DE102016219020B4 - Leistungshalbleitervorrichtung und Verfahren zum Bearbeiten einer Leistungshalbleitervorrichtung - Google Patents

Leistungshalbleitervorrichtung und Verfahren zum Bearbeiten einer Leistungshalbleitervorrichtung Download PDF

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Abstract

Leistungshalbleitervorrichtung (1), die Folgendes umfasst:
- einen Halbleiterkörper (10), der eine Vorderseite (10-1) und eine Rückseite (10-2) aufweist;
- einen ersten Lastanschluss (11), der auf der Vorderseite (10-1) angeordnet ist, und einen zweiten Lastanschluss (12), der auf der Rückseite (10-2) angeordnet ist;
- ein Driftgebiet (100), das in dem Halbleiterkörper (10) enthalten ist und Dotierstoffe eines ersten Leitfähigkeitstyps aufweist;
- eine erste Zelle (101), die auf der Vorderseite (10-1) angeordnet ist und Folgendes umfasst:
- ein erstes Source-Gebiet (1011), das mit dem ersten Lastanschluss (11) elektrisch verbunden ist;
- ein erstes Body-Gebiet (1012), das in dem Halbleiterkörper (10) enthalten ist, wobei das erste Body-Gebiet (1012) Dotierstoffe eines zweiten Leitfähigkeitstyps aufweist, der zu dem ersten Leitfähigkeitstyp komplementär ist, und das erste Source-Gebiet (1011) von dem Driftgebiet (100) abtrennt; und
- eine erste Elektrode (1013), die mit einem ersten Steueranschluss (G) der Leistungshalbleitervorrichtung (1) elektrisch verbunden ist und konfiguriert ist, einen ersten Inversionskanal in einem ersten Kanalgebiet (1012-2), das sich innerhalb des ersten Body-Gebiets (1012) von dem ersten Source-Gebiet (1011) bis zu dem Driftgebiet (100) erstreckt, zu induzieren;
- eine zweite Zelle (102), die auf der Vorderseite (10-1) angeordnet ist und Folgendes umfasst:
- ein zweites Source-Gebiet (1021), das in dem Halbleiterkörper (10) enthalten ist, wobei das zweite Source-Gebiet (1021) Dotierstoffe des ersten Leitfähigkeitstyps aufweist und mit dem ersten Lastanschluss (11) elektrisch verbunden ist;
- ein zweites Body-Gebiet (1022), das in dem Halbleiterkörper (10) enthalten ist, wobei das zweite Body-Gebiet (1022) Dotierstoffe des zweiten Leitfähigkeitstyps aufweist und das zweite Source-Gebiet (1021) von dem Driftgebiet (100) abtrennt; und
- eine zweite Elektrode (1023), die von dem ersten Steueranschluss (G) elektrisch isoliert ist und die konfiguriert ist, einen zweiten Inversionskanal in einem zweiten Kanalgebiet (1022-2), das sich innerhalb des zweiten Body-Gebiets (1022) von dem zweiten Source-Gebiet (1021) bis zu dem Driftgebiet (100) erstreckt, zu induzieren;
- ein erstes Rückseitenemittergebiet (103), das in dem Halbleiterkörper (10) enthalten ist, wobei das erste Rückseitenemittergebiet (103) mit dem zweiten Lastanschluss (12) elektrisch verbunden ist und Dotierstoffe des zweiten Leitfähigkeitstyps aufweist, wobei das erste Rückseitenemittergebiet (103) und die erste Zelle (101) einen gemeinsamen lateralen Ausdehnungsbereich (LX1) aufweisen; und
- ein zweites Rückseitenemittergebiet (104), das in dem Halbleiterkörper (10) enthalten ist, wobei das zweite Rückseitenemittergebiet (104) mit dem zweiten Lastanschluss (12) elektrisch verbunden ist und Dotierstoffe des ersten Leitfähigkeitstyps aufweist, wobei das zweite Rückseitenemittergebiet (104) und die zweite Zelle (102) einen zweiten gemeinsamen lateralen Ausdehnungsbereich (LX2) aufweisen; wobei
- der erste Leitfähigkeitstyp der n-Typ ist und der erste Inversionskanal gebildet wird, falls eine Spannung, die größer als eine positive erste Schwellenspannung ist, zwischen der ersten Elektrode (1013) und dem ersten Body-Gebiet (1012) vorhanden ist, und der zweite Inversionskanal gebildet wird, falls eine Spannung, die größer als eine positive zweite Schwellenspannung ist, zwischen der zweiten Elektrode (1023) und dem zweiten Body-Gebiet (1022) vorhanden ist, wobei die zweite Schwellenspannung kleiner als die erste Schwellenspannung ist, oder
- der erste Leitfähigkeitstyp der p-Typ ist und der erste Inversionskanal gebildet wird, falls eine Spannung, die kleiner als eine negative erste Schwellenspannung ist, zwischen der ersten Elektrode (1013) und dem ersten Body-Gebiet (1012) vorhanden ist, und der zweite Inversionskanal gebildet wird, falls eine Spannung, die kleiner als eine negative zweite Schwellenspannung ist, zwischen der zweiten Elektrode (1023) und dem zweiten Body-Gebiet (1022) vorhanden ist, wobei die zweite Schwellenspannung größer als die erste Schwellenspannung ist.

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Diese Beschreibung bezieht sich auf Ausführungsformen einer Leistungshalbleitervorrichtung und auf Ausführungsformen eines Verfahrens zum Bearbeiten einer Leistungshalbleitervorrichtung. Insbesondere bezieht sich diese Beschreibung auf Ausführungsformen einer Leistungshalbleitervorrichtung, die eine Rückwärtsleitungsfähigkeit aufweist, und auf Ausführungsformen ihrer Bearbeitungsverfahren.
  • HINTERGRUND
  • Viele Funktionen moderner Vorrichtungen in Kraftfahrzeug-, Verbraucher- und Industrieanwendungen, wie z. B. das Umwandeln elektrischer Energie und das Antreiben eines Elektromotors oder einer elektrischen Maschine, stützen sich auf Leistungshalbleitervorrichtungen. Bipolartransistoren mit isoliertem Gate (IGBTs), MetallOxid-Halbleiter-Feldeffekttransistoren (MOSFETs) und Dioden, um einige zu nennen, sind für verschiedene Anwendungen einschließlich Schaltern in Leistungsversorgungen und Leistungskonvertern, aber nicht eingeschränkt darauf, verwendet worden.
  • Eine Leistungshalbleitervorrichtung umfasst normalerweise einen Halbleiterkörper, der konfiguriert ist, einen Laststrom entlang einem Laststromweg zwischen zwei Lastanschlüssen der Vorrichtung zu leiten. Ferner kann der Laststromweg mittels einer isolierten Elektrode, die manchmal als eine Gate-Elektrode bezeichnet wird, gesteuert werden. Beim Empfangen eines entsprechenden Steuersignals, z. B. von einer Treibereinheit, kann die Steuerelektrode z. B. die Leistungshalbleitervorrichtung entweder in einen Durchlasszustand oder in einen Sperrzustand setzen.
  • In einigen Fällen kann die Gate-Elektrode innerhalb eines Grabens der Leistungshalbleitervorrichtung enthalten sein, wobei der Graben z. B. eine Streifenkonfiguration oder eine Konfiguration geschlossener polygonaler Zellen oder eine Nadelkonfiguration aufweisen kann.
  • Ferner enthält ein derartiger Graben mitunter mehr als nur eine Elektrode, z. B. zwei oder mehr Elektroden, die getrennt voneinander angeordnet sind und manchmal außerdem elektrisch voneinander isoliert sind. Ferner kann z.B. ein Graben sowohl eine Gate-Elektrode als auch eine Feldelektrode umfassen, wobei die Gate-Elektrode von jedem der Lastanschlüsse elektrisch isoliert sein kann und wobei die Feldelektrode mit einem der Lastanschlüsse elektrisch verbunden sein kann.
  • Eine Leistungshalbleitervorrichtung ist normalerweise konfiguriert, einen Vorwärtsstrom entlang einem Vorwärtsstromweg zwischen zwei Lastanschlüssen der Vorrichtung in einem Vorwärts-Durchlasszustand zu leiten. Der Laststromweg kann mittels der ersten Elektrode, die manchmal als eine Gate-Elektrode bezeichnet wird, gesteuert werden. Beim Empfangen eines entsprechenden Steuersignals, z. B. von einer Treibereinheit, kann die Gate-Elektrode die Leistungshalbleitervorrichtung entweder in den Vorwärts-Durchlasszustand oder in den Vorwärts-Sperrzustand setzen.
  • Gelegentlich ist eine derartige Leistungshalbleitervorrichtung ferner konfiguriert, den Rückwärtsstrom zwischen den beiden Lastanschlüssen in einer Richtung, die der Richtung des Vorwärtsstroms entgegengesetzt ist, zu leiten. In dem Fall rückwärtsleitender IGBTs (RC-IGBTs) kann eine derartige Rückwärtsleitungsfähigkeit durch das Bereitstellen eines rückwärtsleitenden Weges über eine Body-Diode verwirklicht sein, die in dem Halbleiterkörper enthalten ist, die in dem Rückwärts-Durchlasszustand der Halbleitervorrichtung in ihrer Durchlassrichtung vorgespannt ist.
  • Es ist im Allgemeinen erwünscht, die Schaltverluste, die beim Umschalten derartiger Vorrichtungen zwischen dem rückwärtsleitenden Zustand und dem vorwärtsleitenden Zustand auftreten, gering zu halten. Zu diesem Zweck kann es erwünscht sein, einen Emitterwirkungsgrad, z. B. einen Anodenemitterwirkungsgrad, der Body-Diode der Vorrichtung in dem rückwärtsleitenden Zustand vergleichsweise gering zu halten.
  • Die DE 10 2011 079 747 A1 beschreibt einen IGBT mit integrierter Freilaufdiode, wobei zusätzlich zu einer Treibergateelektrode, die den IGBT schaltet, eine Diodengateelektrode vorgesehen ist.
  • Die JP 2009-170 670 A offenbart einen rückwärtsleitenden IGBT mit IGBT-Regionen und Diodenregionen. Dabei umfassen die IGBT-Regionen auf der Rückseite p+-dotierte Kollektorregionen und auf der Vorderseite erste Grabengateelektroden. Die Diodenregionen umfassen auf der Rückseite n+-dotierte Kollektorregionen und auf der Vorderseite zweite Grabenelektroden.
  • Aus der DE 10 2014 119 543 A1 ist ein rückwärtsleitender IGBT bekannt, der vorderseitig Transistorzellen mit ersten Gateelektroden sowie Anreicherungszellen mit zweiten Gateelektroden umfasst. Dabei sind zwischen p-dotierten Body-Zonen der Transistorzellen bzw. p-dotierten Ladungsträgertransferzonen der Anreicherungszellen einerseits und einer n-dotierten Driftzone andererseits n-dotierte Barrierezonen angeordnet.
  • KURZFASSUNG
  • Gemäß einer Ausführungsform umfasst eine Leistungshalbleitervorrichtung Folgendes: einen Halbleiterkörper, der eine Vorderseite und eine Rückseite aufweist; einen ersten Lastanschluss, der auf der Vorderseite angeordnet ist, und einen zweiten Lastanschluss, der auf der Rückseite angeordnet ist; und ein Driftgebiet, das in dem Halbleiterkörper enthalten ist und Dotierstoffe des ersten Leitfähigkeitstyps aufweist. Ferner umfasst die Leistungshalbleitervorrichtung eine erste Zelle, die auf der Vorderseite angeordnet ist und Folgendes umfasst: ein erstes Source-Gebiet, das mit dem ersten Lastanschluss elektrisch verbunden ist; ein erstes Body-Gebiet, das in dem Halbleiterkörper enthalten ist, wobei das erste Body-Gebiet Dotierstoffe eines zweiten Leitfähigkeitstyps aufweist, der zu dem ersten Leitfähigkeitstyp komplementär ist, und das erste Source-Gebiet von dem Driftgebiet abtrennt; und eine erste Elektrode, die mit einem ersten Steueranschluss der Halbleitervorrichtung elektrisch verbunden ist und konfiguriert ist, einen ersten Inversionskanal in einem ersten Kanalgebiet, das sich innerhalb des ersten Body-Gebiets von dem ersten Source-Gebiet bis zu dem Driftgebiet erstreckt, zu induzieren. Die Leistungshalbleitervorrichtung enthält ferner eine zweite Zelle, die auf der Vorderseite angeordnet ist und Folgendes umfasst: ein zweites Source-Gebiet, das in dem Halbleiterkörper enthalten ist, wobei das zweite Source-Gebiet Dotierstoffe des ersten Leitfähigkeitstyps aufweist und mit dem ersten Lastanschluss elektrisch verbunden ist; ein zweites Body-Gebiet, das in dem Halbleiterkörper enthalten ist, wobei das zweite Body-Gebiet Dotierstoffe des zweiten Leitfähigkeitstyps aufweist und das zweite Source-Gebiet von dem Driftgebiet abtrennt; und eine zweite Elektrode, die von dem ersten Steueranschluss der Halbleitervorrichtung elektrisch isoliert ist und die konfiguriert ist, einen zweiten Inversionskanal in einem zweiten Kanalgebiet, das sich innerhalb des zweiten Body-Gebiets von dem zweiten Source-Gebiet bis zu dem Driftgebiet erstreckt, zu induzieren. Der Halbleiterkörper enthält ferner Folgendes: ein erstes Rückseitenemittergebiet, das mit dem zweiten Lastanschluss elektrisch verbunden ist und Dotierstoffe des zweiten Leitfähigkeitstyps aufweist, wobei das erste Rückseitenemittergebiet und die erste Zelle einen gemeinsamen lateralen Ausdehnungsbereich aufweisen; und ein zweites Rückseitenemittergebiet, das mit dem zweiten Lastanschluss elektrisch verbunden ist und Dotierstoffe des ersten Leitfähigkeitstyps aufweist, wobei das zweite Rückseitenemittergebiet und die zweite Zelle einen zweiten gemeinsamen lateralen Ausdehnungsbereich aufweisen. Dabei wird in dem Fall, dass der erste Leitfähigkeitstyp der n-Typ ist, der erste Inversionskanal gebildet, falls eine Spannung, die größer als eine positive erste Schwellenspannung ist, zwischen der ersten Elektrode und dem ersten Body-Gebiet vorhanden ist, und der zweite Inversionskanal wird gebildet, falls eine Spannung, die größer als eine positive zweite Schwellenspannung ist, zwischen der zweiten Elektrode und dem zweiten Body-Gebiet vorhanden ist, wobei die zweite Schwellenspannung kleiner als die erste Schwellenspannung ist. In dem Fall, dass der erste Leitfähigkeitstyp der p-Typ ist, wird der erste Inversionskanal gebildet, falls eine Spannung, die kleiner als eine negative erste Schwellenspannung ist, zwischen der ersten Elektrode und dem ersten Body-Gebiet vorhanden ist, und der zweite Inversionskanal wird gebildet, falls eine Spannung, die kleiner als eine negative zweite Schwellenspannung ist, zwischen der zweiten Elektrode und dem zweiten Body-Gebiet vorhanden ist, wobei die zweite Schwellenspannung größer als die erste Schwellenspannung ist.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst eine Leistungshalbleitervorrichtung Folgendes: einen Halbleiterkörper, der eine Vorderseite und eine Rückseite aufweist; einen ersten Lastanschluss, der auf der Vorderseite angeordnet ist, und einen zweiten Lastanschluss, der auf der Rückseite angeordnet ist; und ein Driftgebiet, das in dem Halbleiterkörper enthalten ist und Dotierstoffe des ersten Leitfähigkeitstyps aufweist. Ferner umfasst die Leistungshalbleitervorrichtung eine erste Zelle, die auf der Vorderseite angeordnet ist und Folgendes umfasst: ein erstes Source-Gebiet, das mit dem ersten Lastanschluss elektrisch verbunden ist; ein erstes Body-Gebiet, das in dem Halbleiterkörper enthalten ist, wobei das erste Body-Gebiet Dotierstoffe eines zweiten Leitfähigkeitstyps aufweist, der zu dem ersten Leitfähigkeitstyp komplementär ist, und das erste Source-Gebiet von dem Driftgebiet abtrennt; und eine erste Elektrode, die mit einem ersten Steueranschluss der Halbleitervorrichtung elektrisch verbunden ist und konfiguriert ist, einen ersten Inversionskanal in einem ersten Kanalgebiet, das sich innerhalb des ersten Body-Gebiets von dem ersten Source-Gebiet bis zu dem Driftgebiet erstreckt, zu induzieren. Die Leistungshalbleitervorrichtung enthält ferner eine zweite Zelle, die auf der Vorderseite angeordnet ist und Folgendes umfasst: ein zweites Source-Gebiet, das mit dem ersten Lastanschluss elektrisch verbunden ist; ein zweites Body-Gebiet, das in dem Halbleiterkörper enthalten ist, wobei das zweite Body-Gebiet Dotierstoffe des zweiten Leitfähigkeitstyps aufweist und das zweite Source-Gebiet von dem Driftgebiet abtrennt; und eine zweite Elektrode, die von dem ersten Steueranschluss der Halbleitervorrichtung elektrisch isoliert ist und die konfiguriert ist, einen zweiten Inversionskanal in einem zweiten Kanalgebiet, das sich innerhalb des zweiten Body-Gebiets von dem zweiten Source-Gebiet bis zu dem Driftgebiet erstreckt, zu induzieren. Der Halbleiterkörper enthält ferner Folgendes: ein erstes Rückseitenemittergebiet, das mit dem zweiten Lastanschluss elektrisch verbunden ist und Dotierstoffe des zweiten Leitfähigkeitstyps aufweist, wobei das erste Rückseitenemittergebiet und die erste Zelle einen ersten gemeinsamen lateralen Ausdehnungsbereich aufweisen; und ein zweites Rückseitenemittergebiet, das mit dem zweiten Lastanschluss elektrisch verbunden ist und Dotierstoffe des ersten Leitfähigkeitstyps aufweist, wobei das zweite Rückseitenemittergebiet und die zweite Zelle einen zweiten gemeinsamen lateralen Ausdehnungsbereich aufweisen. Ferner umfasst das Driftgebiet ein Barrierengebiet, das Dotierstoffe des ersten Leitfähigkeitstyps aufweist und in der Nähe des zweiten Body-Gebiets angeordnet ist, wobei eine Dotierstoffkonzentration des Barrierengebiets höher als eine Dotierstoffkonzentration eines Abschnitts des Driftgebiets ist, der dem Barrierengebiet benachbart ist. Dabei wird in dem Fall, dass der erste Leitfähigkeitstyp der n-Typ ist, der erste Inversionskanal gebildet, falls eine Spannung, die größer als eine positive erste Schwellenspannung ist, zwischen der ersten Elektrode und dem ersten Body-Gebiet vorhanden ist, und der zweite Inversionskanal wird gebildet, falls eine Spannung, die größer als eine positive zweite Schwellenspannung ist, zwischen der zweiten Elektrode und dem zweiten Body-Gebiet vorhanden ist, wobei die zweite Schwellenspannung kleiner als die erste Schwellenspannung ist. In dem Fall, dass der erste Leitfähigkeitstyp der p-Typ ist, wird der erste Inversionskanal gebildet, falls eine Spannung, die kleiner als eine negative erste Schwellenspannung ist, zwischen der ersten Elektrode und dem ersten Body-Gebiet vorhanden ist, und der zweite Inversionskanal wird gebildet, falls eine Spannung, die kleiner als eine negative zweite Schwellenspannung ist, zwischen der zweiten Elektrode und dem zweiten Body-Gebiet vorhanden ist, wobei die zweite Schwellenspannung größer als die erste Schwellenspannung ist.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst ein Verfahren zum Bearbeiten einer Leistungshalbleitervorrichtung Folgendes: Bereitstellen eines Halbleiterkörpers, der sowohl an einen ersten Lastanschluss, der auf der Vorderseite des Halbleiterkörpers angeordnet ist, als auch an einen zweiten Lastanschluss, der auf der Rückseite des Halbleiterkörpers angeordnet ist, gekoppelt werden soll; Bilden in dem Halbleiterkörper eines Driftgebiets, das Dotierstoffe eines ersten Leitfähigkeitstyps aufweist; und Bilden einer ersten Zelle, die auf der Vorderseite angeordnet ist, wobei die erste Zelle Folgendes umfasst: ein erstes Source-Gebiet, das mit dem ersten Lastanschluss elektrisch verbunden ist; ein erstes Body-Gebiet, das in dem Halbleiterkörper enthalten ist, wobei das erste Body-Gebiet Dotierstoffe eines zweiten Leitfähigkeitstyps aufweist, der zu dem ersten Leitfähigkeitstyp komplementär ist, und das erste Source-Gebiet von dem Driftgebiet abtrennt; und eine erste Elektrode, die mit einem ersten Steueranschluss der Halbleitervorrichtung elektrisch verbunden ist und konfiguriert ist, einen ersten Inversionskanal in einem ersten Kanalgebiet, das sich innerhalb des ersten Body-Gebiets von dem ersten Source-Gebiet bis zu dem Driftgebiet erstreckt, zu induzieren. Das Verfahren umfasst ferner das Bilden einer zweiten Zelle, die auf der Vorderseite angeordnet ist, wobei die zweite Zelle Folgendes umfasst: ein zweites Source-Gebiet, das in dem Halbleiterkörper enthalten ist, wobei das zweite Source-Gebiet Dotierstoffe des ersten Leitfähigkeitstyps aufweist und mit dem ersten Lastanschluss elektrisch verbunden ist; ein zweites Body-Gebiet, das in dem Halbleiterkörper enthalten ist, wobei das zweite Body-Gebiet Dotierstoffe des zweiten Leitfähigkeitstyps aufweist und das zweite Source-Gebiet von dem Driftgebiet abtrennt; und eine zweite Elektrode, die von dem ersten Steueranschluss der Halbleitervorrichtung elektrisch isoliert ist und die konfiguriert ist, einen zweiten Inversionskanal in einem zweiten Kanalgebiet, das sich innerhalb des zweiten Body-Gebiets von dem zweiten Source-Gebiet bis zu dem Driftgebiet erstreckt, zu induzieren. Das Verfahren umfasst ferner das Bilden in dem Halbleiterkörper eines ersten Rückseitenemittergebiets, das mit dem zweiten Lastanschluss elektrisch verbunden ist und Dotierstoffe des zweiten Leitfähigkeitstyps aufweist, wobei das erste Rückseitenemittergebiet und die erste Zelle einen ersten gemeinsamen lateralen Ausdehnungsbereich aufweisen; und Bilden in dem Halbleiterkörper eines zweiten Rückseitenemittergebiets, das mit dem zweiten Lastanschluss elektrisch verbunden ist und Dotierstoffe des ersten Leitfähigkeitstyps aufweist, wobei das zweite Rückseitenemittergebiet und die zweite Zelle einen zweiten gemeinsamen lateralen Ausdehnungsbereich aufweisen. Dabei wird in dem Fall, dass der erste Leitfähigkeitstyp der n-Typ ist, der erste Inversionskanal gebildet, falls eine Spannung, die größer als eine positive erste Schwellenspannung ist, zwischen der ersten Elektrode und dem ersten Body-Gebiet vorhanden ist, und der zweite Inversionskanal wird gebildet, falls eine Spannung, die größer als eine positive zweite Schwellenspannung ist, zwischen der zweiten Elektrode und dem zweiten Body-Gebiet vorhanden ist, wobei die zweite Schwellenspannung kleiner als die erste Schwellenspannung ist. In dem Fall, dass der erste Leitfähigkeitstyp der p-Typ ist, wird der erste Inversionskanal gebildet, falls eine Spannung, die kleiner als eine negative erste Schwellenspannung ist, zwischen der ersten Elektrode und dem ersten Body-Gebiet vorhanden ist, und der zweite Inversionskanal wird gebildet, falls eine Spannung, die kleiner als eine negative zweite Schwellenspannung ist, zwischen der zweiten Elektrode und dem zweiten Body-Gebiet vorhanden ist, wobei die zweite Schwellenspannung größer als die erste Schwellenspannung ist.
  • Gemäß einer nochmals weiteren Ausführungsform umfasst ein Verfahren zum Bearbeiten einer Leistungshalbleitervorrichtung Folgendes: Bereitstellen eines Halbleiterkörpers, der sowohl an einen ersten Lastanschluss, der auf der Vorderseite des Halbleiterkörpers angeordnet ist, als auch an einen zweiten Lastanschluss, der auf der Rückseite des Halbleiterkörpers angeordnet ist, gekoppelt werden soll; Bilden in dem Halbleiterkörper eines Driftgebiets, das Dotierstoffe eines ersten Leitfähigkeitstyps aufweist; und Bilden einer ersten Zelle, die auf der Vorderseite angeordnet ist, wobei die erste Zelle Folgendes umfasst: ein erstes Source-Gebiet, das mit dem ersten Lastanschluss elektrisch verbunden ist; ein erstes Body-Gebiet, das in dem Halbleiterkörper enthalten ist, wobei das erste Body-Gebiet Dotierstoffe eines zweiten Leitfähigkeitstyps aufweist, der zu dem ersten Leitfähigkeitstyp komplementär ist, und das erste Source-Gebiet von dem Driftgebiet abtrennt; und eine erste Elektrode, die mit einem ersten Steueranschluss der Halbleitervorrichtung elektrisch verbunden ist und konfiguriert ist, einen ersten Inversionskanal in einem ersten Kanalgebiet, das sich innerhalb des ersten Body-Gebiets von dem ersten Source-Gebiet bis zu dem Driftgebiet erstreckt, zu induzieren. Das Verfahren umfasst ferner das Bilden einer zweiten Zelle, die auf der Vorderseite angeordnet ist, wobei die zweite Zelle Folgendes umfasst: ein zweites Source-Gebiet, das mit dem ersten Lastanschluss elektrisch verbunden ist; ein zweites Body-Gebiet, das in dem Halbleiterkörper enthalten ist, wobei das zweite Body-Gebiet Dotierstoffe des zweiten Leitfähigkeitstyps aufweist und das zweite Source-Gebiet von dem Driftgebiet abtrennt; und eine zweite Elektrode, die von dem ersten Steueranschluss der Halbleitervorrichtung elektrisch isoliert ist und die konfiguriert ist, einen zweiten Inversionskanal in einem zweiten Kanalgebiet, das sich innerhalb des zweiten Body-Gebiets von dem zweiten Source-Gebiet bis zu dem Driftgebiet erstreckt, zu induzieren. Das Verfahren umfasst ferner das Bilden in dem Halbleiterkörper eines ersten Rückseitenemittergebiets, das mit dem zweiten Lastanschluss elektrisch verbunden ist und Dotierstoffe des zweiten Leitfähigkeitstyps aufweist, wobei das erste Rückseitenemittergebiet und die erste Zelle einen ersten gemeinsamen lateralen Ausdehnungsbereich aufweisen; und das Bilden in dem Halbleiterkörper eines zweiten Rückseitenemittergebiets, das mit dem zweiten Lastanschluss elektrisch verbunden ist und Dotierstoffe des ersten Leitfähigkeitstyps aufweist, wobei das zweite Rückseitenemittergebiet und die zweite Zelle einen zweiten gemeinsamen lateralen Ausdehnungsbereich aufweisen. Das Verfahren umfasst ferner das Bereitstellen in dem Driftgebiet eines Barrierengebiets, das Dotierstoffe des ersten Leitfähigkeitstyps aufweist und in der Nähe des zweiten Body-Gebiets angeordnet ist, wobei eine Dotierstoffkonzentration des Barrierengebiets höher als eine Dotierstoffkonzentration eines Abschnitts des Driftgebiets ist, der dem Barrierengebiet benachbart ist. Dabei wird in dem Fall, dass der erste Leitfähigkeitstyp der n-Typ ist, der erste Inversionskanal gebildet, falls eine Spannung, die größer als eine positive erste Schwellenspannung ist, zwischen der ersten Elektrode und dem ersten Body-Gebiet vorhanden ist, und der zweite Inversionskanal wird gebildet, falls eine Spannung, die größer als eine positive zweite Schwellenspannung ist, zwischen der zweiten Elektrode und dem zweiten Body-Gebiet vorhanden ist, wobei die zweite Schwellenspannung kleiner als die erste Schwellenspannung ist. In dem Fall, dass der erste Leitfähigkeitstyp der p-Typ ist, wird der erste Inversionskanal gebildet, falls eine Spannung, die kleiner als eine negative erste Schwellenspannung ist, zwischen der ersten Elektrode und dem ersten Body-Gebiet vorhanden ist, und der zweite Inversionskanal wird gebildet, falls eine Spannung, die kleiner als eine negative zweite Schwellenspannung ist, zwischen der zweiten Elektrode und dem zweiten Body-Gebiet vorhanden ist, wobei die zweite Schwellenspannung größer als die erste Schwellenspannung ist.
  • Die Fachleute auf dem Gebiet erkennen zusätzliche Merkmale und Vorteile beim Lesen der folgenden ausführlichen Beschreibung und beim Betrachten der beigefügten Zeichnungen.
  • Figurenliste
  • Die Teile in den Figuren sind nicht notwendigerweise maßstabsgerecht, stattdessen ist die Betonung auf das Veranschaulichen der Prinzipien der Erfindung gelegt. Überdies bezeichnen in den Figuren gleiche Bezugszeichen entsprechende Teile. In den Zeichnungen veranschaulicht:
    • 1 schematisch und beispielhaft einen Abschnitt eines vertikalen Querschnitts einer Leistungshalbleitervorrichtung gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen;
    • 2 schematisch und beispielhaft einen Abschnitt eines vertikalen Querschnitts einer Leistungshalbleitervorrichtung gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen;
    • 3 schematisch und beispielhaft einen Abschnitt eines vertikalen Querschnitts einer Leistungshalbleitervorrichtung gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen;
    • 4 schematisch und beispielhaft einen Abschnitt eines vertikalen Querschnitts einer Leistungshalbleitervorrichtung gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen;
    • 5 schematisch und beispielhaft einen Abschnitt eines vertikalen Querschnitts einer Leistungshalbleitervorrichtung gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen;
    • 6 schematisch und beispielhaft einen Abschnitt eines vertikalen Querschnitts einer Leistungshalbleitervorrichtung gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen;
    • 7 schematisch und beispielhaft einen Abschnitt eines vertikalen Querschnitts einer Leistungshalbleitervorrichtung gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen;
    • 8 schematisch und beispielhaft einen Abschnitt eines vertikalen Querschnitts einer Leistungshalbleitervorrichtung gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen;
    • 9 schematisch und beispielhaft einen Abschnitt eines vertikalen Querschnitts einer Leistungshalbleitervorrichtung gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen;
    • 10 schematisch und beispielhaft einen Abschnitt eines vertikalen Querschnitts einer Leistungshalbleitervorrichtung gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen;
    • 11 schematisch und beispielhaft einen Abschnitt eines vertikalen Querschnitts einer Leistungshalbleitervorrichtung gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen;
    • 12 schematisch und beispielhaft einen Abschnitt eines vertikalen Querschnitts einer Leistungshalbleitervorrichtung gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen; und
    • 13 schematisch und beispielhaft einen Abschnitt eines vertikalen Querschnitts einer Leistungshalbleitervorrichtung gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
  • In der folgenden ausführlichen Beschreibung wird auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen, die einen Teil von ihr bilden und in denen zur Veranschaulichung spezifische Ausführungsformen gezeigt sind, in denen die Erfindung praktiziert werden kann.
  • In dieser Hinsicht kann die Richtungsterminologie, wie z. B. „oben“, „unten“, „darunter“, „davor“, „dahinter“, „hinten“, „führend“, „hintere“, „unterhalb“, „oberhalb“ usw., bezüglich der Orientierung der Figuren, die beschrieben werden, verwendet werden. Weil die Teile der Ausführungsformen in einer Anzahl verschiedener Orientierungen positioniert sein können, wird die Richtungsterminologie für die Zwecke der Veranschaulichung verwendet und ist in keiner Weise einschränkend. Es ist selbstverständlich, dass andere Ausführungsformen verwendet werden können und dass strukturelle oder logische Änderungen vorgenommen werden können, ohne vom Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Die folgende ausführliche Beschreibung ist deshalb nicht in einem einschränkenden Sinn auszulegen, wobei der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung durch die beigefügten Ansprüche definiert ist.
  • Nun wird auf die verschiedenen Ausführungsformen ausführlich Bezug genommen, von denen ein oder mehrere Beispiele in den Figuren veranschaulicht sind. Jedes Beispiel ist zur Erklärung bereitgestellt und ist nicht als eine Einschränkung der Erfindung gemeint. Die als Teil einer Ausführungsform veranschaulichten oder beschriebenen Merkmale können z. B. in anderen Ausführungsformen oder im Zusammenhang mit anderen Ausführungsformen verwendet werden, um eine nochmals weitere Ausführungsform zu liefern. Es ist vorgesehen, dass die vorliegende Erfindung derartige Modifikationen und Variationen enthält. Die Beispiele werden unter Verwendung einer spezifischen Sprache beschrieben, die nicht als den Schutzumfang der beigefügten Ansprüche einschränkend ausgelegt werden sollte. Die Zeichnungen sind nicht skaliert und lediglich für Veranschaulichungszwecke. Für die Deutlichkeit sind die gleichen Elemente oder Herstellungsschritte in den verschiedenen Zeichnungen durch die gleichen Bezugszeichen bezeichnet, wenn es nicht anders angegeben ist.
  • Der Begriff „horizontal“, wie er in dieser Beschreibung verwendet wird, ist vorgesehen, um eine Orientierung im Wesentlichen parallel zu einer horizontalen Fläche eines Halbleitersubstrats oder einer Halbleiterstruktur zu beschreiben. Dies kann z. B. die Oberfläche eines Halbleiter-Wafers oder eines Dies sein. Sowohl die erste laterale Richtung X als auch die zweite laterale Richtung Y, die im Folgenden erwähnt werden, können z. B. horizontale Richtungen sein, wobei die erste laterale Richtung X und die zweite laterale Richtung Y zueinander senkrecht sein können.
  • Der Begriff „vertikal“, wie er in dieser Beschreibung verwendet wird, ist vorgesehen, um eine Orientierung zu beschreiben, die im Wesentlichen senkrecht zu der horizontalen Fläche, d. h., parallel zu der Normalenrichtung der Oberfläche des Halbleiter-Wafers angeordnet ist. Die im Folgenden erwähnte Ausdehnungsrichtung Z kann z. B. eine Ausdehnungsrichtung sein, die sowohl zu der ersten lateralen Richtung X als auch zu der zweiten lateralen Richtung Y senkrecht ist.
  • In dieser Beschreibung wird n-dotiert als ein „erster Leitfähigkeitstyp“ bezeichnet, während p-dotiert als ein „zweiter Leitfähigkeitstyp“ bezeichnet wird. Alternativ können entgegengesetzte Dotierungstypbeziehungen verwendet werden, so dass der erste Leitfähigkeitstyp p-dotiert sein kann und der zweite Leitfähigkeitstyp n-dotiert sein kann.
  • Im Kontext der vorliegenden Beschreibung sind die Begriffe „in ohmschem Kontakt“, „in elektrischem Kontakt“, „in ohmscher Verbindung“ und „elektrisch verbunden“ vorgesehen, um zu beschreiben, dass es eine niederohmsche elektrische Verbindung oder einen niederohmschen Stromweg zwischen zwei Gebieten, Sektionen, Zonen, Abschnitten oder Teilen einer Halbleitervorrichtung oder zwischen verschiedenen Anschlüssen einer oder mehrerer Vorrichtungen oder zwischen einem Anschluss oder einer Metallisierung oder einer Elektrode und einem Abschnitt oder einem Teil einer Halbleitervorrichtung gibt. Ferner ist im Kontext der vorliegenden Beschreibung vorgesehen, dass der Begriff „in Kontakt“ beschreibt, dass es eine direkte physikalische Verbindung zwischen zwei Elementen der jeweiligen Halbleitervorrichtung gibt; ein Übergang zwischen zwei Elementen, die sich miteinander in Kontakt befinden, kann z. B. kein weiteres dazwischenliegendes Element oder dergleichen enthalten.
  • Zusätzlich wird im Kontext der vorliegenden Beschreibung der Begriff „elektrische Isolation“ im Kontext seines allgemeinen gültigen Verständnisses verwendet, wenn es nicht anders angegeben ist, wobei folglich vorgesehen ist, dass er beschreibt, dass zwei oder mehr Komponenten separat voneinander positioniert sind und dass es keine ohmsche Verbindung gibt, die diese Komponenten verbindet. Die Komponenten, die elektrisch voneinander isoliert sind, können jedoch trotzdem aneinandergekoppelt, z. B. mechanisch gekoppelt und/oder kapazitiv gekoppelt und/oder induktiv gekoppelt, sein. Um ein Beispiel zu geben, die beiden Elektroden eines Kondensators können voneinander elektrisch isoliert sein, wobei sie gleichzeitig z. B. mittels einer Isolation, z. B. eines Dielektrikums, mechanisch und kapazitiv aneinandergekoppelt sind.
  • Die in dieser Beschreibung beschriebenen spezifischen Ausführungsformen betreffen eine Leistungshalbleitervorrichtung, die eine Streifenzellen- oder Nadelzellenkonfiguration oder eine Konfiguration geschlossener polygonaler Zellen aufweist, wie z. B. einen Leistungshalbleitertransistor, die innerhalb eines Leistungskonverters oder einer Leistungsversorgung verwendet werden kann, ohne darauf eingeschränkt zu sein. Folglich ist in einer Ausführungsform die Halbleitervorrichtung konfiguriert, einen Laststrom zu übertragen, der in eine Last eingespeist werden soll und/oder der durch eine Leistungsquelle bereitgestellt wird. Die Halbleitervorrichtung kann z. B. eine oder mehrere aktive Leistungshalbleiterzellen, wie z. B. eine monolithisch integrierte Diodenzelle und/oder eine monolithisch integrierte Transistorzelle und/oder eine monolithisch integrierte IGBT-Zelle und/oder eine monolithisch integrierte RC-IGBT-Zelle und/oder eine monolithisch integrierte MOS-gate-gesteuerte Diodenzelle (MGD-Zelle) und/oder eine monolithisch integrierte MOSFET-Zelle und/oder deren Ableitungen, umfassen. Derartige Diodenzellen und/oder derartige Transistorzellen können in ein Leistungshalbleitermodul integriert sein. Mehrere derartiger Zellen können ein Zellenfeld bilden, das innerhalb eines aktiven Gebiets der Leistungshalbleitervorrichtung angeordnet ist.
  • Der Begriff „Leistungshalbleitervorrichtung“, wie er in dieser Beschreibung verwendet wird, ist vorgesehen, um eine Halbleitervorrichtung auf einem einzigen Chip mit Hochspannungssperr- und/oder Hochstromführungsfähigkeiten zu beschreiben. Mit anderen Worten, eine derartige Leistungshalbleitervorrichtung ist für einen hohen Strom, typischerweise im Amperebereich, z. B. bis zu mehreren zehn oder hundert Ampere, und/oder Hochspannungen, typischerweise über 15 V, typischer 100 V und darüber, z. B. bis zu wenigstens 400 V, vorgesehen. Die im Folgenden beschriebene bearbeitete Halbleitervorrichtung kann z. B. eine Halbleitervorrichtung sein, die eine Streifenzellenkonfiguration oder eine Konfiguration geschlossener polygonaler Zellen oder eine Nadelzellenkonfiguration aufweist, und kann konfiguriert sein, als eine Leistungskomponente in einer Nieder-, Mittel- und/oder Hochspannungsanwendung eingesetzt zu werden.
  • Der Begriff „Leistungshalbleitervorrichtung“, wie er in dieser Beschreibung verwendet wird, ist nicht auf Logikhalbleitervorrichtungen gerichtet, die z. B. für das Speichern von Daten, das Berechnen von Daten und/oder andere Typen einer halbleiterbasierten Datenverarbeitung verwendet werden.
  • Die 1 bis 13 veranschaulichen jede schematisch und beispielhaft einen Abschnitt eines vertikalen Querschnitts einer Halbleitervorrichtung 1 gemäß einigen Ausführungsformen. Die folgende Beschreibung bezieht sich im Allgemeinen auf jede der 1 bis 13. Bestimmte Merkmale der beispielhaften Ausführungsformen werden unter expliziter Bezugnahme auf eine oder mehrere der 1 bis 13 ausführlicher erklärt.
  • Die veranschaulichten Querschnitte sind zu einer Ebene parallel, die durch eine erste laterale Richtung X und eine vertikale Richtung Z definiert ist. Jede der veranschaulichten Komponenten der Leistungshalbleitervorrichtung 1 kann sich entlang einer zweiten lateralen Richtung Y erstrecken.
  • Die Leistungshalbleitervorrichtung 1 umfasst einen Halbleiterkörper 10, der z. B. auf Silicium oder Siliciumcarbid basiert. Andere mögliche Halbleitermaterialien werden weiter unten erwähnt. Der Halbleiterkörper 10 ist sowohl an den ersten Lastanschluss 11 als auch an den zweiten Lastanschluss 12 der Leistungshalbleitervorrichtung 1 gekoppelt. Der erste Lastanschluss 11 umfasst z. B. eine erste Metallisierung, während der zweite Lastanschluss 12 eine zweite Metallisierung umfassen kann. Die Leistungshalbleitervorrichtung 1 kann einen vertikalen Aufbau aufweisen, gemäß dem der Halbleiterkörper 10 zwischen dem ersten Lastanschluss 11 und dem zweiten Lastanschluss 12 in einer Sandwich-Konfiguration eingelegt ist. Der erste Lastanschluss 11 kann auf der Vorderseite 10-1 des Halbleiterkörpers 10 angeordnet sein, während der zweite Lastanschluss 12 auf einer Rückseite 10-2 des Halbleiterkörpers 10 angeordnet sein kann. Entsprechend kann die erste Metallisierung des ersten Lastanschlusses 11 eine Vorderseitenmetallisierung sein, während die zweite Metallisierung des zweiten Lastanschlusses 12 eine Rückseitenmetallisierung sein kann. Die Leistungshalbleitervorrichtung 1 empfängt z. B. mittels dieser Anschlüsse 11 und 12 einen Laststrom und gibt z. B. mittels dieser Anschlüsse 11 und 12 einen Laststrom aus. Entsprechend kann wenigstens einer dieser Anschlüsse 11 und 12, z. B. der erste Lastanschluss 11, eine oder mehrere (nicht veranschaulichte) Bondstellen enthalten, um z. B. mit einer Anzahl von Bonddrähten verbunden zu sein.
  • Der Halbleiterkörper 10 enthält ein Driftgebiet 100 mit Dotierstoffen des ersten Leitfähigkeitstyps. Das Driftgebiet 100 ist z. B. ein n--dotiertes Gebiet. Ferner können die Dotierstoffkonzentration und die Gesamtausdehnung des Driftgebiets 100 entlang der vertikalen Richtung Z eine Sperrfähigkeit, d. h., eine maximale Sperrspannung der Leistungshalbleitervorrichtung 1, wesentlich bestimmen. Die Sperrspannung ist z. B. größer als 500 V, größer als 1 kV oder sogar größer als 1,5 kV.
  • Ferner können eine oder mehrere erste Zellen 101 auf der Vorderseite 10-1 angeordnet sein. Die Zellen 101 können konfiguriert sein, einen Stromfluss zwischen dem ersten Lastanschluss 11 und dem zweiten Lastanschluss 12 zu steuern. Die erste Zelle 101 kann z. B. die Form eines MOS-Steuerkopfs annehmen.
  • Jede erste Zelle 101 umfasst ein erstes Source-Gebiet 1011, das mit dem ersten Lastanschluss 11 elektrisch verbunden ist. Das erste Source-Gebiet 1011 kann in dem Halbleiterkörper 10 enthalten sein und kann Dotierstoffe des ersten Leitfähigkeitstyps, z. B. des n-Typs, aufweisen, wie in den 5 bis 13 beispielhaft dargestellt ist. Das erste Source-Gebiet 1011 umfasst z. B. Dotierstoffe des ersten Leitfähigkeitstyps (wie z. B. des n-Typs) mit einer höheren Dotierstoffkonzentration als das Driftgebiet 100. In anderen Ausführungsformen kann das erste Source-Gebiet 1011 z.B. mittels eines Metalls ausgebildet sein, das sich mit dem Halbleiterkörper 10 in Kontakt befindet, wie z. B. durch einen Metall-Halbleiter-Übergang, der an einem Übergang von einem Abschnitt des ersten Lastanschlusses 11 und dem Halbleiterkörper 10 ausgebildet ist (siehe die 1 bis 4). Der Halbleiterkörper 10 kann konfiguriert sein, über das erste Source-Gebiet 1011 einen Laststrom von dem ersten Lastanschluss 11 zu empfangen und/oder an den ersten Lastanschluss 11 auszugeben.
  • Ferner umfasst jede erste Zelle 101 ein erstes Body-Gebiet 1012, das in dem Halbleiterkörper 10 enthalten ist. Das erste Body-Gebiet 1012 weist Dotierstoffe eines zweiten Leitfähigkeitstyps auf, der zu dem ersten Leitfähigkeitstyp komplementär ist. Das erste Body-Gebiet 1012 weist z. B. p-Typ-Dotierstoffe auf, falls das Driftgebiet 100 und das erste Source-Gebiet 1011 n-Typ-Dotierstoffe aufweisen. Das erste Body-Gebiet 1012 ist angeordnet, um das erste Source-Gebiet 1011 von dem Driftgebiet 100 abzutrennen.
  • In einer Ausführungsform ist das erste Body-Gebiet 1012 mit dem ersten Lastkontakt 11 elektrisch verbunden (siehe die 1 bis 13).
  • An einem Übergang zwischen dem ersten Body-Gebiet 1012 und dem Driftgebiet 100 ist z. B. ein pn-Übergang 107 ausgebildet. Der pn-Übergang 107 kann konfiguriert sein, in einem Sperrzustand der Leistungshalbleitervorrichtung 1 eine Sperrspannung zu blockieren.
  • Zum Steuern eines Vorwärtsstromwegs durch die Leistungshalbleitervorrichtung 1 zwischen dem ersten Lastanschluss 11 und dem zweiten Lastanschluss 12 umfasst jede erste Zelle 101 ferner eine erste Elektrode 1013 (die auch als Gate-Elektrode bezeichnet wird), die mit einem ersten Steueranschluss G (der auch als Gate-Anschluss bezeichnet wird) der Leistungshalbleitervorrichtung 1 elektrisch verbunden ist. Die erste Elektrode 1013 kann z. B. von dem ersten Lastanschluss 11, z. B. mittels eines Isolierblocks 140, isoliert sein. Der Isolierblock 140 umfasst z. B. ein dielektrisches Material, wie z. B. ein Oxid, z. B. ein Siliciumdioxid. Die erste Elektrode 1013 ist angeordnet und konfiguriert, einen ersten Inversionskanal in einem ersten Kanalgebiet 1012-2 zu induzieren, wobei sich das erste Kanalgebiet 1012-2 innerhalb des ersten Body-Gebiets 1012 von dem ersten Source-Gebiet 1011 bis zu dem Driftgebiet 100 erstreckt. Die erste Elektrode 1013 ist z. B. konfiguriert, den ersten Inversionskanal in Abhängigkeit von einem externen Spannungssignal zu induzieren, das an dem ersten Steueranschluss G bereitgestellt wird.
  • In einer Ausführungsform ist wenigstens eine erste Elektrode 1013 in einem jeweiligen Graben aufgenommen, der in dem Halbleiterkörper 10 vorgesehen ist. Der Graben umfasst z. B. eine erste Isolierschicht 1014, die die erste Elektrode 1013 von dem ersten Kanalgebiet 1012-2 isoliert. Die erste Isolierschicht 1014 kann ein Gate-Dielektrikum, wie z. B. ein Oxid, umfassen. Ein derartiger Graben erstreckt sich z. B. von der Vorderseite 10-1 im Wesentlichen entlang der vertikalen Richtung Z in den Halbleiterkörper 10, wie in den 1 bis 13 dargestellt ist.
  • In dem Halbleiterkörper 10 ist auf der Rückseite 10-2 wenigstens ein erstes Rückseitenemittergebiet 103 der Zelle 101, die auf der Vorderseite 10-1 angeordnet ist, gegenüberliegend vorgesehen. Das erste Rückseitenemittergebiet 103 ist mit dem zweiten Lastanschluss 12 (z. B. einer Rückseitenmetallisierung 12) elektrisch verbunden und umfasst Dotierstoffe des zweiten Leitfähigkeitstyps. Das erste Rückseitenemittergebiet 103 kann z. B. als ein p+-dotiertes Halbleitergebiet verwirklicht sein, falls das Driftgebiet 100 n-dotiert ist, wie z. B. in dem Fall eines n-Kanal-IGBT. Das erste Rückseitenemittergebiet 103 kann konfiguriert sein, Ladungsträger des zweiten Leitfähigkeitstyps in einem Vorwärts-Durchlasszustand der Leistungshalbleitervorrichtung 1 in das Driftgebiet 100 zu injizieren. Folglich kann ein bipolarer Vorwärts-Durchlassmodus verwirklicht werden, wie er von den IGBTs wohlbekannt ist.
  • Das erste Rückseitenemittergebiet 103 und die erste Zelle 101 weisen entlang der ersten lateralen Richtung X einen ersten gemeinsamen lateralen Ausdehnungsbereich LX1 auf. Mit anderen Worten, es gibt eine endliche laterale Überlappung LX1 entlang der ersten lateralen Richtung X zwischen der ersten Zelle 101 auf der Vorderseite 10-1 und dem ersten Rückseitenemittergebiet 103 auf der Rückseite 10-2. Der erste gemeinsame laterale Ausdehnungsbereich LX1 beträgt z. B. wenigstens 10 %, wenigstens 30 %, wenigstens 50 % oder sogar 100 % einer gesamten lateralen Ausdehnung der ersten Zelle 101 entlang der ersten lateralen Richtung X. Falls z. B. mehrere erste Zellen 101 und/oder mehrere erste Rückseitenemittergebiete 103 in der Halbleitervorrichtung 1 bereitgestellt sind, kann die Summe der jeweiligen ersten gemeinsamen lateralen Ausdehnungsbereiche LX1 jeder Zelle 101 mit einem ersten Rückseitenemittergebiet 103 bis wenigstens 10 %, wenigstens 30 % oder sogar wenigstens 50 % der Summe der gesamten lateralen Ausdehnungen der ersten Zellen 101 entlang der ersten lateralen Richtung X betragen.
  • Zusätzlich zu dem wenigstens einen ersten Rückseitenemittergebiet 103 ist ferner wenigstens ein zweites Rückseitenemittergebiet 104 in dem Halbleiterkörper 10 vorgesehen. Das zweite Rückseitenemittergebiet 104 ist mit dem zweiten Lastanschluss 12 elektrisch verbunden und weist Dotierstoffe des ersten Leitfähigkeitstyps auf. Die Leistungshalbleitervorrichtung 1 ist z. B. ein rückwärtsleitender IGBT (RC-IGBT), wobei das wenigstens eine zweite Rückseitenemittergebiet 104 ein Kurzschlussgebiet, wie z. B. ein n-Kurzschluss-Gebiet, ist, das auf der Rückseite 10-2 angeordnet ist, um einen rückwärtsleitenden Diodenbetrieb des RC-IGBT 1 zu ermöglichen.
  • Die Rückseite 10-2 des Halbleiterkörpers 10 weist z. B. ein oder mehrere erste Rückseitenemittergebiete 103, die als „IGBT-Gebiete“ arbeiten, und ein oder mehrere zweite Rückseitenemittergebiete 104, die als „Diodengebiete“ arbeiten, auf, um sowohl den IGBT-Betrieb in einem Vorwärts-Durchlasszustand als auch den Diodenbetrieb in einem Rückwärts-Durchlasszustand der Leistungshalbleitervorrichtung 1 zu ermöglichen.
  • Dem wenigstens einen zweiten Rückseitenemittergebiet 104 gegenüberliegend ist wenigstens eine zweite Zelle 102 auf der Vorderseite 10-1 des Halbleiterkörpers 10 angeordnet. Die wenigstens eine zweite Zelle 102 ist z. B. angeordnet und konfiguriert, um einen Rückwärtsstromweg zwischen dem zweiten Lastanschluss 12 und dem ersten Lastanschluss 11 in einem Rückwärts-Durchlasszustand der Leistungshalbleitervorrichtung 1 zu beeinflussen, wobei eine Spannung zwischen den Lastanschlüssen 11 und 12 angelegt ist, so dass der pn-Übergang 107 in seiner Durchlassrichtung vorgespannt ist. Eine derartige Konfiguration wird manchmal als eine MOS-gate-gesteuerte Diode (MGD) bezeichnet.
  • Jede zweite Zelle 102 umfasst ein zweites Source-Gebiet 1021, das mit dem ersten Lastanschluss 11 elektrisch verbunden ist. Das zweite Source-Gebiet 1021 kann in dem Halbleiterkörper 10 enthalten sein und kann Dotierstoffe des ersten Leitfähigkeitstyps, z. B. des n-Typs, aufweisen, wie in 1, den 5 bis 10 und 12 beispielhaft dargestellt ist. Das zweite Source-Gebiet 1021 umfasst z. B. Dotierstoffe des ersten Leitfähigkeitstyps (wie z. B. des n-Typs) mit einer höheren Dotierstoffkonzentration als das Driftgebiet 100. In anderen Ausführungsformen kann das erste Source-Gebiet 1021 z. B. mittels eines Metalls ausgebildet sein, das sich mit dem Halbleiterkörper 10 in Kontakt befindet, wie z. B. durch einen Metall-Halbleiter-Übergang, der an einem Übergang von einem Abschnitt des ersten Lastanschlusses 11 und dem Halbleiterkörper 10 ausgebildet ist (siehe die 1 bis 4 und 11).
  • Ferner umfasst jede zweite Zelle 102 ein zweites Body-Gebiet 1022, das in dem Halbleiterkörper 10 enthalten ist. Das zweite Body-Gebiet 1022 weist Dotierstoffe des zweiten Leitfähigkeitstyps auf. Das zweite Body-Gebiet 1012 weist z. B. p-Typ-Dotierstoffe auf, falls das Driftgebiet 100 und das erste und das zweite Source-Gebiet 1011, 1021 n-Typ-Dotierstoffe aufweisen. Das zweite Body-Gebiet 1022 ist so angeordnet, um das zweite Source-Gebiet 1021 von dem Driftgebiet 100 abzutrennen.
  • In einer Ausführungsform ist das zweite Body-Gebiet 1022 mit dem ersten Lastkontakt 11 elektrisch verbunden (siehe die 1 bis 13).
  • Der pn-Übergang 107, der konfiguriert ist, in einem Sperrzustand der Leistungshalbleitervorrichtung 1 eine Sperrspannung zu blockieren, ist z. B. außerdem an einem Übergang zwischen dem zweiten Body-Gebiet 1022 und dem Driftgebiet 100 ausgebildet.
  • In einer Ausführungsform können sich das zweite Body-Gebiet 1022 und das erste Body-Gebiet 1021 miteinander in Kontakt befinden. Sowohl das zweite Body-Gebiet 1022 als auch das erste Body-Gebiet 1021 können z. B. in unterschiedlichen Abschnitten eines gemeinsamen Body-Gebiets ausgebildet sein, wie in den 1 bis 13 dargestellt ist. In einer weiteren Ausführungsform kann das zweite Body-Gebiet 1022 von dem ersten Body-Gebiet 1021, z. B. durch einen oder mehrere Gräben, die in dem Halbleiterkörper 10 bereitgestellt sind, getrennt sein.
  • Jede zweite Zelle 102 umfasst ferner eine zweite Elektrode 1023 (die auch als eine MGD-Elektrode bezeichnet wird). Die zweite Elektrode 1023 ist von dem Steueranschluss G der Leistungshalbleitervorrichtung 1 elektrisch isoliert.
  • In einer Ausführungsform ist die zweite Elektrode 1023 mit dem ersten Lastanschluss 11 elektrisch verbunden (siehe z. B. 6 und 11). Bezüglich 6 kann sich z. B. die zweite Elektrode 1023 mit einer Vorderseitenmetallisierung, die wenigstens einen Teil des ersten Lastanschlusses 11 bildet, in direkten Kontakt befinden.
  • In einer alternativen Ausführungsform umfasst die Leistungshalbleitervorrichtung 1 ferner einen zweiten Steueranschluss, der sowohl von dem ersten Lastanschluss 11, dem zweiten Lastanschluss 12 als auch dem ersten Steueranschluss G elektrisch isoliert ist, wobei die zweite Elektrode 1023 mit dem zweiten Steueranschluss elektrisch verbunden ist.
  • Die Leistungshalbleitervorrichtung 1 weist z. B. eine MOS-gate-gesteuerte Diodenkonfiguration (MGD-Konfiguration) auf, wobei die zweite Elektrode 1023 konfiguriert ist, einen Rückwärtsstromweg durch die Leistungshalbleitervorrichtung 1 zwischen dem zweiten Lastanschluss 12 und dem ersten Lastanschluss 11 zu beeinflussen.
  • In einer Ausführungsform ist die zweite Elektrode 1023 angeordnet und konfiguriert, einen zweiten Inversionskanal in dem zweiten Kanalgebiet 1022-2 zu induzieren, wobei sich das zweite Kanalgebiet 1022-2 innerhalb des zweiten Body-Gebiets 1022 von dem zweiten Source-Gebiet 1021 bis zu dem Driftgebiet 100 erstreckt.
  • Die zweite Elektrode 1023 ist z. B. konfiguriert, den zweiten Inversionskanal in Abhängigkeit von einem externen Spannungssignal zu konfigurieren, das an einem (nicht dargestellten) zweiten Steueranschluss bereitgestellt wird.
  • In einer Ausführungsform ist die zweite Elektrode 1023 in einem jeweiligen Graben aufgenommen, der in dem Halbleiterkörper 10 vorgesehen ist. Der Graben umfasst z. B. eine zweite Isolierschicht 1024, die die zweite Elektrode 1023 von dem zweiten Kanalgebiet 1022-2 isoliert. Die zweite Isolierschicht 1024 kann ein Gate-Dielektrikum, wie z. B. ein Oxid, umfassen. Ein derartiger Graben erstreckt sich z. B. von der Vorderseite 10-1 im Wesentlichen entlang der vertikalen Richtung Z in den Halbleiterkörper 10, wie in den 1 bis 13 dargestellt ist.
  • Bezüglich 11 kann in einer Ausführungsform das zweite Kanalgebiet 1022-2 mit dem ersten Lastanschluss 11 in direktem Kontakt angeordnet sein. Folglich kann sich z. B. eine Vorderseitenmetallisierung, die wenigstens einen Abschnitt des ersten Lastanschlusses 11 bildet, mit dem zweiten Kanalgebiet 1022-2 des zweiten Body-Gebiets 1022 in Kontakt befinden, ohne dass z. B. ein Halbleiter-Source-Gebiet dazwischen angeordnet ist.
  • Das wenigstens eine zweite Rückseitenemittergebiet 104 und die wenigstens eine zweite Zelle 102 weisen einen zweiten gemeinsamen lateralen Ausdehnungsbereich LX2 entlang der ersten lateralen Richtung X auf. Mit anderen Worten, es gibt eine endliche laterale Überlappung LX2 entlang der ersten lateralen Richtung X zwischen der zweiten Zelle 102 an der Vorderseite 10-1 und dem zweiten Rückseitenemittergebiet 104 auf der Rückseite 10-2. Der zweite gemeinsame laterale Ausdehnungsbereich LX2 beträgt z. B. wenigstens 10 %, wenigstens 30 %, wenigstens 50 % oder sogar 100 % einer gesamten lateralen Ausdehnung der zweiten Zelle 102 entlang der ersten lateralen Richtung X. Falls mehrere zweite Zellen 102 und/oder mehrere zweite Rückseitenemittergebiete 104 in der Halbleitervorrichtung 1 bereitgestellt sind, kann z. B. die Summe der jeweiligen zweiten gemeinsamen lateralen Ausdehnungsbereiche LX2 jeder zweiten Zelle 102 mit einem zweiten Rückseitenemittergebiet 104 wenigstens 10 %, wenigstens 30 % oder sogar wenigstens 50 % der Summe der gesamten lateralen Ausdehnungen aller zweiten Zellen 102 entlang der ersten lateralen Richtung X betragen.
  • In den Ausführungsformen gemäß den 3, 8 und 9 kann das Driftgebiet 100 ein Barrierengebiet 100-1 umfassen, das Dotierstoffe des ersten Leitfähigkeitstyps aufweist und in Kontakt mit dem zweiten Body-Gebiet 1022 angeordnet ist. Es sei angegeben, dass in anderen Ausführungsformen das Barrierengebiet 100-1 in der Nähe des zweiten Body-Gebiets 1022 angeordnet sein kann, ohne sich mit dem zweiten Body-Gebiet 1022 in Kontakt zu befinden. In einer Ausführungsform kann das Barrierengebiet 100-1 in dem Sinn „in der Nähe“ des zweiten Body-Gebiets 1022 angeordnet sein, dass ein minimaler Abstand zwischen dem Barrierengebiet 100-1 und dem zweiten Body-Gebiet 1022 kleiner als ein minimaler Abstand zwischen dem Barrierengebiet 100-1 und jedem des ersten Rückseitenemittergebiets 103 und des zweiten Rückseitenemittergebiets 104 ist. Der minimale Abstand zwischen dem Barrierengebiet 100-1 und dem zweiten Body-Gebiet 1022 ist z. B. um einen Faktor von wenigstens 3, wie z. B. um einen Faktor von wenigstens 5 oder sogar um einen Faktor von wenigstens 10, kleiner als ein minimaler Abstand zwischen dem Barrierengebiet 100-1 und jedem des ersten Rückseitenemittergebiets 103 und des zweiten Rückseitenemittergebiets 104. Eine Dotierstoffkonzentration des Barrierengebiets 100-1 kann höher als eine Dotierstoffkonzentration eines Abschnitts des Driftgebiets 100 außerhalb des Barrierengebiets 100-1 sein. Eine Dotierstoffkonzentration in dem Barrierengebiet 100-1 kann z. B. größer als 1015 cm-3, wie z. B. bis etwa 1017 cm-3, sein. Die Dotierstoffkonzentration in einem Abschnitt des Driftgebiets 100 kann sich z. B. im Bereich von 1012 cm-3 bis 1014 cm-3, wie z. B. einige 1013 cm-3, befinden. Mit anderen Worten, das Driftgebiet 100 kann einen Anstieg der Konzentration der Dotierstoffe des ersten Leitfähigkeitstyps zu dem zweiten Body-Gebiet 1022 hin um wenigstens einen Faktor 10, wie z. B. wenigstens einen Faktor 102, wenigstens einen Faktor 103 oder sogar wenigstens einen Faktor 104, umfassen.
  • Die Dotierstoffkonzentration des Barrierengebiets 100-1 kann z. B. um wenigstens einen Faktor 100, wie z. B. um einen Faktor 1000 oder sogar um wenigstens einen Faktor von 104, höher als die Dotierstoffkonzentration des Abschnitts des Driftgebiets 100 sein, der sich dem Barrierengebiet 100-1 benachbart befindet.
  • Wie in den 3, 8 und 9 veranschaulicht ist, kann sich das Barrierengebiet 100-1 entlang dem ganzen oder nur einem Abschnitt des pn-Übergangs 107 erstrecken, der an dem Übergang zwischen dem Driftgebiet 100 und dem ersten und dem zweiten Body-Gebiet 1012, 1022 ausgebildet ist. In den Ausführungsformen gemäß den 3 und 9 erstreckt sich das Barrierengebiet 100-1 nicht entlang wenigstens einem Abschnitt des pn-Übergangs 107, der an dem Übergang zwischen dem Driftgebiet 100 und dem ersten Body-Gebiet 1012 ausgebildet ist.
  • Das Barrierengebiet 100-1 ist z. B. angeordnet und konfiguriert, in einem Rückwärts-Durchlasszustand der Leistungshalbleitervorrichtung 1 einen Emitterwirkungsgrad, wie z. B. einen Anodenwirkungsgrad, der Body-Diode zu verringern, die durch wenigstens das zweite Body-Gebiet 1012 und das Driftgebiet 100 ausgebildet ist.
  • In einer Ausführungsform ist der erste Leitfähigkeitstyp der n-Typ und wird der erste Inversionskanal gebildet, falls eine Spannung, die größer als eine positive erste Schwellenspannung ist, zwischen der ersten Elektrode 1013 und dem ersten Body-Gebiet 1012 vorhanden ist, wobei der zweite Inversionskanal gebildet wird, falls eine Spannung, die größer als eine positive zweite Schwellenspannung ist, zwischen der zweiten Elektrode 1023 und dem zweiten Body-Gebiet 1022 vorhanden ist, und wobei die zweite Schwellenspannung kleiner als die erste Schwellenspannung ist.
  • In einer weiteren Ausführungsform ist der erste Leitfähigkeitstyp der p-Typ und wird der erste Inversionskanal gebildet, falls eine Spannung, die kleiner als eine negative erste Schwellenspannung ist, zwischen der ersten Elektrode 1013 und dem ersten Body-Gebiet 1012 vorhanden ist, wobei der zweite Inversionskanal gebildet wird, falls eine Spannung, die kleiner als eine negative zweite Schwellenspannung ist, zwischen der zweiten Elektrode 1023 und dem zweiten Body-Gebiet 1022 vorhanden ist, und wobei die zweite Schwellenspannung größer als die erste Schwellenspannung ist.
  • In einer Ausführungsform kann der Absolutwert der zweiten Schwellenspannung gleich einer oder kleiner als eine Diffusionsspannung des pn-Übergangs 107 sein, der an dem Übergang zwischen dem Driftgebiet 100 und wenigstens einem von dem ersten Body-Gebiet 1012 und dem zweiten Body-Gebiet 1022 ausgebildet ist.
  • Der Absolutwert der zweiten Schwellenspannung kann z. B. gleich oder kleiner als 3 V, wie z. B. kleiner als 1 V oder sogar kleiner als 0,5 V, sein.
  • Der Absolutwert der ersten Schwellenspannung kann wenigstens teilweise durch eine Austrittsarbeit der ersten Elektrode 1013 bestimmt sein und/oder der Absolutwert der zweiten Schwellenspannung kann wenigstens teilweise durch eine Austrittsarbeit der zweiten Elektrode 1023 bestimmt sein. Die erste Elektrode 1013 umfasst z. B. ein Material, das eine Austrittsarbeit aufweist, die von einer Austrittsarbeit eines Materials der zweiten Elektrode 1023 verschieden ist, um sicherzustellen, dass der Absolutwert der zweiten Schwellenspannung kleiner als der Absolutwert der ersten Schwellenspannung ist.
  • Ferner kann der Absolutwert der ersten Schwellenspannung wenigstens teilweise durch eine Kapazität pro Einheitsfläche zwischen der ersten Elektrode 1013 und dem ersten Body-Gebiet 1012 bestimmt sein und/oder kann der Absolutwert der zweiten Schwellenspannung wenigstens teilweise durch eine Kapazität pro Einheitsfläche zwischen der zweiten Elektrode 1023 und dem zweiten Body-Gebiet 1022 bestimmt sein.
  • In einer Ausführungsform kann die Kapazität pro Einheitsfläche zwischen der zweiten Elektrode 1023 und dem zweiten Body-Gebiet 1022 größer als die Kapazität pro Einheitsfläche zwischen der ersten Elektrode 1013 und dem ersten Body-Gebiet 1012 sein. Die Kapazität pro Einheitsfläche zwischen der zweiten Elektrode 1023 und dem zweiten Body-Gebiet 1022 ist z. B. wenigstens um einen Faktor 1,5, wie z. B. wenigstens um einen Faktor 3, wenigstens um einen Faktor 5 oder sogar wenigstens um einen Faktor 10, größer als die Kapazität pro Einheitsfläche zwischen der ersten Elektrode 1013 und dem ersten Body-Gebiet 1012.
  • Ferner ist in einer Ausführungsform die erste Elektrode 1013 durch eine erste Isolierschicht 1014 von dem ersten Kanalgebiet 1012-2 isoliert, wobei die zweite Elektrode 1023 durch eine zweite Isolierschicht 1024 von dem zweiten Kanalgebet 1022-2 isoliert ist. Die erste Isolierschicht 1014 und/oder die zweite Isolierschicht 1024 umfassen z. B. ein Gate-Dielektrikum, wie z. B. ein Oxid.
  • In einer Variante kann die erste Isolierschicht 1014 eine erste Permittivität aufweisen und kann die zweite Isolierschicht 1024 eine zweite Permittivität aufweisen, wobei die zweite Permittivität größer als die erste Permittivität ist. Die zweite Permittivität ist z. B. wenigstens um einen Faktor von 1,5, wie z. B. wenigstens um einen Faktor 3, wenigstens um einen Faktor 5 oder sogar wenigstens um einen Faktor 10, größer als die erste Permittivität.
  • Wie in 4 und den 7 bis 11 veranschaulicht ist, kann ferner die erste Isolierschicht 1014 eine erste Dicke t1 aufweisen und kann die zweite Isolierschicht 1024 eine zweite Dicke t2 aufweisen, wobei die zweite Dicke t2 kleiner als die erste Dicke t1 sein kann. Die zweite Dicke t2 kann z. B. höchstens 50 %, wie z. B. höchstens 25 %, höchstens 10 % oder sogar nur höchstens 5 %, der ersten Dicke t1 betragen.
  • In den Ausführungsformen gemäß den 2, 5 und 6 kann wenigstens ein Abschnitt des ersten Body-Gebiets 1012, der das erste Kanalgebiet 1012-2 enthält, eine erste Dotierstoffkonzentration aufweisen und kann wenigstens ein Abschnitt 1022-1 des zweiten Body-Gebiets 1022, der das zweite Kanalgebiet 1022-2 enthält, eine zweite Dotierstoffkonzentration aufweisen, wobei die zweite Dotierstoffkonzentration kleiner als die erste Dotierstoffkonzentration sein kann. Mit anderen Worten, eine Kanaldotierung in der zweiten Zelle 102 kann kleiner als eine Kanaldotierung in der ersten Zelle 101 sein. Die zweite Dotierstoffkonzentration beträgt z. B. höchstens 50 %, wie z. B. höchstens 25 %, höchstens 10 % oder sogar nur höchstens 5 %, der ersten Dotierstoffkonzentration.
  • Wie in den 5 bis 13 gezeigt ist, kann ein Kontaktgebiet 108 innerhalb des ersten Body-Gebiets 1012 und/oder innerhalb des zweiten Body-Gebiets 1022 bereitgestellt sein, wobei das Kontaktgebiet 108 Dotierstoffe des zweiten Leitfähigkeitstyps mit einer höheren Dotierstoffkonzentration als die Abschnitte des ersten und/oder des zweiten Body-Gebiets 1012, 1022 außerhalb des Kontaktgebiets 108 umfassen kann. Das Kontaktgebiet 108 kann z. B. p+-dotiert sein, wobei die Abschnitte des ersten und/oder des zweiten Body-Gebiets 1012, 1022 außerhalb des Kontaktgebiets 108 p-dotiert oder p--dotiert sein können. Das Kontaktgebiet 108 kann folglich konfiguriert sein, einen niederohmigen Kontakt mit dem ersten Lastanschluss 11 herzustellen. Ferner kann ein derartiges Kontaktgebiet 108 konfiguriert sein, ein unbeabsichtigtes Latchen der Leistungshalbleitervorrichtung 1 zu vermeiden, indem ein lateraler Spannungsabfall in Betrieb vergleichsweise gering gehalten wird.
  • Ferner können bezüglich 10 die erste Zelle 101 und/oder die zweite Zelle 102 ein Kontaktloch umfassen, das sich von der Vorderseite 10-1 entlang der vertikalen Richtung Z in den Halbleiterkörper 10 erstreckt, wobei wenigstens ein Abschnitt des ersten Lastkontakts 11, wie z. B. ein Abschnitt einer Vorderseitenmetallisierung, innerhalb des Kontaktlochs angeordnet ist.
  • Bezüglich der Ausführungsform gemäß 12 können wenigstens eine dritte Zelle 106-1 und/oder wenigstens eine vierte Zelle 106-2 auf der Vorderseite 10-1 angeordnet sein, wobei die dritte Zelle 106-1 und/oder die vierte Zelle 106-2 jeweils zusätzliche dritte oder vierte Emittergebiete 1061, 1062 umfassen, wobei das dritte und das vierte Emittergebiet 1061, 1062 Dotierstoffe des zweiten Leitfähigkeitstyps aufweisen. In 12 kann das dritte Emittergebiet 1061 eine geringere Dotierstoffkonzentration als das vierte Emittergebiet 10 aufweisen. Das dritte Emittergebiet 1061 ist z. B. p--dotiert, während das vierte Emittergebiet 1062 p-dotiert ist. Eine Stromabhängigkeit eines Gesamtemitterwirkungsgrads (wie z. B. eines Gesamtanodenwirkungsgrads) einer Body-Diode der Halbleitervorrichtung 1 kann z. B. durch das Wählen eines geeigneten Verhältnisses der zweiten Zellen 102 einerseits und der dritten und/oder der vierten Zellen 106-1, 106-2 andererseits angepasst werden.
  • Ferner können das dritte Emittergebiet 1061 und/oder das vierte Emittergebiet 1062 konfiguriert sein, Minoritätsladungsträger (z. B. Löcher) in das Driftgebiet zu induzieren, falls eine Stromdichte einen bestimmten Wert, wie z. B. eine Nennstromdichte, übersteigt. Dies ist zu einer lokal verbesserten Rückseitenemitter-Funktionalität (LEBE-Funktionalität), die in der Technik bekannt ist, analog.
  • Zusätzlich zu der wenigstens einen ersten Zelle 101 und der wenigstens einen zweiten Zelle 102 (und möglicherweise der dritten und/oder der vierten Zelle 106-1, 106-2) können bezüglich 13 ferner ein oder mehrere weitere Emittergebiete 1063 (z. B. Anodengebiete) auf der Vorderseite 10-1 bereitgestellt sein. Eine laterale Ausdehnung des wenigstens einen weiteren Emittergebiets 1063, z. B. entlang der ersten lateralen Richtung X, kann die jeweiligen lateralen Ausdehnungen sowohl der ersten Zelle 101 als auch der zweiten Zelle 102 übersteigen. Ein derartiges weiteres Emittergebiet 1063 kann z. B. eine Dotierstoffkonzentration des zweiten Leitfähigkeitstyps aufweisen, die von den jeweiligen Dotierstoffkonzentrationen des ersten Body-Gebiets 1012 und des zweiten Body-Gebiets 1022 verschieden ist.
  • Es sei angemerkt, dass in einer Ausführungsform die zweiten Rückseitenemittergebiete 104 an den auf der Vorderseite 10-1 angeordneten zweiten Zellen 102 ausgerichtet sein können. In anderen Ausführungsformen können die zweiten Rückseitenemittergebiete 104 nicht an den zweiten Zellen 102 ausgerichtet sein. Eine laterale Ausdehnung (z. B. entlang der ersten lateralen Richtung X und/oder entlang der zweiten lateralen Richtung Y) eines zweiten Rückseitenemittergebiets 104 kann z. B. eine laterale Ausdehnung einer zweiten Zelle 102, die dem zweiten Rückseitenemittergebiet 104 gegenüberliegend auf der Vorderseite 10-1 angeordnet ist, beträchtlich übersteigen. Gleichermaßen können die ersten Rückseitenemittergebiete 103 an den auf der Vorderseite 10-1 angeordneten ersten Zellen 101 ausgerichtet sein. In anderen Ausführungsformen können die ersten Rückseitenemittergebiete 103 nicht an den ersten Zellen 101 ausgerichtet sein. Eine laterale Ausdehnung (z. B. entlang der ersten lateralen Richtung X und/oder entlang der zweiten lateralen Richtung Y) eines ersten Rückseitenemittergebiets 103 kann z. B. eine laterale Ausdehnung einer ersten Zelle 101, die dem ersten Rückseitenemittergebiet 103 gegenüberliegend auf der Vorderseite 10-1 angeordnet ist, beträchtlich übersteigen.
  • In einer Ausführungsform kann das Driftgebiet 100 ein oder mehrere Lebensdauerverringerungsgebiete, z. B. in der Nähe des pn-Übergangs 107 oder vollständig innerhalb der Body-Gebiete 1012, 1022 und - falls vorhanden - der Emittergebiete 1061, 1062, umfassen. Die Lebensdauerverringerungsgebiete können konfiguriert sein, eine Lebensdauer der Ladungsträger zu verringern. Derartige Lebensdauerverringerungsgebiete können mittels der Bestrahlung des Halbleiterkörpers 10 mit Partikeln mit vergleichsweise hohen Energien entstanden sein. Derartige Partikel können von der Vorderseite 10-1 und/oder von der Rückseite 10-2 des Halbleiterkörpers 10 eingestrahlt werden. Mittels einer Bestrahlung von der Rückseite 10-2 kann z. B. ein erstes Lebensdauerverringerungsgebiet in der Nähe des pn-Übergangs 107 erzeugt werden, wobei ein zweites Lebensdauerverringerungsgebiet so erzeugt werden kann, dass es sich kontinuierlich von dem ersten Lebensdauerverringerungsgebiet bis zur Rückseite 10-2 der Leistungshalbleitervorrichtung 1 erstreckt.
  • In einer Ausführungsform sind mehrere erste Zellen 101 in wenigstens einem ersten Bereich der Vorderseite 10-1 der Halbleitervorrichtung 1 angehäuft und sind mehrere zweite Zellen 102 in wenigstens einem zweiten Bereich der Vorderseite 10-1 der Halbleitervorrichtung 1 angehäuft. Folglich können der wenigstens eine erste Bereich und der wenigstens eine zweite Bereich wenigstens eine erste Metazelle, die eine IGBT-Funktionalität aufweist, bzw. wenigstens eine zweite Metazelle, die eine MGD-Funktionalität aufweist, bilden.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird ein Verfahren zum Bearbeiten einer Leistungshalbleitervorrichtung vorgelegt. Das Verfahren kann die folgenden Schritte umfassen: Bereitstellen eines Halbleiterkörpers 10, der sowohl an einen ersten Lastanschluss 11, der auf einer Vorderseite 10-1 des Halbleiterkörpers 10 angeordnet ist, als auch an einen zweiten Lastanschluss 12, der auf einer Rückseite 10-2 des Halbleiterkörpers 10 angeordnet ist, gekoppelt werden soll; Bilden in dem Halbleiterkörper 10 eines Driftgebiets 100, das Dotierstoffe eines ersten Leitfähigkeitstyps aufweist; und Bilden einer ersten Zelle 101, die auf der Vorderseite 10-1 angeordnet ist und Folgendes umfasst: ein erstes Source-Gebiet 1011, das mit dem ersten Lastanschluss 11 elektrisch verbunden ist; ein erstes Body-Gebiet 1012, das in dem Halbleiterkörper 10 enthalten ist, wobei das erste Body-Gebiet 1012 Dotierstoffe eines zweiten Leitfähigkeitstyps aufweist, der zu dem ersten Leitfähigkeitstyp komplementär ist, und das erste Source-Gebiet 1011 von dem Driftgebiet 100 abtrennt; und eine erste Elektrode 1013, die mit einem ersten Steueranschluss G der Leistungshalbleitervorrichtung 1 elektrisch verbunden ist und konfiguriert ist, einen ersten Inversionskanal in einem ersten Kanalgebiet 1012-2, das sich innerhalb des ersten Body-Gebiets 1012 von dem ersten Source-Gebiet 1011 bis zu dem Driftgebiet 100 erstreckt, zu induzieren; Bilden einer zweiten Zelle 102, die auf der Vorderseite 10-1 angeordnet ist und Folgendes umfasst: ein zweites Source-Gebiet 1021, das in dem Halbleiterkörper 10 enthalten ist, wobei das zweite Source-Gebiet 1021 Dotierstoffe des ersten Leitfähigkeitstyps aufweist und mit dem ersten Lastanschluss 11 elektrisch verbunden ist; ein zweites Body-Gebiet 1022, das in dem Halbleiterkörper 10 enthalten ist, wobei das zweite Body-Gebiet 1022 Dotierstoffe des zweiten Leitfähigkeitstyps aufweist und das zweite Source-Gebiet 1021 von dem Driftgebiet 100 abtrennt; und eine zweite Elektrode 1023, die von dem ersten Steueranschluss G elektrisch isoliert ist; Bilden in dem Halbleiterkörper 10 eines ersten Rückseitenemittergebiets 103, das mit dem zweiten Lastanschluss 12 elektrisch verbunden ist und Dotierstoffe des zweiten Leitfähigkeitstyps aufweist, wobei das erste Rückseitenemittergebiet 103 und die erste Zelle 101 einen ersten gemeinsamen lateralen Ausdehnungsbereich LX1 aufweisen; und Bilden in dem Halbleiterkörper 10 eines zweiten Rückseitenemittergebiets 104, das mit dem zweiten Lastanschluss 12 elektrisch verbunden ist und Dotierstoffe des ersten Leitfähigkeitstyps aufweist, wobei das zweite Rückseitenemittergebiet 104 und die zweite Zelle 102 einen zweiten gemeinsamen lateralen Ausdehnungsbereich LX2 aufweisen.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird ein Verfahren zum Bearbeiten einer Leistungshalbleitervorrichtung vorgelegt. Das Verfahren kann die folgenden Schritte umfassen: Bereitstellen eines Halbleiterkörpers 10, der sowohl an einen ersten Lastanschluss 11, der auf einer Vorderseite 10-1 des Halbleiterkörpers 10 angeordnet ist, als auch an einen zweiten Lastanschluss 12, der auf einer Rückseite 10-2 des Halbleiterkörpers 10 angeordnet ist, gekoppelt werden soll; Bilden in dem Halbleiterkörper 10 eines Driftgebiets 100, das Dotierstoffe eines ersten Leitfähigkeitstyps aufweist; Bilden einer ersten Zelle 101, die auf der Vorderseite 10-1 angeordnet ist und Folgendes umfasst: ein erstes Source-Gebiet 1011, das mit dem ersten Lastanschluss 11 elektrisch verbunden ist; ein erstes Body-Gebiet 1012, das in dem Halbleiterkörper 10 enthalten ist, wobei das erste Body-Gebiet 1012 Dotierstoffe eines zweiten Leitfähigkeitstyps aufweist, der zu dem ersten Leitfähigkeitstyp komplementär ist, und das erste Source-Gebiet 1011 von dem Driftgebiet 100 abtrennt; und eine erste Elektrode 1013, die mit einem ersten Steueranschluss G der Leistungshalbleitervorrichtung 1 elektrisch verbunden ist und konfiguriert ist, einen ersten Inversionskanal in einem ersten Kanalgebiet 1012-2, das sich innerhalb des ersten Body-Gebiets 1012 von dem ersten Source-Gebiet 1011 bis zu dem Driftgebiet 100 erstreckt, zu induzieren; Bilden einer zweiten Zelle 102, die auf der Vorderseite 10-1 angeordnet ist und Folgendes umfasst: ein zweites Source-Gebiet 1021, das mit dem ersten Lastanschluss 11 elektrisch verbunden ist; ein zweites Body-Gebiet 1022, das in dem Halbleiterkörper 10 enthalten ist, wobei das zweite Body-Gebiet 1022 Dotierstoffe des zweiten Leitfähigkeitstyps aufweist und das zweite Source-Gebiet 1021 von dem Driftgebiet 100 abtrennt; und eine zweite Elektrode 1023, die von dem ersten Steueranschluss G elektrisch isoliert ist; Bilden in dem Halbleiterkörper 10 eines ersten Rückseitenemittergebiets 103, das mit dem zweiten Lastanschluss 12 elektrisch verbunden ist und Dotierstoffe des zweiten Leitfähigkeitstyps aufweist, wobei das erste Rückseitenemittergebiet 103 und die erste Zelle 101 einen ersten gemeinsamen lateralen Ausdehnungsbereich LX1 aufweisen; Bilden in dem Halbleiterkörper 10 eines zweiten Rückseitenemittergebiets 104, das mit dem zweiten Lastanschluss 12 elektrisch verbunden ist und Dotierstoffe des ersten Leitfähigkeitstyps aufweist, wobei das zweite Rückseitenemittergebiet 104 und die zweite Zelle 102 einen zweiten gemeinsamen lateralen Ausdehnungsbereich LX2 aufweisen; und Bereitstellen in dem Driftgebiet 100 eines Barrierengebiets 100-1, das Dotierstoffe des ersten Leitfähigkeitstyps aufweist und in der Nähe des zweiten Body-Gebiets 1022 angeordnet ist, wobei eine Dotierstoffkonzentration des Barrierengebiets 100-1 höher als eine Dotierstoffkonzentration eines Abschnitts des Driftgebiets 100 ist, der dem Barrierengebiet 100-1 benachbart ist.
  • In einer Ausführungsform kann das Bilden der ersten Zelle 101 und/oder das Bilden der zweiten Zelle 102 das Erzeugen eines jeweiligen Grabens in dem Halbleiterkörper 10 zum Aufnehmen der ersten Elektrode 1013 oder der zweite Elektrode 1023 umfassen. Der Graben erstreckt sich z. B. von der Vorderseite 10-1 im Wesentlichen entlang der vertikalen Richtung Z in den Halbleiterkörper 10.
  • In einer Variante kann in einem oder beiden der oben beschriebenen Verfahren das Bilden der ersten Zelle 101 das Bilden einer ersten Isolierschicht 1014 zum Isolieren der ersten Elektrode 1013 von dem ersten Kanalgebiet 1012-2 umfassen und kann das Bilden der zweiten Zelle 102 das Bilden einer zweiten Isolierschicht 1024 zum Isolieren der zweiten Elektrode 1023 von dem zweiten Kanalgebiet 1022-2 umfassen. Das Bilden der ersten Isolierschicht 1014 und/oder das Bilden der zweiten Isolierschicht 1024 können z. B. das Aufwachsen eines Oxids und/oder das Abscheiden eines Oxids umfassen. Ein derartiges Oxid kann z. B. innerhalb eines entsprechenden Grabens aufgewachsen und/oder abgeschieden werden, der in dem Halbleiterkörper 10 zum Aufnehmen der ersten Elektrode 1013 oder der zweiten Elektrode 1023 erzeugt wird. In einem anschließenden Prozessschritt kann der jeweilige Graben mit einem leitfähigen Material, wie z. B. einem Metall oder Polysilicium, gefüllt werden, um die erste Elektrode 1013 und/oder die zweite Elektrode 103 zu bilden.
  • Die erste Isolierschicht 1014 und die zweite Isolierschicht 1024 können (z. B. mittels des Aufwachsens und/oder des Abscheidens eines Oxids) innerhalb desselben Prozessschrittes gebildet werden.
  • Alternativ können die erste Isolierschicht 1014 und die zweite Isolierschicht 1024 in separaten Prozessschritten, wie z. B. in wenigstens zwei separat maskierten Abscheidungsschritten, gebildet werden. Folglich können Unterschiede zwischen einer ersten Permittivität der ersten Isolierschicht 1014 und einer zweiten Permittivität, wie oben beschrieben worden ist, z. B. unter Verwendung verschiedener Materialien für die Isolierschicht 1014 und die zweite Isolierschicht 1024 erreicht werden. Ferner können im Ergebnis der separaten Prozessschritte Unterschiede zwischen einer ersten Dicke t1 der ersten Isolierschicht 1014 und einer zweiten Dicke t2 der zweiten Isolierschicht 1024, wie oben beschrieben worden ist, erreicht werden.
  • Ferner kann in einer Ausführungsform das Barrierengebiet 100-1 in Kontakt mit dem zweiten Body-Gebiet 1022 angeordnet sein. Es sei jedoch angemerkt, dass in anderen Ausführungsformen das Barrierengebiet 100-1 in der Nähe des zweiten Body-Gebiets 1022 angeordnet sein kann, ohne dass es sich mit dem zweiten Body-Gebiet 1022 in Kontakt befindet. In einer Ausführungsform kann das Barrierengebiet 100-1 in dem Sinn „in der Nähe“ des zweiten Body-Gebiets 1022 angeordnet sein, dass ein minimaler Abstand zwischen dem Barrierengebiet 100-1 und dem zweiten Body-Gebiet 1022 kleiner als ein minimaler Abstand zwischen dem Barrierengebiet 100-1 und jedem des ersten Rückseitenemittergebiets 103 und des zweiten Rückseitenemittergebiets 104 ist. Der minimale Abstand zwischen dem Barrierengebiet 100-1 und dem zweiten Body-Gebiet 1022 ist z. B. um einen Faktor von wenigstens 3, wie z. B. um einen Faktor von wenigstens 5 oder sogar um einen Faktor von wenigstens 10, kleiner als ein minimaler Abstand zwischen dem Barrierengebiet 100-1 und jedem des ersten Rückseitenemittergebiets 103 und des zweiten Rückseitenemittergebiets 104.
  • Beispielhafte Weisen des Implementierens der oben dargestellten Verfahren können den Ausführungsformen der Leistungshalbleitervorrichtung 1, die oben beschrieben worden ist und die in den beigefügten Ansprüchen dargelegt ist, entsprechen. Insofern wird auf das oben Genannte verwiesen.
  • Die oben offenbarten Ausführungsformen enthalten die Erkenntnis, dass in Leistungshalbleitervorrichtungen, die eine Rückwärtsleitungsfähigkeit aufweisen, wie z. B. RC-IGBTs, die Schaltverluste, die beim Umschalten zwischen einem Rückwärts-Durchlasszustand und einem Vorwärts-Durchlasszustand auftreten, mittels MOS-gategesteuerter Diodenzellen (MGD-Zellen) verringert werden können, die an einer Vorderseite des Halbleiterkörpers, z. B. parallel zu den IGBT-Zellen, bereitgestellt sein können. Es kann z. B. ein selbstgesteuerter Emitterwirkungsgrad (wie z. B. ein selbstgesteuerter Anodenwirkungsgrad) der Body-Diode mittels der MGD-Zellen verwirklicht sein.
  • Gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen kann eine derartige MGD-Zelle auf der Vorderseite angeordnet sein, so dass sie eine laterale Überlappung mit einem zweiten Rückseitenemittergebiet (z. B. einem n-Kurzschluss-Gebiet) aufweist, das konfiguriert ist, in einem Rückwärts-Durchlasszustand der Leistungshalbleitervorrichtung Ladungsträger (z. B. Elektronen) zu injizieren. Gleichermaßen kann eine IGBT-Zelle auf der Vorderseite angeordnet sein, so dass sie eine laterale Überlappung mit einem ersten Rückseitenemittergebiet (das z. B. p+-dotiert ist) aufweist, das konfiguriert ist, in einem Vorwärts-Durchlasszustand der Leistungshalbleitervorrichtung Ladungsträger (z. B. Löcher) zu injizieren, d. h., den IGBT-Betrieb zu ermöglichen. Eine derartige Anordnung kann eine effiziente Verringerung des Emitterwirkungsgrads in dem Rückwärts-Durchlasszustand ermöglichen.
  • Im Obigen wurden Ausführungsformen, die Halbleitervorrichtungs-Bearbeitungsverfahren betreffen, erklärt. Diese Halbleitervorrichtungen basieren z. B. auf Silicium (Si). Entsprechend können ein monokristallines Halbleitergebiet oder eine monokristalline Halbleiterschicht, z. B. der Halbleiterkörper 10, das Driftgebiet 100, das Substrat 110, das Source-Gebiet 1011 oder das Kanalgebiet 1012-2 der beispielhaften Ausführungsformen, ein monokristallines Si-Gebiet oder eine monokristalline Si-Schicht sein. In anderen Ausführungsformen kann polykristallines oder amorphes Silicium verwendet werden.
  • Es sollte jedoch erkannt werden, dass der Halbleiterkörper 10 und die Komponenten, z.B. die Gebiete 100, 110, 1011 und 1012-2, aus irgendeinem Halbleitermaterial hergestellt sein können, das für das Herstellen einer Halbleitervorrichtung geeignet ist. Beispiele derartiger Materialien enthalten, ohne darauf eingeschränkt zu sein, elementare Halbleitermaterialien, wie z. B. Silicium (Si) oder Germanium (Ge), Gruppe-IV-Verbindungshalbleitermaterialien, wie z. B. Siliciumcarbid (SiC) oder Siliciumgermanium (SiGe), binäre, ternäre oder quaternäre Ill-V-Halbleitermaterialien, wie z. B. Galliumnitrid (GaN), Galliumarsenid (GaAs), Galliumphosphid (GaP), Indiumphosphid (InP), Indiumgalliumphosphid (InGaPa), Aluminiumgalliumnitrid (AIGaN), Aluminiumindiumnitrid (AllnN), Indiumgalliumnitrid (InGaN), Aluminiumgalliumindiumnitrid (AIGalnN) oder Indiumgalliumarsenidphosphid (InGaAsP), und binäre oder ternäre II-VI-Halbleitermaterialien, wie z. B. Cadmiumtellurid (CdTe) und Quecksilbercadmiumtellurid (HgCdTe), um einige zu nennen. Die oben erwähnten Halbleitermaterialien werden außerdem „Homoübergangshalbleitermaterialien“ bezeichnet. Wenn zwei unterschiedliche Halbleitermaterialien kombiniert werden, wird ein Heteroübergangshalbleitermaterial gebildet. Beispiele von Heteroübergangshalbleitermaterialien enthalten, ohne darauf eingeschränkt zu sein, Aluminiumgalliumnitrid-Aluminiumgalliumindiumnitrid (AIGaN-AlGaInN), Indiumgalliumnitrid-Aluminiumgalliumindiumnitrid (InGaN-AlGaInN), Indiumgalliumnitrid-Galliumnitrid (InGaN-GaN), Aluminiumgalliumnitrid-Galliumnitrid (AIGaN-GaN), Indiumgalliumnitrid-Aluminiumgalliumnitrid (InGaN-AlGaN), Silicium-Siliciumcarbid (SixC1-x) und Silicium-SiGe-Heteroübergangshalbleitermaterialien. Für die Anwendungen der Leistungshalbleitervorrichtungen werden gegenwärtig hauptsächlich Si-, SiC-, GaAs- und GaN-Materialien verwendet.
  • Räumlich relative Begriffe, wie z. B. „unter“, „unterhalb“, „tiefer“, „über“, „höher“ und dergleichen werden der Einfachheit der Beschreibung halber verwendet, um die Positionierung eines Elements bezüglich eines zweiten Elements zu erklären. Es ist vorgesehen, dass diese Begriffe zusätzlich zu den verschiedenen Orientierungen andere Orientierungen der jeweiligen Vorrichtung als jene, die in den Figuren dargestellt sind, umfassen. Ferner werden Begriffe, wie z. B. „erster“, „zweiter“ und dergleichen, auch verwendet, um verschiedene Elemente, Gebiete, Sektionen usw. zu beschreiben, wobei sie außerdem nicht vorgesehen sind, um einschränkend zu sein. Gleiche Begriffe beziehen sich überall in der Beschreibung auf gleiche Elemente.
  • Die Begriffe „aufweisend“, „beinhaltend“, „enthaltend“, „umfassend“, „besitzend“ und dergleichen, wie sie hier verwendet werden, sind offene Begriffe, die das Vorhandensein der dargelegten Elemente oder Merkmale angeben, aber zusätzliche Elemente oder Merkmale nicht ausschließen. Es ist vorgesehen, dass die Artikel „ein“, „eine“ und „der/die/das“ sowohl die Mehrzahl als auch die Einzahl enthalten, wenn es der Kontext nicht deutlich anderweitig angibt.

Claims (19)

  1. Leistungshalbleitervorrichtung (1), die Folgendes umfasst: - einen Halbleiterkörper (10), der eine Vorderseite (10-1) und eine Rückseite (10-2) aufweist; - einen ersten Lastanschluss (11), der auf der Vorderseite (10-1) angeordnet ist, und einen zweiten Lastanschluss (12), der auf der Rückseite (10-2) angeordnet ist; - ein Driftgebiet (100), das in dem Halbleiterkörper (10) enthalten ist und Dotierstoffe eines ersten Leitfähigkeitstyps aufweist; - eine erste Zelle (101), die auf der Vorderseite (10-1) angeordnet ist und Folgendes umfasst: - ein erstes Source-Gebiet (1011), das mit dem ersten Lastanschluss (11) elektrisch verbunden ist; - ein erstes Body-Gebiet (1012), das in dem Halbleiterkörper (10) enthalten ist, wobei das erste Body-Gebiet (1012) Dotierstoffe eines zweiten Leitfähigkeitstyps aufweist, der zu dem ersten Leitfähigkeitstyp komplementär ist, und das erste Source-Gebiet (1011) von dem Driftgebiet (100) abtrennt; und - eine erste Elektrode (1013), die mit einem ersten Steueranschluss (G) der Leistungshalbleitervorrichtung (1) elektrisch verbunden ist und konfiguriert ist, einen ersten Inversionskanal in einem ersten Kanalgebiet (1012-2), das sich innerhalb des ersten Body-Gebiets (1012) von dem ersten Source-Gebiet (1011) bis zu dem Driftgebiet (100) erstreckt, zu induzieren; - eine zweite Zelle (102), die auf der Vorderseite (10-1) angeordnet ist und Folgendes umfasst: - ein zweites Source-Gebiet (1021), das in dem Halbleiterkörper (10) enthalten ist, wobei das zweite Source-Gebiet (1021) Dotierstoffe des ersten Leitfähigkeitstyps aufweist und mit dem ersten Lastanschluss (11) elektrisch verbunden ist; - ein zweites Body-Gebiet (1022), das in dem Halbleiterkörper (10) enthalten ist, wobei das zweite Body-Gebiet (1022) Dotierstoffe des zweiten Leitfähigkeitstyps aufweist und das zweite Source-Gebiet (1021) von dem Driftgebiet (100) abtrennt; und - eine zweite Elektrode (1023), die von dem ersten Steueranschluss (G) elektrisch isoliert ist und die konfiguriert ist, einen zweiten Inversionskanal in einem zweiten Kanalgebiet (1022-2), das sich innerhalb des zweiten Body-Gebiets (1022) von dem zweiten Source-Gebiet (1021) bis zu dem Driftgebiet (100) erstreckt, zu induzieren; - ein erstes Rückseitenemittergebiet (103), das in dem Halbleiterkörper (10) enthalten ist, wobei das erste Rückseitenemittergebiet (103) mit dem zweiten Lastanschluss (12) elektrisch verbunden ist und Dotierstoffe des zweiten Leitfähigkeitstyps aufweist, wobei das erste Rückseitenemittergebiet (103) und die erste Zelle (101) einen gemeinsamen lateralen Ausdehnungsbereich (LX1) aufweisen; und - ein zweites Rückseitenemittergebiet (104), das in dem Halbleiterkörper (10) enthalten ist, wobei das zweite Rückseitenemittergebiet (104) mit dem zweiten Lastanschluss (12) elektrisch verbunden ist und Dotierstoffe des ersten Leitfähigkeitstyps aufweist, wobei das zweite Rückseitenemittergebiet (104) und die zweite Zelle (102) einen zweiten gemeinsamen lateralen Ausdehnungsbereich (LX2) aufweisen; wobei - der erste Leitfähigkeitstyp der n-Typ ist und der erste Inversionskanal gebildet wird, falls eine Spannung, die größer als eine positive erste Schwellenspannung ist, zwischen der ersten Elektrode (1013) und dem ersten Body-Gebiet (1012) vorhanden ist, und der zweite Inversionskanal gebildet wird, falls eine Spannung, die größer als eine positive zweite Schwellenspannung ist, zwischen der zweiten Elektrode (1023) und dem zweiten Body-Gebiet (1022) vorhanden ist, wobei die zweite Schwellenspannung kleiner als die erste Schwellenspannung ist, oder - der erste Leitfähigkeitstyp der p-Typ ist und der erste Inversionskanal gebildet wird, falls eine Spannung, die kleiner als eine negative erste Schwellenspannung ist, zwischen der ersten Elektrode (1013) und dem ersten Body-Gebiet (1012) vorhanden ist, und der zweite Inversionskanal gebildet wird, falls eine Spannung, die kleiner als eine negative zweite Schwellenspannung ist, zwischen der zweiten Elektrode (1023) und dem zweiten Body-Gebiet (1022) vorhanden ist, wobei die zweite Schwellenspannung größer als die erste Schwellenspannung ist.
  2. Leistungshalbleitervorrichtung (1) nach Anspruch 1, wobei das Driftgebiet (100) ein Barrierengebiet (100-1) umfasst, das Dotierstoffe des ersten Leitfähigkeitstyps aufweist und in der Nähe des zweiten Body-Gebiets (1022) angeordnet ist, wobei eine Dotierstoffkonzentration des Barrierengebiets (100-1) höher als eine Dotierstoffkonzentration eines Abschnitts des Driftgebiets (100) ist, der dem Barrierengebiet (100-1) benachbart ist.
  3. Leistungshalbleitervorrichtung (1), die Folgendes umfasst: - einen Halbleiterkörper (10), der eine Vorderseite (10-1) und eine Rückseite (10-2) aufweist; - einen ersten Lastanschluss (11), der auf der Vorderseite (10-1) angeordnet ist, und einen zweiten Lastanschluss (12), der auf der Rückseite (10-2) angeordnet ist; - ein Driftgebiet (100), das in dem Halbleiterkörper (10) enthalten ist und Dotierstoffe eines ersten Leitfähigkeitstyps aufweist; - eine erste Zelle (101), die auf der Vorderseite (10-1) angeordnet ist und Folgendes umfasst: - ein erstes Source-Gebiet (1011), das mit dem ersten Lastanschluss (11) elektrisch verbunden ist; - ein erstes Body-Gebiet (1012), das in dem Halbleiterkörper (10) enthalten ist, wobei das erste Body-Gebiet (1012) Dotierstoffe eines zweiten Leitfähigkeitstyps aufweist, der zu dem ersten Leitfähigkeitstyp komplementär ist, und das erste Source-Gebiet (1011) von dem Driftgebiet (100) abtrennt; und - eine erste Elektrode (1013), die mit einem ersten Steueranschluss (G) der Leistungshalbleitervorrichtung (1) elektrisch verbunden ist und konfiguriert ist, einen ersten Inversionskanal in einem ersten Kanalgebiet (1012-2), das sich innerhalb des ersten Body-Gebiets (1012) von dem ersten Source-Gebiet (1011) bis zu dem Driftgebiet (100) erstreckt, zu induzieren; - eine zweite Zelle (102), die auf der Vorderseite (10-1) angeordnet ist und Folgendes umfasst: - ein zweites Source-Gebiet (1021), das mit dem ersten Lastanschluss (11) elektrisch verbunden ist; - ein zweites Body-Gebiet (1022), das in dem Halbleiterkörper (10) enthalten ist, wobei das zweite Body-Gebiet (1022) Dotierstoffe des zweiten Leitfähigkeitstyps aufweist und das zweite Source-Gebiet (1021) von dem Driftgebiet (100) abtrennt; und - eine zweite Elektrode (1023), die von dem ersten Steueranschluss (G) elektrisch isoliert ist und die konfiguriert ist, einen zweiten Inversionskanal in einem zweiten Kanalgebiet (1022-2), das sich innerhalb des zweiten Body-Gebiets (1022) von dem zweiten Source-Gebiet (1021) bis zu dem Driftgebiet (100) erstreckt, zu induzieren; - ein erstes Rückseitenemittergebiet (103), das in dem Halbleiterkörper (10) enthalten ist, wobei das erste Rückseitenemittergebiet (103) mit dem zweiten Lastanschluss (12) elektrisch verbunden ist und Dotierstoffe des zweiten Leitfähigkeitstyps aufweist, wobei das erste Rückseitenemittergebiet (103) und die erste Zelle (101) einen ersten gemeinsamen lateralen Ausdehnungsbereich (LX1) aufweisen; und - ein zweites Rückseitenemittergebiet (104), das in dem Halbleiterkörper (10) enthalten ist, wobei das zweite Rückseitenemittergebiet (104) mit dem zweiten Lastanschluss (12) elektrisch verbunden ist und Dotierstoffe des ersten Leitfähigkeitstyps aufweist, wobei das zweite Rückseitenemittergebiet (104) und die zweite Zelle (102) einen zweiten gemeinsamen lateralen Ausdehnungsbereich (LX2) aufweisen, wobei das Driftgebiet (100) ein Barrierengebiet (100-1) umfasst, das Dotierstoffe des ersten Leitfähigkeitstyps aufweist und in der Nähe des zweiten Body-Gebiets (1022) angeordnet ist, wobei eine Dotierstoffkonzentration des Barrierengebiets (100-1) höher als eine Dotierstoffkonzentration eines Abschnitts des Driftgebiets (100) ist, der dem Barrierengebiet (100-1) benachbart ist; und wobei - der erste Leitfähigkeitstyp der n-Typ ist und der erste Inversionskanal gebildet wird, falls eine Spannung, die größer als eine positive erste Schwellenspannung ist, zwischen der ersten Elektrode (1013) und dem ersten Body-Gebiet (1012) vorhanden ist, und der zweite Inversionskanal gebildet wird, falls eine Spannung, die größer als eine positive zweite Schwellenspannung ist, zwischen der zweiten Elektrode (1023) und dem zweiten Body-Gebiet (1022) vorhanden ist, wobei die zweite Schwellenspannung kleiner als die erste Schwellenspannung ist, oder - der erste Leitfähigkeitstyp der p-Typ ist und der erste Inversionskanal gebildet wird, falls eine Spannung, die kleiner als eine negative erste Schwellenspannung ist, zwischen der ersten Elektrode (1013) und dem ersten Body-Gebiet (1012) vorhanden ist, und der zweite Inversionskanal gebildet wird, falls eine Spannung, die kleiner als eine negative zweite Schwellenspannung ist, zwischen der zweiten Elektrode (1023) und dem zweiten Body-Gebiet (1022) vorhanden ist, wobei die zweite Schwellenspannung größer als die erste Schwellenspannung ist.
  4. Leistungshalbleitervorrichtung (1) nach Anspruch 2 oder Anspruch 3, wobei die Dotierstoffkonzentration des Barrierengebiets (100-1) um wenigstens einen Faktor 100 höher als die Dotierstoffkonzentration des Abschnitts des Driftgebiets (100) ist, der dem Barrierengebiet (100-1) benachbart ist.
  5. Leistungshalbleitervorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 2 bis 4, wobei das Barrierengebiet (100-1) in Kontakt mit dem zweiten Body-Gebiet (1022) angeordnet ist.
  6. Leistungshalbleitervorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Absolutwert der zweiten Schwellenspannung gleich einer oder kleiner als eine Diffusionsspannung eines pn-Übergangs (107) ist, der an einem Übergang zwischen dem Driftgebiet (100) und dem ersten Body-Gebiet (1012) und/oder dem zweiten Body-Gebiet (1022) ausgebildet ist.
  7. Leistungshalbleitervorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Absolutwert der zweiten Schwellenspannung gleich oder kleiner als 1 V ist.
  8. Leistungshalbleitervorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Kapazität pro Einheitsfläche zwischen der zweiten Elektrode (1023) und dem zweiten Body-Gebiet (1022) größer als eine Kapazität pro Einheitsfläche zwischen der ersten Elektrode (1013) und dem ersten Body-Gebiet (1012) ist.
  9. Leistungshalbleitervorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei wenigstens ein Abschnitt des ersten Body-Gebiets (1012), der das erste Kanalgebiet (1012-2) enthält, eine erste Dotierstoffkonzentration aufweist und wenigstens ein Abschnitt (1022-1) des zweiten Body-Gebiets (1022), der das zweite Kanalgebiet (1022-2) enthält, eine zweite Dotierstoffkonzentration aufweist, wobei die zweite Dotierstoffkonzentration kleiner als die erste Dotierstoffkonzentration ist.
  10. Leistungshalbleitervorrichtung (1) nach Anspruch 9, wobei die zweite Dotierstoffkonzentration höchstens 50 % der ersten Dotierstoffkonzentration beträgt.
  11. Leistungshalbleitervorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Elektrode (1013) durch eine erste Isolierschicht (1014), die eine erste Permittivität aufweist, von dem ersten Kanalgebiet (1012-2) isoliert ist und wobei die zweite Elektrode (1023) durch eine zweite Isolierschicht (1024), die eine zweite Permittivität aufweist, von dem zweiten Kanalgebiet (1022-2) isoliert ist, wobei die zweite Permittivität größer als die erste Permittivität ist.
  12. Leistungshalbleitervorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Elektrode (1013) durch eine erste Isolierschicht (1014), die eine erste Dicke (t1) aufweist, von dem ersten Kanalgebiet (1012-2) isoliert ist und wobei die zweite Elektrode (1023) durch eine zweite Isolierschicht (1024), die eine zweite Dicke (t2) aufweist, von dem zweiten Kanalgebiet (1022-2) isoliert ist, wobei die zweite Dicke (t2) kleiner als die erste Dicke (t1) ist.
  13. Leistungshalbleitervorrichtung (1) nach Anspruch 12, wobei die zweite Dicke (t2) höchstens 50 % der ersten Dicke (t1) beträgt.
  14. Leistungshalbleitervorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zweite Elektrode (1023) mit dem ersten Lastanschluss (11) elektrisch verbunden ist.
  15. Leistungshalbleitervorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, die ferner einen zweiten Steueranschluss umfasst, der sowohl von dem ersten Lastanschluss (11), dem zweiten Lastanschluss (12) als auch dem Steueranschluss (G) elektrisch isoliert ist, wobei die zweite Elektrode (1023) mit dem zweiten Steueranschluss elektrisch verbunden ist.
  16. Leistungshalbleitervorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das erste Source-Gebiet (1011) in dem Halbleiterkörper (10) enthalten ist und Dotierstoffe des ersten Leitfähigkeitstyps aufweist.
  17. Leistungshalbleitervorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Leistungshalbleitervorrichtung (1) ein rückwärtsleitender IGBT ist.
  18. Verfahren zum Bearbeiten einer Leistungshalbleitervorrichtung (1), das Folgendes umfasst: - Bereitstellen eines Halbleiterkörpers (10), der sowohl an einen ersten Lastanschluss (11), der auf einer Vorderseite (10-1) des Halbleiterkörpers (10) angeordnet ist, als auch an einen zweiten Lastanschluss (12), der auf einer Rückseite (10-2) des Halbleiterkörpers (10) angeordnet ist, gekoppelt werden soll; - Bilden in dem Halbleiterkörper (10) eines Driftgebiets (100), das Dotierstoffe eines ersten Leitfähigkeitstyps aufweist; - Bilden einer ersten Zelle (101), die auf der Vorderseite (10-1) angeordnet ist und Folgendes umfasst: - ein erstes Source-Gebiet (1011), das mit dem ersten Lastanschluss (11) elektrisch verbunden ist; - ein erstes Body-Gebiet (1012), das in dem Halbleiterkörper (10) enthalten ist, wobei das erste Body-Gebiet (1012) Dotierstoffe eines zweiten Leitfähigkeitstyps aufweist, der zu dem ersten Leitfähigkeitstyp komplementär ist, und das erste Source-Gebiet (1011) von dem Driftgebiet (100) abtrennt; und - eine erste Elektrode (1013), die mit einem ersten Steueranschluss (G) der Leistungshalbleitervorrichtung (1) elektrisch verbunden ist und konfiguriert ist, einen ersten Inversionskanal in einem ersten Kanalgebiet (1012-2), das sich innerhalb des ersten Body-Gebiets (1012) von dem ersten Source-Gebiet (1011) bis zu dem Driftgebiet (100) erstreckt, zu induzieren; - Bilden einer zweiten Zelle (102), die auf der Vorderseite (10-1) angeordnet ist und Folgendes umfasst: - ein zweites Source-Gebiet (1021), das in dem Halbleiterkörper (10) enthalten ist, wobei das zweite Source-Gebiet (1021) Dotierstoffe des ersten Leitfähigkeitstyps aufweist und mit dem ersten Lastanschluss (11) elektrisch verbunden ist; - ein zweites Body-Gebiet (1022), das in dem Halbleiterkörper (10) enthalten ist, wobei das zweite Body-Gebiet (1022) Dotierstoffe des zweiten Leitfähigkeitstyps aufweist und das zweite Source-Gebiet (1021) von dem Driftgebiet (100) abtrennt; und - eine zweite Elektrode (1023), die von dem ersten Steueranschluss (G) elektrisch isoliert ist und die konfiguriert ist, einen zweiten Inversionskanal in einem zweiten Kanalgebiet (1022-2), das sich innerhalb des zweiten Body-Gebiets (1022) von dem zweiten Source-Gebiet (1021) bis zu dem Driftgebiet (100) erstreckt, zu induzieren; - Bilden in dem Halbleiterkörper (10) eines ersten Rückseitenemittergebiets (103), das mit dem zweiten Lastanschluss (12) elektrisch verbunden ist und Dotierstoffe des zweiten Leitfähigkeitstyps aufweist, wobei das erste Rückseitenemittergebiet (103) und die erste Zelle (101) einen ersten gemeinsamen lateralen Ausdehnungsbereich (LX1) aufweisen; und - Bilden in dem Halbleiterkörper (10) eines zweiten Rückseitenemittergebiets (104), das mit dem zweiten Lastanschluss (12) elektrisch verbunden ist und Dotierstoffe des ersten Leitfähigkeitstyps aufweist, wobei das zweite Rückseitenemittergebiet (104) und die zweite Zelle (102) einen zweiten gemein-samen lateralen Ausdehnungsbereich (LX2) aufweisen; wobei - der erste Leitfähigkeitstyp der n-Typ ist und der erste Inversionskanal gebildet wird, falls eine Spannung, die größer als eine positive erste Schwellenspannung ist, zwischen der ersten Elektrode (1013) und dem ersten Body-Gebiet (1012) vorhanden ist, und der zweite Inversionskanal gebildet wird, falls eine Spannung, die größer als eine positive zweite Schwellenspannung ist, zwischen der zweiten Elektrode (1023) und dem zweiten Body-Gebiet (1022) vorhanden ist, wobei die zweite Schwellenspannung kleiner als die erste Schwellenspannung ist, oder - der erste Leitfähigkeitstyp der p-Typ ist und der erste Inversionskanal gebildet wird, falls eine Spannung, die kleiner als eine negative erste Schwellenspannung ist, zwischen der ersten Elektrode (1013) und dem ersten Body-Gebiet (1012) vorhanden ist, und der zweite Inversionskanal gebildet wird, falls eine Spannung, die kleiner als eine negative zweite Schwellenspannung ist, zwischen der zweiten Elektrode (1023) und dem zweiten Body-Gebiet (1022) vorhanden ist, wobei die zweite Schwellenspannung größer als die erste Schwellenspannung ist.
  19. Verfahren zum Bearbeiten einer Leistungshalbleitervorrichtung (1), das Folgendes umfasst: - Bereitstellen eines Halbleiterkörpers (10), der sowohl an einen ersten Lastanschluss (11), der auf einer Vorderseite (10-1) des Halbleiterkörpers (10) angeordnet ist, als auch an einen zweiten Lastanschluss (12), der auf einer Rückseite (10-2) des Halbleiterkörpers (10) angeordnet ist, gekoppelt werden soll; - Bilden in dem Halbleiterkörper (10) eines Driftgebiets (100), das Dotierstoffe eines ersten Leitfähigkeitstyps aufweist; - Bilden einer ersten Zelle (101), die auf der Vorderseite (10-1) angeordnet ist und Folgendes umfasst: - ein erstes Source-Gebiet (1011), das mit dem ersten Lastanschluss (11) elektrisch verbunden ist; - ein erstes Body-Gebiet (1012), das in dem Halbleiterkörper (10) enthalten ist, wobei das erste Body-Gebiet (1012) Dotierstoffe eines zweiten Leitfähigkeitstyps aufweist, der zu dem ersten Leitfähigkeitstyp komplementär ist, und das erste Source-Gebiet (1011) von dem Driftgebiet (100) abtrennt; und - eine erste Elektrode (1013), die mit einem ersten Steueranschluss (G) der Leistungshalbleitervorrichtung (1) elektrisch verbunden ist und konfiguriert ist, einen ersten Inversionskanal in einem ersten Kanalgebiet (1012-2), das sich innerhalb des ersten Body-Gebiets (1012) von dem ersten Source-Gebiet (1011) bis zu dem Driftgebiet (100) erstreckt, zu induzieren; - Bilden einer zweiten Zelle (102), die auf der Vorderseite (10-1) angeordnet ist und Folgendes umfasst: - ein zweites Source-Gebiet (1021), das mit dem ersten Lastanschluss (11) elektrisch verbunden ist; - ein zweites Body-Gebiet (1022), das in dem Halbleiterkörper (10) enthalten ist, wobei das zweite Body-Gebiet (1022) Dotierstoffe des zweiten Leitfähigkeitstyps aufweist und das zweite Source-Gebiet (1021) von dem Driftgebiet (100) abtrennt; und - eine zweite Elektrode (1023), die von dem ersten Steueranschluss (G) elektrisch isoliert ist und die konfiguriert ist, einen zweiten Inversionskanal in einem zweiten Kanalgebiet (1022-2), das sich innerhalb des zweiten Body-Gebiets (1022) von dem zweiten Source-Gebiet (1021) bis zu dem Driftgebiet (100) erstreckt, zu induzieren; - Bilden in dem Halbleiterkörper (10) eines ersten Rückseitenemittergebiets (103), das mit dem zweiten Lastanschluss (12) elektrisch verbunden ist und Dotierstoffe des zweiten Leitfähigkeitstyps aufweist, wobei das erste Rückseitenemittergebiet (103) und die erste Zelle (101) einen ersten gemeinsamen lateralen Ausdehnungsbereich (LX1) aufweisen; - Bilden in dem Halbleiterkörper (10) eines zweiten Rückseitenemittergebiets (104), das mit dem zweiten Lastanschluss (12) elektrisch verbunden ist und Dotierstoffe des ersten Leitfähigkeitstyps aufweist, wobei das zweite Rückseitenemittergebiet (104) und die zweite Zelle (102) einen zweiten gemein-samen lateralen Ausdehnungsbereich (LX2) aufweisen; und - Bereitstellen in dem Driftgebiet (100) eines Barrierengebiets (100-1), das Dotierstoffe des ersten Leitfähigkeitstyps aufweist und in der Nähe des zweiten Body-Gebiets (1022) angeordnet ist, wobei eine Dotierstoffkonzentration des Barrierengebiets (100-1) höher als eine Dotierstoffkonzentration eines Abschnitts des Driftgebiets (100) ist, der dem Barrierengebiet (100-1) benachbart ist; wobei - der erste Leitfähigkeitstyp der n-Typ ist und der erste Inversionskanal gebildet wird, falls eine Spannung, die größer als eine positive erste Schwellenspannung ist, zwischen der ersten Elektrode (1013) und dem ersten Body-Gebiet (1012) vorhanden ist, und der zweite Inversionskanal gebildet wird, falls eine Spannung, die größer als eine positive zweite Schwellenspannung ist, zwischen der zweiten Elektrode (1023) und dem zweiten Body-Gebiet (1022) vorhanden ist, wobei die zweite Schwellenspannung kleiner als die erste Schwellenspannung ist, oder - der erste Leitfähigkeitstyp der p-Typ ist und der erste Inversionskanal gebildet wird, falls eine Spannung, die kleiner als eine negative erste Schwellenspannung ist, zwischen der ersten Elektrode (1013) und dem ersten Body-Gebiet (1012) vorhanden ist, und der zweite Inversionskanal gebildet wird, falls eine Spannung, die kleiner als eine negative zweite Schwellenspannung ist, zwischen der zweiten Elektrode (1023) und dem zweiten Body-Gebiet (1022) vorhanden ist, wobei die zweite Schwellenspannung größer als die erste Schwellenspannung ist.
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