DE112010005547T5 - Halbleiterbauelement - Google Patents

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Abstract

Das Problem der Schwankung bei der Produktion wird gelöst, indem die Akzeptorkonzentrationen in Gleitschutzringen, die in mehreren Intervallen ausgebildet sind, ungleichmäßig gemacht werden und die maximale oberflächenseitige Akzeptorkonzentration höher als die substratseitige Akzeptorkonzentration gemacht wird, wodurch der Einfluss einer positiven Ladung, die zwischen dem Siliciumcarbid und der Isolierschicht vorhanden ist, verringert wird.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft Halbleiterbauelemente, welche Gleitschutzringe verwenden, die für Siliciumcarbid-Leistungsbauelemente geeignet ist. Insbesondere betrifft sie eine Halbleiterbauelement-Kantenabschlussstruktur.
  • Technischer Hintergrund
  • Die Patentliteratur 1 offenbart eine Technik, die Oberflächenladungsausgleichszonen auf einer n-Typ-Siliciumcarbidoberfläche zwischen mehreren Gleitschutzringen zur Verringerung des Einflusses einer positiven Ladung von ungefähr 1 × 1012 bis 2 × 1012 cm–2 vorsieht, die in der Grenzfläche zwischen dem Siliciumcarbid und der Isolierdünnschicht bzw. Isolierschicht auf der Kantenabschlussstruktur von Gleitschutzringen vorhanden ist. Ebenfalls offenbart die Nichtpatentliteratur 1 eine Technik, die einen Siliciumcarbid-Hauptübergang und Gleitschutzringe gleichzeitig ausbildet.
  • Liste der Entgegenhaltungen
  • Patentliteratur
    • Patentliteratur 1: ungeprüfte japanische Patentanmeldungsoffenlegungsschrift (Übersetzung der PCT-Anmeldung) Nr. 2006-516815
  • Nichtpatentliteratur
    • Nichtpatentliteratur 1: Solid State Electronics (Festkörperelektronik) Bd. 44 (2000), S. 303–308
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Technisches Problem
  • Ein erstes Problem betrifft Variationen bzw. Schwankungen in der Produktion, welche von der positive Ladungsdichte abhängen. Wenn die Dichte der positiven Ladung, die in der Grenzfläche zwischen der p-Typ-Siliciumcarbidzone, die einen Gleitschutzring bildet, und der Isolierschicht vorhanden ist, von einer Produktion zur nächsten variiert, schwankt die Durchschlagspannung von Siliciumcarbid-Leistungsbauelementen von einer Produktion zur anderen in großem Ausmaß.
  • Ein zweites Problem betrifft die Durchschlagspannung, die dem Aufbau des Gleitschutzrings zugeschrieben werden kann. Gemäß der Patentliteratur 1 besteht der Gleitschutzring aus einer p-Typ-Siliciumcarbidzone mit gleichförmigen Akzeptorkonzentrationsprofilen. Wenn daher eine Sperrvorspannung an den pn-Übergang zwischen dem Gleitschutzring und der n-Typ-Siliciumcarbidzone angelegt wird, würde sich eine Sperrschicht nicht in den Gleitschutzring erstrecken und eine Erhöhung der elektrischen Feldstärke bewirken, so dass es schwierig werden würde, die Durchschlagspannung des Siliciumcarbid-Leistungsbauelements zu erhöhen.
  • Ein drittes Problem ist die Durchschlagspannung, die der Bildung eines Hauptübergangs und von Gleitschutzringen in demselben Vorgang zugeschrieben werden kann. Die Nichtpatentliteratur 1 offenbart, dass das p-Typ-Siliciumcarbid des Hauptübergangs und dasjenige des Gleitschutzrings in der Akzeptorkonzentration und in der Tiefe fast identisch sind und der Hauptübergang und der Gleitschutzring nicht getrennt gesteuert werden, so dass es schwierig ist, die Durchschlagspannung des Siliciumcarbid-Leistungsbauelements zu erhöhen.
  • Lösung des Problems
  • Typische Erfindungen gemäß der vorliegenden Anmeldungen sind wie folgt.
  • Eine Erfindung gemäß der vorliegenden Anmeldung ist ein Halbleiterbauelement, das ein Siliciumcarbidsubstrat, eine über dem Siliciumcarbidsubstrat ausgebildete n-Typ-Siliciumcarbidschicht, eine erste p-Typ-Halbleiterzone mit einer ersten Störstellen- bzw. Fremdatomkonzentration (N1: cm–3), die in der Siliciumcarbidschicht ausgebildet ist, eine, zweite p-Typ-Halbleiterzone mit einer zweiten Störstellenkonzentration (N2: cm–3), die höher als die erste Störstellenkonzentration ist, zwischen der ersten Halbleiterzone und einer Oberfläche der Siliciumcarbidschicht und eine über der Oberfläche des Siliciumcarbidsubstrats ausgebildete Isolierschicht einschließt, in welcher die erste und zweite Halbleiterzone einen Gleitschutzring darstellen, die erste und zweite Halbleiterzone Al als Störstellen enthalten, die Siliciumcarbidschicht eine Störstellenkonzentration von 5 × 1015 cm–3 oder weniger aufweist und die Tiefe (d1: μm) der zweiten Halbleiterzone kleiner als 7 × 10–19 × N2 – 0,14 ist.
  • Eine weitere Erfindung gemäß der vorliegenden Anmeldung ist ein Halbleiterbauelement, das ein Siliciumcarbidsubstrat, eine über dem Siliciumcarbidsubstrat ausgebildete n-Typ-Siliciumcarbidschicht, eine erste p-Typ-Halbleiterzone mit einer ersten Störstellenkonzentration (N1: cm–3), die in der Siliciumcarbidschicht ausgebildet ist, eine zweite p-Typ-Halbleiterzone mit einer zweiten Störstellenkonzentration (N2: cm–3), die höher als die erste Störstellenkonzentration ist, zwischen der ersten Halbleiterzone und einer Oberfläche des Siliciumcarbidsubstrats und eine über der Oberfläche der Siliciumcarbidschicht ausgebildete Isolierschicht einschließt, in welcher die erste und zweite Halbleiterzone einen Gleitschutzring darstellen, die erste und zweite Halbleiterzone Al als Störstellen enthalten, die Siliciumcarbidschicht eine Störstellenkonzentration hat, die höher als 5 × 1015 cm–3 und niedriger als 2 × 1016 cm–3 ist und die Tiefe (d1: μm) der zweiten Halbleiterzone kleiner als 8 × 10–19 × N2 – 0,24 (μm) ist.
  • Eine weitere Erfindung gemäß der vorliegenden Anmeldung ist ein Halbleiterbauelement, das ein Siliciumcarbidsubstrat, eine über dem Siliciumcarbidsubstrat ausgebildete n-Typ-Siliciumcarbidschicht, eine erste p-Typ-Halbleiterzone mit einer ersten Störstellenkonzentration (N1: cm–3), die in der Siliciumcarbidschicht ausgebildet ist, eine zweite p-Typ-Halbleiterzone mit einer zweiten Störstellenkonzentration (N2: cm–3), die höher als die erste Störstellenkonzentration ist, zwischen der ersten Halbleiterzone und einer Oberfläche der Siliciumcarbidschicht und eine über einer Oberfläche des Siliciumcarbidsubstrats ausgebildete Isolierschicht einschließt, in welcher die erste und zweite Halbleiterzone einen Gleitschutzring darstellen, die erste und zweite Halbleiterzone Al als Störstellen enthalten und der Abstand (d2: μm) zwischen einem Oberflächenende der ersten Halbleiterzone und einem Oberflächenende der zweiten Halbleiterzone kleiner als –5 × 10–18 × N2 + 3,9 ist.
  • Eine weitere Erfindung gemäß der vorliegenden Anmeldung ist ein Halbleiterbauelement, das ein Siliciumcarbidsubstrat, eine über dem Siliciumcarbidsubstrat ausgebildete n-Typ-Siliciumcarbidschicht, eine erste p-Typ-Halbleiterzone, die in der Siliciumcarbidschicht ausgebildet ist, und mehrere zweite p-Typ-Halbleiterzonen einschließt, die die Halbleiterzone umgeben, in welcher die erste und zweite Halbleiterzone Al als Störstellen enthalten und die Tiefe der ersten Halbleiterzone kleiner als die Tiefe der zweiten Halbleiterzone ist und eine innerste zweite Halbleiterzone unter den zweiten Halbleiterzonen die erste Halbleiterzone berührt oder teilweise überlappt.
  • Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Siliciumcarbid-Leistungsbauelement von einer positiven Ladung, die zwischen dem Siliciumcarbid und einer Isolierschicht vorhanden ist, weniger beeinflusst. Darüber hinaus kann durch Ungleichförmigmachen der Akzeptorkonzentration die Konzentration elektrischer Felder unterdrückt werden, um die Durchschlagspannung des Siliciumcarbid-Leistungsbauelements zu erhöhen. Des Weiteren kann durch unabhängiges Optimieren des Hauptübergangs und von Gleitschutzringen die Durchschlagspannung erhöht werden.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • 1 ist eine Längsschnittansicht einer pn-Diode gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 2 ist ein Beispiel eines Al-Konzentrationsprofils eines Gleitschutzrings in Tiefenrichtung.
  • 3 ist ein Simulationsergebnis, das eine Wirkung der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • 4 ist ein Simulationsergebnis, das eine Wirkung der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • 5 ist ein Simulationsergebnis, das eine Wirkung der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • 6 ist das Ergebnis einer Messung der pn-Dioden-Durchschlagspannung bei unterschiedlichen Al-Konzentrationen eines Hauptübergangs ohne eine Kantenabschlussstruktur.
  • 7 ist eine Längsschnittansicht einer pn-Diode im Stand der Technik.
  • 8 ist ein Simulationsergebnis, das die Abhängigkeit der Durchschlagspannung der in 1 gezeigten pn-Diode von einer Isolierschicht-/Gleitschutzring-Grenzflächenladungsdichte zeigt.
  • 9 ist ein Simulationsergebnis, das die Abhängigkeit der maximalen zulässigen Tiefe d1 von N2 und Nd zeigt.
  • 10 ist eine Ansicht, die die maximale zulässige d1 und die maximale zulässige Breite d2 in der ersten Ausführungsform und zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • 11 ist ein Simulationsergebnis, das die Abhängigkeit der maximalen zulässigen Tiefe d1 von N2 in dem Fall zeigt, dass Nd höchstens 5 × 1015 cm–3 in der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beträgt.
  • 12 ist ein Simulationsergebnis, das die Abhängigkeit der maximalen zulässigen Tiefe d1 von N2 in dem Fall zeigt, dass Nd mehr als 5 × 1015 cm–3 in der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beträgt.
  • 13 ist eine Längsschnittansicht, die einen Herstellungsschritt für die pn-Diode gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • 14 ist eine Längsschnittansicht, die einen Herstellungsschritt für die pn-Diode gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • 15 ist eine Längsschnittansicht, die einen Herstellungsschritt für die pn-Diode gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • 16 ist eine Längsschnittansicht der pn-Diode gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 17 ist ein Simulationsergebnis, das die Abhängigkeit der maximalen zulässigen Breite d2 von N2 in der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • 18(a) ist eine Längsschnittansicht in dem Fall, dass eine p-Typ-Siliciumcarbidzone 4, die einen Hauptübergang bildet, tiefer als Gleitschutzringe 5 ist; und
  • 18(b) ist eine Längsschnittansicht in dem Fall, dass eine p-Typ-Siliciumcarbidzone 4, die einen Hauptübergang bildet, flacher als Gleitschutzringe 5 ist.
  • 19 ist eine Längsschnittansicht einer JBS-Diode gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • Beschreibung der Ausführungsformen
  • Erste Ausführungsform
  • Als Nächstes wird eine Siliciumcarbid-pn-Diode als erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben.
  • 1 ist eine Schnittansicht eines Halbleiterbauelements gemäß der vorliegenden Erfindung. Wie in 1 gezeigt, beinhaltet das Halbleiterbauelement gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine Driftschicht 3 aus n-Typ-Siliciumcarbid, die über einem n-Typ-Siliciumcarbidsubstrat 2 ausgebildet ist, Gleitschutzringe 9, die in der Driftschicht ausgebildet sind, eine p-Typ-Siliciumcarbidzone 4, die einen Hauptübergang bildet, der innerhalb des innersten Gleitschutzrings 9 ausgebildet ist, eine Anodenelektrode 7, die über der p-Typ-Siliciumcarbidzone ausgebildet ist; eine Kathodenelektrode 1, die auf der Rückseite des n-Typ-Siliciumcarbidsubstrats 2 ausgebildet ist, und eine Isolierschicht 8, die über den Gleitschutzringen 9 ausgebildet ist. Die Isolierschicht 8 hat eine Öffnung zum Herausziehen der Anodenelektrode 7, und durch diese Öffnung ist die Anodenelektrode 7 mit der p-Typ-Siliciumcarbidzone 4 elektrisch gekoppelt. Da die ebene Gestaltung gut bekannt ist, wird vorliegend auf eine Draufsicht verzichtet, aber die p-Typ-Siliciumcarbidzone 4 ist von mehreren Gleitschutzringen 9 umgeben. Auch bilden die p-Typ-Siliciumcarbidzone 4 und die Driftschicht 3 des n-Typ-Siliciumcarbids eine pn-Diode.
  • Als Nächstes werden die Merkmale des Halbleiterbauelements in der ersten Ausführungsform erläutert. Ein Merkmal besteht darin, dass der Gleitschutzring 9 aus einer ersten p-Typ-Halbleiterzone mit einer gegebenen Störstellenkonzentration und einer zweiten p-Typ-Halbleiterzone 6 mit einer höheren Störstellenkonzentration als derjenigen der ersten Halbleiterzone 5 besteht, die zwischen der ersten Halbleiterzone 5 und einer Oberfläche des n-Typ-Siliciumcarbidsubstrats 2 ausgebildet ist.
  • Als Nächstes werden unter Bezugnahme auf 2 die Störstellenkonzentrationen der ersten Halbleiterzone 5 und der zweiten Halbleiterzone 6 eingehend erläutert. 2 ist ein Störstellenkonzentrationsprofil, in welchem die horizontale Achse für die Tiefe und die vertikale Achse für die Konzentration von Al als p-Typ-Halbleiterzonen-Störstellen steht. Dieses Profil zeigt die Al-Konzentration entlang der vertikalen Tiefe einer Zone einschließlich der in 1 gezeigten Gleitschutzringe 9. Wie vorstehend angegeben, beträgt die Konzentrationsspitze in der ersten Halbleiterzone ungefähr 9,5 × 1017 cm–3, höher als die Konzentrationsspitze in der zweiten Halbleiterzone, ungefähr 3,5 × 1017 cm–3, und dies zeigt an, dass die Störstellenkonzentration der ersten Halbleiterzone höher als die Störstellenkonzentration der zweiten Halbleiterzone ist. Es ist bevorzugt, dass die Konzentrationsspitze in der ersten Halbleiterzone mindestens 1,0 × 1017 cm–3 und höchstens 5,0 × 1017 cm–3 und die Konzentrationsspitze in der zweiten Halbleiterzone mehr als 5,0 × 1017 cm–3 und höchstens 1,0 × 1018 cm–3 beträgt.
  • Als Nächstes wird unter Bezugnahme auf 3 das Ergebnis einer Untersuchung der Beziehung zwischen einer Störstellenkonzentration und einer Durchschlagspannung erläutert. In 3 zeigt der obere Teil Al-Störstellenkonzentrationsprofile in Tiefenrichtung und der untere Teil zeigt das Ergebnis einer zweidimensionalen Simulation von Potenzialkonturen bei einem Lawinendurchbruch, die den Störstellenkonzentrationsprofilen im oberen Teil entsprechen. Obwohl in dieser Simulation tatsächlich ein Hauptübergang als Ersatz für den Gleitschutzring eingesetzt wurde, sind sie in dem Sinn identisch, dass sie beide eine p-Typ-Halbleiterzone darstellen, so dass das Simulationsergebnis so ausgelegt werden kann, dass es das gleiche ist, als wenn der Gleitschutzring verwendet wird. Für die linken Kurven der 3 liegt die Al-Konzentration der zweiten Halbleiterzone in der Größenordnung von 1018 cm–3 und für die mittleren Kurven liegt sie in der Größenordnung von 1017 cm–3 und für die rechten Kurven liegt sie in der Größenordnung von 1016 cm–3. In diesen Simulationen wurde Al auf sieben verschiedenen Beschleunigungsenergieniveaus von 25 bis 380 keV implantiert.
  • Als Nächstes werden die Ergebnisse dieser Durchschlagspannungssimulationen erläutert. Aus der linken unteren Kurve ist bekannt, dass eine Äquipotenziallinie von 600 V auf der Oberfläche des Substrats erscheint, und in Anbetracht seiner Beziehung zu den 400 V- und 200 V-Äquipotenziallinien beträgt das Potenzial der Oberfläche des Substrats beim Lawinendurchbruch ungefähr 700 V. Mit anderen Worten beträgt die Durchschlagspannung ungefähr 700 V. In ähnlicher Weise legt die mittlere Kurve nahe, dass die Durchschlagspannung ungefähr 1000 V beträgt, und die rechte Kurve legt nahe, dass die Durchschlagspannung etwas höher als 400 V ist. Aus diesen Ergebnissen ist bekannt, dass für die Herstellung einer pn-Übergangsdiode mit einer Durchschlagspannung von 600 V die Störstellenkonzentration der zweiten Halbleiterzone des Gleitschutzrings bevorzugt in der Größenordnung von 1018 oder 1017 cm–3 und mehr bevorzugt in der Größenordnung von 1017 cm–3 liegen sollte.
  • Als Nächstes wird die Schlussfolgerung einer Untersuchung, welche durchgeführt wurde, um den Grund dafür zu finden, weshalb diese Ergebnisse erhalten wurden, unter Bezugnahme auf 4 und 5 erläutert. 4 und 5 zeigen die Ergebnisse zweidimensionaler Simulationen von Lochkonzentrationsprofilen bei einem Lawinendurchbruch im Fall schachtelähnlicher Al-Konzentrationsprofile, wie in der linken oberen Kurve bzw. der mittleren oberen Kurve der 3 gezeigt. In den jeweiligen Kurven breitet sich, da eine Sperrspannung ängelegt ist, die Sperrschicht in Richtung der Seite der höheren Lochkonzentration aus und der elektrische Feldgradient ist groß. Wie innerhalb des Kreises gezeigt ist, der durch eine punktierte Linie in 4 angegeben ist, sind Lochkonzentrationsprofile mit einem relativ kleinen Krümmungsradius ausgebildet. Dies scheint nahezulegen, dass sich hohe elektrische Felder in dieser Zone konzentriert haben und eine relative niedrige Durchschlagspannung erhalten wurde. Andererseits sind Lochkonzentrationsprofile mit einem relativ großen Krümmungsradius ausgebildet, wie innerhalb des Kreises gezeigt ist, der durch die punktierte Linie in 5 angegeben ist. Dies scheint nahezulegen, dass die elektrische Feldkonzentration geringer als in 4 ist und eine relativ hohe Durchschlagspannung erhalten wurde. Diese Art von Maßnahmen zur Verbesserung der Durchschlagspannung, die die Leerung der p-Typ-Siliciumcarbidzone berücksichtigt, ist bisher noch nicht vermeldet worden. Im Fall der Al-Konzentrationsprofile in der rechten oberen Kurve der 3 wird angenommen, dass die Lochkonzentration auf der Substratoberfläche bei einem Lawinendurchbruch nicht mehr als 1015 cm–3 betrug, obwohl das nicht gezeigt ist, so dass die Durchschlagspannung etwas höher als 400 V war. In den Simulationen betrug die Dotierstoffdichte Nd der Driftschicht 2 × 1015 cm–3, was für ein Leistungsbauelement mit einer Durchschlagspannung von mehreren Kilovolt geeignet ist. Auch verwendet die mittlere Kurve in den Simulationen drei Halbleiterzonen mit unterschiedlichen Störstellenkonzentrationen und die linke Kurve verwendet vier Halbleiterzonen mit unterschiedlichen Störstellenkonzentrationen. Jedoch wird, wie zuvor angegeben, wenn zumindest zwei Arten von Halbleiterzonen (erste und zweite Halbleiterzone) verwendet werden, wie in 1 gezeigt, eine ähnliche Wirkung herbeigeführt.
  • Als Nächstes erfolgt eine Erläuterung eines Vergleichsbeispiels als eine pn-Diode mit einer Durchschlagspannung von mehreren Kilovolt, die einen Gleitschutzring 5 verwendet, der aus einem Typ von Halbleiterzone anstelle von zwei Typen von Halbleiterzonen besteht. Zuerst wurde zur Bestimmung der Al-Störstellenkonzentration des Gleitschutzrings 5 die Beziehung zwischen der Dotierstoffkonzentration in der Driftschicht und der Durchbruchspannung der pn-Diode durch Variieren der Al-Konzentration des Hauptübergangs von 3,0 × 1017 bis 7,6 × 1017 cm–3 gemessen. 6 zeigt das Ergebnis der Messung. Für die Messung wurde ein Aufbau verwendet, der keine Kantenabschlussstruktur wie diejenige eines Gleitschutzrings hat. Es wurde festgestellt, dass die Durchschlagspannung im Al-Störstellenkonzentrationsbereich von 3,8 × 1017 bis 5,7 × 1017 cm–3 beträchtlich ansteigt, wie in 6 gezeigt.
  • Daher wurde der Gleitschutzring 5 der in 7 gezeigten Siliciumcarbid-pn-Diode aus p-Typ-Siliciumcarbid mit einer Al-Konzentration von 3,8 × 1017 cm–3 (ein Typ von Halbleiterzone) hergestellt und 19 bis 23 Gleitschutzringen wurden an einer Driftschicht mit einer Dotierstoffkonzentration von 2 × 1015 cm–3 und einer Schichtdicke von 30 μm angeordnet und angelegt. Als Ergebnis ist festgestellt worden, dass die Durchschlagspannung kaum von der Anzahl der Gleitschutzringe 5 abhängt und auf ungefähr 3,3 kV bleibt.
  • Dann wurde aus einem weiteren Experiment festgestellt, dass bei der pn-Diode als Vergleichsbeispiel (7) eine positive Ladung von 3 × 1012 cm–2 zwischen der als Isolierschicht 8 verwendeten SiO2-Schicht und dem p-Typ-Siliciumcarbid vorhanden ist. Daher wird angenommen, dass die Durchschlagspannung aus dem folgenden Grund auf 3,3 kV bleibt: das Vorhandensein der positiven Ladung kompensiert negative geladene Akzeptorionen innerhalb eines Gleitschutzrings 5 in der Umgebung einer Grenzfläche der SiO2-Schicht 8, daher nimmt die p-Typ-Konzentration ab oder die Oberfläche des Gleitschutzrings 5 wird zum n-Typ, was die Funktion des Gleitschutzrings 5 zur Ausweitung der Sperrschicht im n-Typ-Siliciumcarbid zur Verringerung elektrischer Felder beeinträchtigt.
  • Aus dem obigen Grund besteht der Gleitschutzring 9 aus einer Halbleiterzone 6 mit einer relativ hohen Störstellenkonzentration und einer Halbleiterzone 5 mit einer relativ niedrigen Störstellenkonzentration, wie in 1 und 2 gezeigt. Im Herstellungsvorgang wurde der Gleitschutzring 6 durch Erhöhen der Einspritzgeschwindigkeit mit der minimalen Einspritzenergie 25 keV von 5 × 1011 cm–2 bis 5 × 1012 cm–2 gebildet. Als Folge davon wurde die pn-Dioden-Durchschlagspannung auf 3,8 kV erhöht.
  • 8 ist eine Kurve, die die Beziehung zwischen der Grenzflächenladungsdichte und der Durchschlagspannung zeigt. Die Kurve zeigt das Ergebnis einer zweidimensionalen Simulation, in welcher die Anzahl der Gleitschutzringe 21 beträgt. Die gestrichelte Linie steht für einen Aufbau, in welchem die Einspritzgeschwindigkeit bei minimaler Einspritzenergie 25 keV 5 × 1011 cm–2 ist, und die ausgezogene Linie steht für einen Aufbau gemäß der vorliegenden Erfindung, in welchem die Einspritzgeschwindigkeit 5 × 1012 cm–2 ist. Wie aus der Kurve ersichtlich, ist im Fall des Aufbaus gemäß der vorliegenden Erfindung die Durchschlagspannung von der Grenzflächenladungsdichte weniger abhängig. Mit anderen Worten wurde bestätigt, dass, selbst wenn die Grenzflächenladungsdichte aufgrund von Schwankungen bei der Produktion auf 1 × 1013 cm–2 ansteigt, keine Senkung der Durchschlagspannung zu sehen ist.
  • Als Nächstes wird die maximale Tiefe d1, bei der Gleitschutzring 6 gebildet werden kann, wie in 1 gezeigt, unter Bezugnahme auf 9 bis 12 erläutert. Da d1 von der maximalen Akzeptorkonzentration N2 des Gleitschutzrings 6 und der Dotierstoffdichte Nd der Driftschicht 3 abhängt, wird die Berechnung von d1 nachstehend unter Verwendung von N2 und Nd erläutert. Zunächst folgt eine Erläuterung der 10. 10 zeigt Lochkonzentrationsprofile bei einem Lawinendurchbruch, wie in 5 gezeigt. Dabei ist d1 die Tiefe am Lochkonzentrationsende in der Größenordnung von 1 × 1017 cm–3, wo die Sperrschicht kaum eindringt, selbst wenn eine Sperrspannung angelegt ist. 9 zeigt zweidimensionale Simulationen zur Berechnung von d1, in welchen die Lochkonzentrationen höher als die Lochkonzentrationen in der Größenordnung von 1 × 1017 cm–3, insbesondere 4 × 1017 cm–3, 5 × 1017 cm–3 und 6 × 1017 cm–3, sind. Die horizontale Achse Nd steht für die Dotierstoffdichte der Driftschicht 3 und die vertikale Achse d1 steht für die maximale zulässige Tiefe. Wie aus 9 ersichtlich ist, hängt d1 kaum von Nd ab, wenn Nd höchstens 5 × 1015 cm–3 beträgt. Andererseits wurde festgestellt, dass, wenn Nd mehr als 5 × 1015 cm–3 beträgt, d1 von Nd abhängt und wenn Nd größer wird, die maximale zulässige Tiefe d1 beträchtlich abnimmt.
  • 11 ist eine Grafik, in welcher die horizontale Achse für die maximale Akzeptorkonzentration Nd steht und die maximale zulässige Tiefe als d1 in dem Fall ausgedrückt ist, dass Nd höchstens 5 × 1015 cm–3 beträgt. Der Kreis, das Dreieck und das Quadrat entsprechen den in 9 gezeigten Konzentrationen. Die in der Figur eingezeichnete Gerade ist eine Näherungslinie, die durch Annäherung an drei Punkte erhalten wird, wobei d1 = 7 × 10–19 × N2 – 0,14 (μm). Mit anderen Worten, wenn d1 die Beziehung d1 < 7 × 10–19 × N2 – 0,14 (μm) erfüllt, wird eine Zone mit einem kleinen Krümmungsradius, wie in 4 gezeigt, kaum erzeugt, und es kann ein Bauelement mit hoher Durchschlagspannung erhalten werden. Der Kreis, das Dreieck und das Quadrat bezeichnen 0,15 μm bzw. 0,21 μm bzw. 0,28 μm.
  • Andererseits ist 12 eine ähnliche Grafik in dem Fall, dass Nd mehr als 5 × 1015 cm–3 beträgt. Dabei wird, da es wenige Anwendungsbeispiele von Fällen von Nd > 2 × 1016 cm–3 gibt, durch Verwenden von Daten bei Nd = 1 × 1016 cm–3 als typische Daten eine Näherungslinie wie in 12 gezeigt eingetragen. Die in der Figur eingetragene Gerade ist eine Näherungslinie, die durch Annähern an drei Punkte erhalten wird, wobei d1 = 8 × 10–19 × N2 – 0,24 (μm). Mit anderen Worten, wenn Nd mehr als 5 × 1015 cm–3 und weniger als 2 × 1016 cm–3 beträgt und d1 die Beziehung d1 < 8 × 10–19 × N2 – 0,24 (μm) erfüllt, wird kaum eine Zone mit einem kleinen Krümmungsradius, wie in 4 gezeigt, erzeugt und ein Bauelement mit hoher Durchschlagspannung kann erhalten werden. Der Kreis, das Dreieck und das Quadrat bezeichnen 0,09 μm bzw. 0,16 μm bzw. 0,24 μm.
  • Als Nächstes wird ein Verfahren zur Herstellung eines Bauelements unter Bezugnahme auf 13 bis 15 beschrieben. Wie in 13 gezeigt, wurde, nachdem eine n-Typ-Siliciumcarbid-Driftschicht (Schichtdicke 30 μm, Stickstoffkonzentration 2 × 1015 cm–3) 3 über einem n-Typ-Siliciumcarbidsubstrat 2 unter Anwendung des Dampfphasen-Epitaxieverfahrens wachsen gelassen wurde, eine (nicht gezeigte) SiO2-Schicht abgeschieden und eine Maske zur Ionenimplantation wurde durch Fotolithografie oder Trockenätzen erzeugt. Dann wurden unter Verwendung von sieben verschiedenen Energieniveaus im Bereich von 25 keV bis 380 keV Al-Ionen mit einem Konzentrationsprofil in Tiefenrichtung implantiert, wie durch die ausgezogene Linie in 2 angegeben. Zu dieser Zeit wurde die Al-Ioneneinspritzgeschwindigkeit auf einem Energieniveau von 25 keV höher gemacht als die anderen Energieniveaus, und die Al-Konzentration auf der Substratoberflächenseite wurde so erhöht, dass die Tiefe d1 höchstens 0,1 μm beträgt. Dieses Al-Konzentrationsprofil entspricht den Gleitschutzringen 5 und 6 in 1. Die Anzahl der Gleitschutzringe 5 und 6 kann gemäß der gewünschten Durchschlagspannung und der Stickstoffkonzentration in der n-Typ-Siliciumcarbid-Driftschicht 3 variiert werden. Danach wurde die Maske zur Ionenimplantation durch Fluorwasserstoffsäure entfernt (13). Im Fall von Nd = 2 × 1015 cm–3 und N2 = 4 × 1017 cm–3 muss d1 gemäß 9 oder 11 0,15 μm oder weniger sein und der vorgenannte Wert 0,1 μm erfüllt diese Bedingung.
  • Anschließend wurde wieder eine (nicht gezeigte SiO2-Schicht abgeschieden und eine Maske zur Ionenimplantation für eine p-Typ-Siliciumcarbidzone 4 zur Bildung eines Hauptübergangs wurde durch Fotolithografie oder Trockenätzen erzeugt. Dann wurden unter Verwendung von vier verschiedenen Energieniveaus im Bereich von 25 keV bis 130 keV Al-Ionen mit einer Konzentration in der Größenordnung von 1019 cm–3 implantiert. Danach wurde die Maske für die Ionenimplantation durch Fluorwasserstoffsäure entfernt und bei 1700°C erfolgte ein Glühen zur Aktivierung der implantierten Al-Ionen (14).
  • Anschließend wurde eine SiO2-Schicht 8 (Schichtdicke 0,2 μm) abgeschieden und eine Öffnung wurde über der p-Typ-Siliciumcarbidzone 4 hergestellt, um den Hauptübergang durch Fotolithografie und Trockenätzen zu bilden (15). Zuletzt wurden eine Anodenelektrode 7 und eine Kathodenelektrode 1 zur Herstellung einer pn-Diode (1) ausgebildet und als Ergebnis des Messens der Durchbruchspannung wurden 3,8 kV erhalten.
  • Gemäß dieser Ausführungsform wird unter Verwendung eines Gleitschutzrings mit einem Akzeptorkonzentrationsprofil in Tiefenrichtung, das zum Erhöhen der pn-Dioden-Durchschlagspannung am meisten geeignet ist, bewirkt, dass nur die äußerste Oberfläche des Gleitschutzrings eine hohe Konzentration hat, und als Ergebnis kann eine Siliciumcarbid-pn-Diode hergestellt werden, bei der der Einfluss auf die Durchschlagspannung der positiven Ladung von ungefähr 3 × 10–2, die in der Grenzfläche zwischen dem Gleitschutzring und der Isolierschicht vorhanden ist, vernachlässigt werden kann.
  • Für eine pn-Diode mit einer Durchschlagspannung von ungefähr 1 kV, in welcher Nd 1 × 1016 cm–3 oder dergleichen hoch ist, kann eine ähnliche Siliciumcarbid-pn-Diode durch Verringern der Implantationsenergie auf der äußersten Oberfläche, beispielsweise auf 15 keV, und Erfüllen der Beziehung d1 < 8 × 10–19 × N2 – 0,24 (μm) hergestellt werden.
  • Des Weiteren kann eine Kantenabschlussstruktur in ähnlicher Weise nicht nur für Dioden, sondern auch für Transistoren realisiert werden, die Siliciumcarbid verwenden, wie etwa Feldeffekttransistoren und Bipolartransistoren.
  • Zweite Ausführungsform
  • Als Nächstes wird eine Siliciumcarbid-pn-Diode als zweite Ausführungsform beschrieben. Das über die erste Ausführungsform Beschriebene kann auf diese Ausführungsform angewendet werden, außer es liegen besondere Umstände vor. In der ersten Ausführungsform ist die gewünschte Tiefe der zweiten p-Typ-Halbleiterzone 6 mit einer höheren Störstellenkonzentration als der ersten Halbleiterzone 5 unter der Annahme beschrieben worden, dass der Abstand zwischen der ersten Halbleiterzone 5 und der zweiten Halbleiterzone 6 in horizontaler Richtung praktisch null ist; andererseits ist in der zweiten Ausführungsform ein gegebener Abstand zwischen der ersten Halbleiterzone 5 und der zweiten Halbleiterzone 6 in horizontaler Richtung vorgesehen.
  • 16 zeigt ein Bauelement, in welchem die zweite Halbleiterzone 6 schmaler als die erste Halbleiterzone 5 und ein horizontaler Abstand d2 vorgesehen ist. Jedoch ist diese Ausführungsform nicht auf die in der ersten Ausführungsform erläuterte Tiefe d1 beschränkt. Die anderen Bestandteile sind die gleichen wie diejenigen, die in 1 gezeigt sind. Als Folge davon erstreckt sich die Sperrschicht bei einem Lawinendurchbruch horizontal in den Gleitschutzring 5, so dass der Krümmungsradius der Lochkonzentrationskurven beim Lawinendurchbruch groß sein kann, wie in 5 gezeigt. Dies kann die dortigen elektrischen Felder verringern und die Durchschlagspannung des Siliciumcarbid-Leistungsbauelements erhöhen. Darüber hinaus ist es möglich, eine Siliciumcarbid-pn-Diode bereitzustellen, in welcher der Einfluss einer positiven Ladung auf eine Durchschlagspannung vernachlässigbar ist.
  • Als Nächstes werden die notwendigen Bedingungen für d2 erläutert. 10 veranschaulicht d2 unter Verwendung von Lochkonzentrationsprofilen bei einem Lawinendurchbruch. Dabei ist d2 ein horizontaler Abstand zwischen dem Lochkonzentrationsende in der Größenordnung von 1 × 1017 cm–3, wo es wenig Eindringen in die Sperrschicht gibt, und dem seitlichen Ende des Gleitschutzrings 5, nämlich von einem Ende der innenimplantierten Al-Zone. Ebenfalls ist d2 fast gleich dem Abstand zwischen dem Oberflächenende der ersten Halbleiterzone 5 und dem Oberflächenende der zweiten Halbleiterzone 6. Das Ergebnis der Simulation zeigt, dass d2 von der Dotierstoffkonzentration Nd der Driftschicht kaum und von der maximalen Akzeptorkonzentration N2 des Gleitschutzrings (17) beträchtlich abhängt.
  • Als Nächstes erfolgt eine Erläuterung der 17. 17 ist eine Kurve, in welcher die horizontale Achse für die maximale Akzeptorkonzentration N2 des Gleitschutzrings und die vertikale Achse für die maximale zulässige Breite d2 zur Erlangung einer vorgeschriebenen Durchschlagspannung steht. Aus der passenden Geraden, die durch die Methode der kleinsten Quadrate berechnet worden ist, wie in 17 gezeigt, wurde festgestellt, dass diese Linie d2 = –5 × 10–18 × N2 + 3,9 (μm) ausdrückt. Dies zeigt eine Bedingung, in der der Krümmungsradius von Lochkonzentrationskurven bei einem Lawinendurchbruch groß sein kann und elektrische Felder unter der Bedingung, dass die Beziehung d2 < –5 × 10–18 × N2 + 3,9 (μm) erfüllt wird, verringert werden können. Die Punkte stehen als d2 von links für 1,9 μm bzw. 1,4 μm bzw. 0,9 μm.
  • Bezüglich seines Herstellungsverfahrens ist in dem Schritt zum Bilden des Gleitschutzrings 6, wie in 13 gezeigt, empfohlen, dass eine Maske mit einer kleinen Öffnung, die die obige Bedingung für d2 erfüllt, separat von der Maske zum Bilden des Gleitschutzrings 5 vor der Al-Implantation hergestellt wird. Dadurch kann das in 16 gezeigte Bauelement erhalten werden.
  • In der zweiten Ausführungsform ist die Tiefe d1 nicht beschränkt, aber wenn die Bedingung für die Tiefe d1 in der ersten Ausführungsform zur zweiten Ausführungsform hinzugefügt wird, wird eine bessere Wirkung erzielt.
  • Eine ähnliche Kantenabschlussstruktur kann nicht nur für Dioden, sondern auch für Transistoren realisiert werden, welche Siliciumcarbid verwenden, wie etwa Feldeffekttransistoren und Bipolartransistoren.
  • Dritte Ausführungsform
  • Als Nächstes wird eine Siliciumcarbid-pn-Diode als dritte Ausführungsform beschrieben. Die vorstehenden ersten und zweiten Ausführungsformen sind als Ausführungsformen beschrieben worden, die eine Durchschlagspannung durch Änderung der Konzentrationsprofile der Gleitschutzringen 5 und 6 sicherstellen. Andererseits wird in der dritten Ausführungsform eine Durchschlagspannung durch Steuern der Tiefen der Störstellenkonzentrationszonen des Gleitschutzrings 5 und des Hauptübergangs 4 sichergestellt.
  • Zunächst werden die Strukturen, welche untersucht wurden, unter Bezugnahme auf 18 erläutert. 18(a) zeigt einen Fall, dass die den Hauptübergang bildende p-Typ-Siliciumcarbidzone 4 tiefer als die Gleitschutzringe 5 ist. 18(b) zeigt einen Fall, dass die den Hauptübergang bildende p-Typ-Siliciumcarbidzone 4 flacher als die Gleitschutzringe 5 ist. In beiden Fällen berührt der innerste Gleitschutzring, der der p-Typ-Siliciumcarbidzone 4 am nächsten ist, die p-Typ-Siliciumcarbidzone 4 oder überlappt sie teilweise. In beiden Fällen der 18(a) und 18(b) werden die den Hauptübergang bildende p-Typ-Siliciumcarbidzone 4 und die Gleitschutzringen 5 unter Verwendung unterschiedlicher Masken ausgebildet, so dass die Störstellenkonzentration der p-Typ-Siliciumcarbidzone 4 unabhängig gesteuert werden kann. Andererseits jedoch erzeugt die Verwendung unterschiedlicher Masken das Problem einer Fehlausrichtung zwischen der p-Typ-Siliciumcarbidzone 4 und den Gleitschutzringen 5. Dies könnte ein ernsthaftes Problem für die Kantenabschlussstruktur eines Leistungsbauelements mit einer Durchschlagspannung von mehreren Kilovolt darstellen, in welchem eine Fehlausrichtung von 0,1 μm in dem Abstand zwischen der den Hauptübergang bildenden p-Typ-Siliciumcarbidzone 4 und dem innersten Gleitschutzring die Durchschlagspannung um Hunderte Volt ändern kann. Um daher den Einfluss einer Fehlausrichtung in einem solchen Leistungsbauelement mit hoher Durchschlagspannung zu vermeiden, ist es wirksam zu veranlassen, dass die p-Typ-Siliciumcarbidzone 4 und der innerste Gleitschutzring absichtlich einander berühren oder teilweise überlappen. In diesem Fall sind zwei Arten von Ausführungsformen möglich, wie in 18(a) und 18(b) gezeigt. Normalerweise hat wegen der Notwendigkeit der Ausbildung einer Anodenelektrode mit niedrigem Kontaktwiderstand die p-Typ-Siliciumcarbidzone 4 eine höhere Störstellenkonzentration als die Gleitschutzringe 5. Daher ist in dem in 18(a) gezeigten Aufbau eine Kante, an der hohe elektrische Felder zur Konzentrierung neigen, an einer Stelle ausgebildet, die durch das Symbol A angegeben ist. Andererseits berührt in der in 18(b) gezeigten Struktur die durch das Symbol A angegebene Stelle den Gleitschutzring 5 oder überlappt ihn teilweise und ist mit der p-Typ-Siliciumcarbidzone 4 einstückig, so dass die tatsächliche Kante der p-Typ-Siliciumcarbidzone 4 das Symbol B ist. Daher wird die Durchschlagspannung bei einem Lawinendurchbruch an der Kante des Gleitschutzrings 5 mit maximaler Akzeptorkonzentration N2 bestimmt. Somit liegt in der in 18(b) gezeigten Struktur die Stelle des Symbols A nicht zur Driftschicht 3 frei, so dass die Durchschlagspannung erhöht werden kann. Darüber hinaus ist es möglich, ein Siliciumcarbid-Leistungsbauelement mit hoher Durchschlagspannung herzustellen, in welcher die Durchschlagspannungsvariation von einer Produktion zur nächsten, die durch eine Maskenfehlausrichtung verursacht wird, unterdrückt wird.
  • Als Nächstes wird eine Ausführungsform einer Siliciumcarbid-JBS-(Junction Barrier Schottky) Diode unter Bezugnahme auf 19 beschrieben. Das über die erste und zweite Ausführungsform Beschriebene kann auf diese Ausführungsform angewendet werden, außer es liegen besondere Umstände vor.
  • Da die JBS-Diode abwechselnd angeordnete Schottky-Übergänge und pn-Übergänge aufweist, sind 1 und 19 im Aufbau der p-Typ-Siliciumcarbidzone 4 und der Störstellenkonzentrationsprofile der Gleitschutzringe 5 sowie darin unterschiedlich, dass die den Hauptübergang bildende p-Typ-Siliciumcarbidzone 4 und der Gleitschutzring einander berühren oder teilweise überlappen und die den Hauptübergang bildende p-Typ-Siliciumcarbidzone 4 flacher als der Gleitschutzring 5 ist. Die Störstellenkonzentration des Hauptübergangs 4 ist höher als die Störstellenkonzentration des Gleitschutzrings 5.
  • Gemäß dieser Ausführungsform werden der Hauptübergang und der innerste Gleitschutzring der JBS miteinander in Berührung gebracht und der Hauptübergang ist flacher als der innerste Gleitschutzring und im Ergebnis führt die Ausführungsform eine Wirkung herbei, dass, selbst wenn der JBS-Hauptübergang und der Gleitschutzring unabhängig voneinander optimiert werden, eine Siliciumcarbid-JBS-Diode mit hoher Durchschlagspannung realisiert werden kann, in der die Durchschlagspannung von einer Produktion zur nächsten nicht variiert.
  • Das Herstellungsverfahren ist wie folgt: Die Gleitschutzringe und die p-Typ-Siliciumcarbidzone, die den Hauptübergang der JBS-Diode bilden, werden durch Ionenimplantation unter Verwendung verschiedener Masken gebildet und die p-Typ-Siliciumcarbidzone eines Gleitschutzrings wird zur Berührung oder Überlappung der p-Typ-Siliciumcarbidzone gebracht, welche den Hauptübergang bildet, und Ionen werden auf der Gleitschutzringseite tiefer implantiert. Es können entweder der Hauptübergang oder die Gleitschutzringe zuerst ausgebildet werden.
  • Diese Ausführungsform kann mit der ersten Ausführungsform oder der zweiten Ausführungsform kombiniert werden.
  • Des Weiteren können ähnliche Kantenabschlussstrukturen nicht nur für JBS-Dioden, sondern auch für Transistoren realisiert werden, welche Siliciumcarbid verwenden, wie etwa Feldeffekttransistoren und Bipolartransistoren.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Kathodenelektrode
    2
    n-Typ-Siliciumcarbidsubstrat
    3
    n-Typ-Siliciumcarbid-Driftschicht
    4
    p-Typ-Siliciumcarbidzone
    5, 6, 9
    Gleitschutzring
    7
    Anodenelektrode
    8
    Isolierschicht

Claims (16)

  1. Halbleiterbauelement mit: einem Siliciumcarbidsubstrat; einer über dem Siliciumcarbidsubstrat ausgebildeten n-Typ-Siliciumcarbidschicht; einer ersten p-Typ-Halbleiterzone mit einer ersten Störstellenkonzentration (N1: cm–3), die in der Siliciumcarbidschicht ausgebildet ist; einer zweiten p-Typ-Halbleiterzone mit einer zweiten Störstellenkonzentration (N2: cm–3), die höher als die erste Störstellenkonzentration ist, zwischen der ersten Halbleiterzone und einer Oberfläche der Siliciumcarbidschicht; und einer über der Oberfläche der Siliciumcarbidschicht ausgebildeten Isolierschicht, wobei die erste und zweite Halbleiterzone einen Gleitschutzring darstellen; die erste und zweite Halbleiterzone Al als Störstellen enthalten; die Siliciumcarbidschicht eine Störstellenkonzentration von 5 × 1015 cm–3 oder weniger aufweist; und die Tiefe (d1: μm) der zweiten Halbleiterzone kleiner als 7 × 10–19 × N2 – 0,14 ist.
  2. Halbleiterbauelement nach Anspruch 1, wobei die zweite Störstellenkonzentration (N2) in der Größenordnung von 1017 oder in der Größenordnung von 1018 liegt.
  3. Halbleiterbauelement nach Anspruch 1, wobei die zweite Störstellenkonzentration (N2) in der Größenordnung von 1017 liegt.
  4. Halbleiterbauelement nach Anspruch 1, wobei die erste Störstellenkonzentration mindestens 1,0 × 1017 cm–3 und höchstens 5,0 × 1017 cm–3 beträgt und die zweite Störstellenkonzentration mehr als 5,0 × 1017 cm–3 und höchstens 1,0 × 1015 cm–3 beträgt.
  5. Halbleiterbauelement nach Anspruch 1, wobei der Abstand (d2: μm) zwischen einem Oberflächenende der ersten Halbleiterzone und einem Oberflächenende der zweiten Halbleiterzone kleiner als –5 × 10–18 × N2 + 3,9 ist.
  6. Halbleiterbauelement nach Anspruch 1, ferner mit einer dritten p-Typ-Halbleiterzone, die von dem Gleitschutzring umgeben ist, wobei die Tiefe der dritten Halbleiterzone von der Oberfläche der Siliciumcarbidschicht kleiner als die Tiefe der ersten Halbleiterzone ist und die erste Halbleiterzone die dritte Halbleiterzone teilweise überlappt.
  7. Halbleiterbauelement nach Anspruch 1, wobei der Gleitschutzring mehrere Sätze der ersten und zweiten Halbleiterzonen beinhaltet.
  8. Halbleiterbauelement mit: einem Siliciumcarbidsubstrat; einer über dem Siliciumcarbidsubstrat ausgebildeten n-Typ-Siliciumcarbidschicht; einer ersten p-Typ-Halbleiterzone mit einer ersten Störstellenkonzentration (N1: cm–3), die in der Siliciumcarbidschicht ausgebildet ist; einer zweiten p-Typ-Halbleiterzone mit einer zweiten Störstellenkonzentration (N2: cm–3), die höher als die erste Störstellenkonzentration zwischen der ersten Halbleiterzone und einer Oberfläche des Siliciumcarbidsubstrats ist; und einer über der Oberfläche der Siliciumcarbidschicht ausgebildeten Isolierschicht, wobei die erste und zweite Halbleiterzone einen Gleitschutzring darstellen; die erste und zweite Halbleiterzone Al als Störstellen enthalten; die Siliciumcarbidschicht eine Störstellenkonzentration hat, die höher als 5 × 1015 cm–3 und niedriger als 2 × 1016 cm–3 ist; und die Tiefe (d1: μm) der zweiten Halbleiterzone kleiner als 8 × 10–19 × N2 – 0,24 (μm) ist.
  9. Halbleiterbauelement mit: einem Siliciumcarbidsubstrat; einer über dem Siliciumcarbidsubstrat ausgebildeten n-Typ-Siliciumcarbidschicht; einer ersten p-Typ-Halbleiterzone mit einer ersten Störstellenkonzentration (N1: cm–3), die in der Siliciumcarbidschicht ausgebildet ist; einer zweiten p-Typ-Halbleiterzone mit einer zweiten Störstellenkonzentration (N2: cm–3), die höher als die erste Störstellenkonzentration ist, zwischen der ersten Halbleiterzone und einer Oberfläche der Siliciumcarbidschicht; und einer über der Oberfläche der Siliciumcarbidschicht ausgebildeten Isolierschicht, wobei die erste und zweite Halbleiterzone einen Gleitschutzring darstellen; die erste und zweite Halbleiterzone Al als Störstellen enthalten; und der Abstand (d2: μm) zwischen einem Oberflächenende der ersten Halbleiterzone und einem Oberflächenende der zweiten Halbleiterzone kleiner als –5 × 10–18 × N2 + 3,9 ist.
  10. Halbleiterbauelement nach Anspruch 9, wobei die zweite Störstellenkonzentration (N2) in der Größenordnung von 1017 oder in der Größenordnung von 1018 liegt.
  11. Halbleiterbauelement nach Anspruch 9, wobei die zweite Störstellenkonzentration (N2) in der Größenordnung von 1017 liegt.
  12. Halbleiterbauelement nach Anspruch 9, wobei die erste Störstellenkonzentration mindestens 1,0 × 1017 cm–3 und höchstens 5,0 × 1017 cm–3 beträgt und die zweite Störstellenkonzentration mehr als 5,0 × 1017 cm–3 und höchstens 1,0 × 1018 cm–3 beträgt.
  13. Halbleiterbauelement nach Anspruch 9, ferner mit einer dritten p-Typ-Halbleiterzone, die vom Gleitschutzring umgeben ist, wobei die Tiefe der dritten Halbleiterzone von der Oberfläche der Siliciumcarbidschicht kleiner als die Tiefe der ersten Halbleiterzone ist und die erste Halbleiterzone die dritte Halbleiterzone teilweise überlappt.
  14. Halbleiterbauelement nach Anspruch 9, wobei der Gleitschutzring mehrere Sätze der ersten und zweiten Halbleiterzonen beinhaltet.
  15. Halbleiterbauelement mit: einem Siliciumcarbidsubstrat; einer über dem Siliciumcarbidsubstrat ausgebildeten n-Typ-Siliciumcarbidschicht; einer ersten p-Typ-Halbleiterzone, die in der Siliciumcarbidschicht ausgebildet ist; und mehreren zweiten p-Typ-Halbleiterzonen, die die erste Halbleiterzone umgeben, wobei die erste und zweite Halbleiterzone Al als Störstellen enthalten; und die Tiefe der ersten Halbleiterzone kleiner als die Tiefe der zweiten Halbleiterzonen ist und eine innerste zweite Halbleiterzone unter den zweiten Halbleiterzonen die erste Halbleiterzone berührt oder teilweise überlappt.
  16. Halbleiterbauelement nach Anspruch 15, wobei die zweiten Halbleiterzonen jeweils umfassen: eine dritte Halbleiterzone mit einer ersten Störstellenkonzentration (N1: cm–3); und eine vierte p-Typ-Halbleiterzone mit einer zweiten Störstellenkonzentration (N2: cm–3), die höher als die erste Störstellenkonzentration zwischen der dritten Halbleiterzone und einer Oberfläche der Siliciumcarbidschicht ist, wobei die Tiefe (d1: μm) der zweiten Halbleiterzonen kleiner als 7 × 10–19 × N2 – 0,14 ist.
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