei - sich die Steuergrabenelektrode (141) des mindestens einen Steuergrabens (14) in dem Diodenbereich (1-22) nicht lateral mit dem Steueranschlussfinger (132) überlappt; und - sich das elektrisch leitende Glied (131) lateral von dem Steueranschlussfinger (132) zu dem IGBT-Bereich (1-21) und über einer Isolierschicht (191) an der ersten Seite (110) erstreckt.
  4. RC-IGBT (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei sich der mindestens eine Steuergraben (14) lateral von einem ersten Teil des IGBT-Bereichs (1-21) zum Überqueren des Diodenbereichs (1-22) erstreckt und sich in einen anderen Teil des IGBT-Bereichs (1-21) erstreckt, wobei beide der Teile des IGBT-Bereichs (1-21) neben dem Diodenbereich (1-22) angeordnet sind.
  5. RC-IGBT (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend mehrere erste Kontaktstopfen (111), die mit dem ersten Lastanschluss (11) elektrisch verbunden sind und dazu konfiguriert sind, den Halbleiterkörper (10) sowohl im Diodenbereich (1-22) als auch im IGBT-Bereich (1-21) zu kontaktieren, wobei - der IGBT-Bereich (1-21) mindestens ein Body-Gebiet (102) umfasst, das basierend auf mindestens einem der ersten Kontaktstopfen (111) mit dem ersten Lastanschluss (11) elektrisch verbunden ist; und - der Diodenbereich (1-22) ein Anodengebiet (1061, 1062) umfasst, das basierend auf mindestens einem der ersten Kontaktstopfen (111) mit dem ersten Lastanschluss (11) elektrisch verbunden ist.
  6. RC-IGBT (1) nach Anspruch 5, wobei - das Anodengebiet (1061, 1062) einen ersten Teil (1061), der sich lateral mit dem ersten Lastanschluss (11) überlappt, und, in Kontakt damit, einen zweiten Teil (1062), der sich lateral mit dem Steueranschlussfinger (132) überlappt, umfasst; - der Steueranschlussfinger (132) in dem Diodenbereich (1-22) zumindest basierend auf einer Isolationsschicht (191) an der ersten Seite (110) von dem Halbleiterkörper (10) getrennt ist.
  7. RC-IGBT (1) nach Anspruch 6, wobei eine Dotierstoffdosis des zweiten Teils (1062) verglichen mit der Dotierstoffdosis des ersten Teils (1061) des Anodengebiets mindestens 10-mal so hoch ist.
  8. RC-IGBT (1) nach Anspruch 6 oder 7, wobei der zweite Teil (1062) des Anodengebiets um mindestens 500 nm lateral von dem ersten Lastanschluss (11) bzw. von einem benachbarten der ersten Kontaktstopfen (111) versetzt ist.
  9. RC-IGBT (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 5 bis 8, wobei das Body-Gebiet (102) und das Anodengebiet (1061, 1062) vom gleichen Leitfähigkeitstyp sind und ein durchgehendes Halbleitergebiet bilden.
  10. RC-IGBT (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend mehrere Mesen (17) vom ersten Typ als Teil des Halbleiterkörpers (10), wobei jede Mesa (17) vom ersten Typ mit dem ersten Lastanschluss (11) elektrisch verbunden ist, und wobei mindestens eine Mesa (17) vom ersten Typ Folgendes aufweist: - einen Diodenteil mit einer Diodenkonfiguration im Diodenbereich (1-22); und - einen IGBT-Teil mit einer IGBT-Konfiguration im IGBT-Bereich (1-21).
  11. RC-IGBT (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend mehrere Source-Gräben (16), die sich entlang der Vertikalrichtung (Z) in den Halbleiterkörper (10) erstrecken, wobei jeder Source-Graben (16) - eine Source-Grabenelektrode (161) aufweist, die mit dem ersten Lastanschluss (11) elektrisch verbunden ist; und - sich mindestens in einen von dem IGBT-Bereich (1-21) und dem Diodenbereich (1-22) erstreckt.
  12. RC-IGBT (1) nach den Ansprüchen 10 und 11, wobei die mehreren Gräben (14, 16) eine jeweilige Streifenkonfiguration aufweisen und gemäß einem Graben-Mesa-Muster lateral nebeneinander angeordnet sind.
  13. RC-IGBT (1) nach Anspruch 11 oder 12, ferner umfassend mehrere Mesen (18) vom zweiten Typ als Teil des Halbleiterkörpers (10), wobei jede Mesa (18) vom zweiten Typ durch jeweils zwei der Source-Gräben (16) lateral begrenzt wird.
  14. RC-IGBT (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 11 bis 13, ferner umfassend mehrere zweite Kontaktstopfen (112), die mit dem ersten Lastanschluss (11) elektrisch verbunden sind und zum Kontaktieren der Source-Grabenelektroden (161) konfiguriert sind.
  15. RC-IGBT (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend mindestens einen Quergraben (15), wobei der Quergraben (15) eine Quergrabenelektrode (151) umfasst, die mit dem Steueranschluss (13) elektrisch verbunden ist, und wobei - sich der mindestens eine Steuergraben (14) von dem Diodenbereich (1-22) zum Angrenzen an den Quergraben (15) erstreckt; und - andere der mehreren Steuergräben (14) an den Quergraben (15) angrenzen und darin abschließen.
  16. RC-IGBT (1) nach Anspruch 15, wobei die mehreren Steuergräben (14) senkrecht zu dem Quergraben (15) angeordnet sind.
  17. RC-IGBT (1) nach Anspruch 12 und 15 oder 16, wobei das Graben-Mesa-Muster in dem IGBT-Bereich (1-21) im Vergleich zu dem Graben-Mesa-Muster in dem Diodenbereich (1-22) verschieden ist.
  18. RC-IGBT (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Steueranschluss (13) ferner einen Steueranschluss-Runner (133) umfasst, der in einem Randteil des aktiven Gebiets (1-2) angeordnet ist, wobei sich der Steueranschlussfinger (132) zu einem mittleren Teil des aktiven Gebiets (1-2) erstreckt und sich nicht lateral mit dem IGBT-Bereich (1-21) überlappt.
  19. RC-IGBT (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei mindestens 80% eines lateralen Umfangs des Diodenbereichs (1-22) von dem IGBT-Bereich (1-21) umgeben sind.
  20. Verfahren zur Herstellung eines RC-IGBTs (1), umfassend Bilden der folgenden Komponenten: - eines aktiven Gebiets (1-2) mit einem IGBT-Bereich (1-21) und, von dem IGBT-Bereich (1-21) getrennt, einem Diodenbereich (1-22); - eines Halbleiterkörpers (10), der Teil des aktiven Gebiets (1-2) bildet und eine erste Seite (110) und eine zweite Seite (120) aufweist; - eines ersten Lastanschlusses (11) an der ersten Seite (110) und eines zweiten Lastanschlusses (12) an der zweiten Seite (120); - eines Steueranschlusses (13) an der ersten Seite (110), wobei der Steueranschluss (13) - von dem Halbleiterkörper (10) elektrisch isoliert ist; und - einen Steueranschlussfinger (132) umfasst, der sich im aktiven Gebiet (1-2) lateral mit dem Diodenbereich (1-22) überlappt; - mehrerer Steuergräben (14), die sich entlang einer Vertikalrichtung (Z) in den Halbleiterkörper (10) erstrecken, wobei - jeder Steuergraben (14) eine Steuergrabenelektrode (141) aufweist, die mit dem Steueranschluss (13) elektrisch verbunden ist und dazu konfiguriert ist, einen Laststrom zwischen dem ersten Lastanschluss (11) und dem zweiten Lastanschluss (12) in dem IGBT-Bereich (1-21) zu steuern; und - sich mindestens einer der mehreren Steuergräben (14) sowohl in den IGBT-Bereich (1-21) als auch den Diodenbereich (1-22) erstreckt, wobei die elektrische Verbindung zwischen der Steuergrabenelektrode (141) des mindestens einen Steuergrabens (14) und dem Steueranschluss (13) mindestens basierend auf einem elektrisch leitenden Glied (131), das in dem Diodenbereich (1-22) in Kontakt mit dem Steueranschlussfinger (132) angeordnet ist, hergestellt wird.
DE102021114434.5A 2021-06-04 2021-06-04 RC-IGBT und Verfahren zur Herstellung eines RC-IGBTs Active DE102021114434B4 (de)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102021114434.5A DE102021114434B4 (de) 2021-06-04 2021-06-04 RC-IGBT und Verfahren zur Herstellung eines RC-IGBTs
CN202210619880.5A CN115440801A (zh) 2021-06-04 2022-06-02 Rc igbt和制造rc igbt的方法
US17/831,597 US20220392892A1 (en) 2021-06-04 2022-06-03 RC IGBT and Method of Producing an RC IGBT

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102021114434.5A DE102021114434B4 (de) 2021-06-04 2021-06-04 RC-IGBT und Verfahren zur Herstellung eines RC-IGBTs

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE102021114434A1 true DE102021114434A1 (de) 2022-12-08
DE102021114434B4 DE102021114434B4 (de) 2023-10-26

Family

ID=84102293

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102021114434.5A Active DE102021114434B4 (de) 2021-06-04 2021-06-04 RC-IGBT und Verfahren zur Herstellung eines RC-IGBTs

Country Status (3)

Country Link
US (1) US20220392892A1 (de)
CN (1) CN115440801A (de)
DE (1) DE102021114434B4 (de)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116230752A (zh) * 2023-02-13 2023-06-06 珠海格力电器股份有限公司 逆导型绝缘栅双极晶体管及其制备方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102004040997A1 (de) 2003-08-27 2005-03-31 Mitsubishi Denki K.K. Isolierschichttransistor mit eingebauter Diode
DE102009049051A1 (de) 2008-10-14 2010-04-29 DENSO CORPORATION, Kariya-shi Halbleitervorrichtung mit IGBT und FWD auf demselben Substrat
DE102015118322A1 (de) 2015-10-27 2017-04-27 Infineon Technologies Ag Bipolartransistor mit Superjunction-Struktur
DE102019125007A1 (de) 2019-09-17 2021-03-18 Infineon Technologies Ag RC-IGBT mit einem IGBT-Bereich und einem Diodenbereich
DE102020107277A1 (de) 2020-03-17 2021-09-23 Infineon Technologies Austria Ag Rc-igbt

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102004040997A1 (de) 2003-08-27 2005-03-31 Mitsubishi Denki K.K. Isolierschichttransistor mit eingebauter Diode
DE102009049051A1 (de) 2008-10-14 2010-04-29 DENSO CORPORATION, Kariya-shi Halbleitervorrichtung mit IGBT und FWD auf demselben Substrat
DE102015118322A1 (de) 2015-10-27 2017-04-27 Infineon Technologies Ag Bipolartransistor mit Superjunction-Struktur
DE102019125007A1 (de) 2019-09-17 2021-03-18 Infineon Technologies Ag RC-IGBT mit einem IGBT-Bereich und einem Diodenbereich
DE102020107277A1 (de) 2020-03-17 2021-09-23 Infineon Technologies Austria Ag Rc-igbt

Also Published As

Publication number Publication date
DE102021114434B4 (de) 2023-10-26
CN115440801A (zh) 2022-12-06
US20220392892A1 (en) 2022-12-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102017124871B4 (de) Leistungshalbleiter-Vorrichtung und Verfahren zum Herstellen einer Leistungshalbleiter-Vorrichtung
DE102019125007B4 (de) RC-IGBT mit einem IGBT-Bereich und einem Diodenbereich und Verfahren zur Herstellung eines RC-IGBT
DE102017107174B4 (de) IGBT mit dV/dt-Steuerbarkeit und Verfahren zum Verarbeiten eines IGBT
DE102018107568B4 (de) Leistungshalbleitertransistor, sowie Verfahren zur Verarbeitung eines Leistungshalbleitertransistors
DE102018112344A1 (de) Leistungshalbleitervorrichtung mit dV/dt-Steuerbarkeit und Quergrabenanordnung
DE102016219020A1 (de) Leistungshalbleitervorrichtung
DE102020134850A1 (de) RC-IGBTVerfahren zum Herstellen eines RC-IGBT
DE102020107277A1 (de) Rc-igbt
DE102016120300A1 (de) Hochspannungsabschlussstruktur einer Leistungshalbleitervorrichtung
DE102018100237B4 (de) Leistungshalbleiterbauelement mit dU/dt Steuerbarkeit und Verfahren zum Herstellen eines Leistungshalbleiterbauelements
DE102016117264A1 (de) Leistungshalbleiterbauelement mit Steuerbarkeit von dU/dt
DE102018119512B4 (de) Nadelzellengraben-MOSFET
DE102018107417B4 (de) Nadelzellengraben-MOSFET und Verfahren zur Herstellung desselben
DE102016120301A1 (de) Leistungshalbleitervorrichtungs-Abschlussstruktur
DE102021114434B4 (de) RC-IGBT und Verfahren zur Herstellung eines RC-IGBTs
DE102017128241B3 (de) Layout für einen Nadelzellengraben-MOSFET und Verfahren zu dessen Verarbeitung
DE102021125271A1 (de) LeistungshalbleitervorrichtungVerfahren zur Herstellung einer Leistungshalbleitervorrichtung
DE102019125010B4 (de) Leistungshalbleitervorrichtung mit einer Diode mit strukturiertem Barrieregebiet
DE102020122264B4 (de) Mesa-Kontakt für MOS-gesteuerte Leistungshalbleitervorrichtung und Herstellungsverfahren
DE102021104532A1 (de) Mesa-Kontakt für MOS-gesteuerte Leistungshalbleitervorrichtung Verfahren zum Herstellen einer Leistungshalbleitervorrichtung
DE102018111939B4 (de) Leistungshalbleiterbauelement
DE102023116868B3 (de) RC-IGBT und Verfahren zum Betreiben einer Halbbrückenschaltung
DE102019109502A1 (de) Rückwärts sperrende Leistungshalbleitervorrichtung und Verfahren zur Verarbeitung einer rückwärts sperrenden Leistungshalbleitervorrichtung
DE102018105997A1 (de) Leistungshalbleiterbauelement
DE102019103899A1 (de) Leistungshalbleiterbauelement und Verfahren zur Verarbeitung eines Leistungshalbleiterbauelements

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R016 Response to examination communication
R016 Response to examination communication
R018 Grant decision by examination section/examining division
R020 Patent grant now final