DE60028157T2 - Halbleiteranordnung mit guter Sperrverzögerungsfestigkeit und Verfahren zur Herstellung - Google Patents

Halbleiteranordnung mit guter Sperrverzögerungsfestigkeit und Verfahren zur Herstellung Download PDF

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Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Halbleiterbauelement, das es ermöglicht, das Auftreten eines Rückwärtserholungsdurchbruchs zu vermeiden. Speziell bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine Halbleiterstruktur, die es ermöglicht, die Konzentration des Stromes auf die Umgebung der Elektrode einer Diode und eines Halbleiterbauelements, welches eine Gleichrichterfunktion erfüllt, zu lockern. Die Erfindung bezieht sich auch auf das Verfahren zur Herstellung des Halbleiterbauelements.
  • Im Zusammenhang mit kürzlichen Fortschritten bei leistungselektronischen Bauelementen wie der Verringerung von Verlusten, der Erhöhung der Schaltgeschwindigkeit, der Verringerung der Induktivität in den peripheren Schaltungen und der Elimination der Entlastungsschaltung besteht die Anforderung, die Rückwärtserholungscharakteristiken (wie die Rückwärtserholungsfestigkeit, die Rückwärtserholungsverluste und das weiche Schaltverhalten) der Diode (Freilaufdiode: FWD), die in Kombination mit den Leistungsschalter-Bauelementen verwendet wird, zu verbessern.
  • Speziell ist die zeitliche Änderungsrate des Rückwärtserholungsstromes dI/dt, die eng mit der Rückwärtserholungsfestigkeit zusammenhängt, Jahr für Jahr erhöht worden. Aufgrund dessen ist es unverzichtbar, die Festigkeit gegenüber dI/dt (nachfolgend als die „dI/dt-Festigkeit" bezeichnet) zu verbessern.
  • 17 ist eine Querschnittsansicht einer konventionellen grundlegenden p-i-n-Diode.
  • Mit Bezug auf 17 befindet sich eine p-Typ-Anodenschicht 2 auf einer ersten Hauptoberfläche eines n-Typ-Halbleitersubstrats 1 und eine n-Typ-Kathodenschicht 3 befindet sich auf einer zweiten Hauptoberfläche des n-Typ-Halbleitersubstrats 1.
  • Wenn eine Spannung in Flussrichtung an die Diode von 17 (eine positive Spannung an die p-Typ-Anodenschicht 2 und eine negative Spannung an die n-Typ-Kathodenschicht 3) angelegt wird, und wenn die Vorwärtsspannung über dem pn-Übergang zwischen der p-Typ-Anodenschicht 2 und dem n-Typ-Halbleitersubstrat 1 ungefähr 0,6 V (in dem Fall, dass der Halbleiter Silizium ist) überschreitet, werden Löcher von der p-Typ-Anodenschicht 2 in das n-Typ-Halbleitersubstrat 1 injiziert und Elektronen werden von der n-Typ-Kathodenschicht 3 in das n-Typ-Halbleitersubstrat 1 injiziert, so dass die Bedingung der elektrischen Neutralität erfüllt wird. Nachfolgend werden die Elektronen und die Löcher, die sich überschüssig in dem Halbleitersubstrat 1 angesammelt haben, als die „angesammelten Ladungsträger" bezeichnet. Im Ergebnis wird eine Einstellung der Leitfähigkeit in dem Halbleitersubstrat 1 verursacht und der Widerstand des Halbleitersubstrats 1 wird extrem klein, so dass das Halbleitersubstrat 1 leitend wird.
  • Obwohl die Anodenelektrode auf dem Abschnitt der ersten Hauptoberfläche gebildet ist, unter dem keine Struktur zur Aufnahme der Durchbruchspannung (nachfolgend als „Durchbruchfestigkeitsstruktur" bezeichnet) gebildet ist, ist die Kathodenelektrode auf der gesamten zweiten Hauptoberfläche gebildet. Aufgrund dessen existieren angesammelte Ladungsträger auch unterhalb der Durchbruchfestigkeitsstruktur.
  • Es gibt einen Rückwärtserholungsschritt während des Übergangs, bei dem der Zustand der Spannung in Vorwärtsrichtung in den Zustand der Spannung in Sperrrichtung wechselt. Die Rückwärtserholung ist ein Phänomen bei dem die Ladungsträger, welche beim Anlegen einer Spannung in Vorwärtsrichtung überschüssig angesammelt wurden, in der Sperrrichtung weiter fließen (ein Kurzschlusszustand) und zwar während einer kurzen Zeitspanne, nachdem eine Spannung in Sperrrichtung angelegt wird, bis die überschüssig angesammelten Ladungsträger verschwinden.
  • Der Rückwärtserholungsdurchbruch geschieht normalerweise in dem Grenzgebiet zwischen dem aktiven Gebiet und dem Gebiet der Durchbruchfestigkeitsstruktur der Diode. Der Rückwärtserholungsdurchbruch ist ein thermischer Durchbruch, der durch die Konzentration des elektrischen Feldes und des Stromes auf das Grenzgebiet verursacht wird.
  • Die Konzentration des elektrischen Feldes wird durch den zylindrischen oder sphärischen pn-Übergang verursacht, der im Randgebiet des Anodengebiets gebildet ist. Die Stromkonzentration wird durch das Fließen der angesammelten Ladungsträger, die sich unterhalb der Durchbruchfestigkeitsstruktur angesammelt haben, zu der Anodenelektrode während der Rückwärtserholung verursacht.
  • Die Gegenmaßnahmen nach dem Stand der Technik umfassen die Verhinderung der Konzentration des elektrischen Feldes durch eine Vertiefung des pn-Übergangs im Randgebiet des Anodengebiets sowie die Trennung des Gebiets, in dem die Konzentration des elektrischen Feldes auftritt, und des Gebiets, in dem die Konzentration des Stromes auftritt, voneinander durch die Positionierung des Abschnitts, in dem die Anodenelektrode und das Anodengebiet miteinander in Kontakt stehen, abseits des Randgebiets des Anodengebiets.
  • Jedoch sind diese Gegenmaßnahmen nicht voll wirksam zur Verbesserung der Rückwärtserholungsfestigkeit, weil diese Gegenmaßnahmen nicht das Auftreten der Stromkonzentration verhindern.
  • DE 41 35 258 von SEMIKRON ELEKTRONIK GMBH offenbart ein Halbleiterbauelement umfassend ein Halbleitersubstrat, ein stark dotiertes Gebiet und eine Elektrode, wobei das Halbleitersubstrat eine schwach dotierte Schicht eines ersten Leitfähigkeitstyps ist, das stark dotierte Gebiet von einem zweiten Leitfähigkeitstyp ist, und die Elektrode das stark dotierte Gebiet kontaktiert. Das Halbleitersubstrat hat ein Gebiet einer ersten Ladungsträgerlebensdauer und ein Gebiet einer zweiten Ladungsträgerlebensdauer, und die Ladungsträgerlebensdauer in dem ersten Gebiet ist kürzer als in dem zweiten Gebiet.
  • Jedoch sind das Gebiet der ersten Ladungsträgerlebensdauer und die Elektrode über der gesamten Oberfläche des Halbleitersubstrats gebildet und das stark dotierte Gebiet erstreckt sich nicht über die Elektrode hinaus. Diese Anordnung hat zur Folge, dass die Flussspannung der Diode hoch ist.
  • In Anbetracht des Vorausgehenden ist es eine Aufgabe der Erfindung, ein Halbleiterbauelement zu schaffen, das ein einfaches Mittel umfasst, welches es ermöglicht, das Auftreten einer Stromkonzentration in der Umgebung der Elektrode des Bauelements zu vermeiden und dessen Rückwärtserholungsfestigkeit zu verbessern, ohne eine hohe Flussspannung zur Folge zu haben.
  • Daher umfasst gemäß der Erfindung ein Halbleiterbauelement ein Halbleitersubstrat, ein stark dotiertes Gebiet und eine Elektrode, wobei das Halbleitersubstrat eine schwach dotierte Schicht eines ersten Leitfähigkeitstyps ist, wobei das stark dotierte Gebiet von einem zweiten Leitfähigkeitstyp ist und selektiv in der schwach dotierten Schicht gebildet ist, wobei die Elektrode auf einer Oberfläche des Halbleitersubstrats gebildet ist, wobei die Elektrode in Kontakt mit besagtem stark dotiertem Gebiet ist, und wobei das Halbleitersubstrat ein Gebiet mit einer ersten Ladungsträgerlebensdauer und ein Gebiet mit einer zweiten Ladungsträgerlebensdauer umfasst, wobei die Ladungsträgerlebensdauer in dem Gebiet der ersten Ladungsträgerlebensdauer kürzer ist als die Ladungsträgerlebensdauer in dem Gebiet der zweiten Ladungsträgerlebensdauer, dadurch gekennzeichnet, dass das stark dotierte Gebiet ein Vorsprungsgebiet hat, welches sich über das Gebiet des elektrischen Kontakts zwischen der Elektrode und dem Halbleitersubstrat hinaus erstreckt, dass das Gebiet der ersten Ladungsträgerlebensdauer sich vertikal in das Halbleitersubstrat hinein erstreckt und teilweise einen Kantenbereich der Elektrode, welcher vertikal auf das Halbleitersubstrat trifft, überlappt, und dass das Gebiet der ersten Ladungsträgerlebensdauer ein Grenzgebiet einschließt, in dem sich das stark dotierte Gebiet in die schwach dotierte Schicht hinein ausbreitet.
  • Vorteilhafterweise erstreckt sich das Gebiet der ersten Ladungsträgerlebensdauer nur über einen äußersten Kantenbereich der Elektrode, der auf das Halbleitersubstrat trifft, wobei der äußerste Kantenbereich nahe bei einem Kantenbereich des Halbleiterbauelements ist.
  • Vorteilhafterweise erstreckt sich das Gebiet der ersten Ladungsträgerlebensdauer senkrecht zu einer Oberfläche des Halbleitersubstrats, auf dem die Elektrode gebildet ist.
  • Vorteilhafterweise hängen die Tiefe Da des Gebiets der ersten Ladungsträgerlebensdauer von der Oberfläche des Halbleitersubstrats aus, auf der das stark dotierte Gebiet gebildet ist, die Diffusionslänge Ls der Ladungsträger in dem Gebiet der ersten Ladungsträgerlebensdauer und die Tiefe Xj des pn-Übergangs zwischen dem stark dotierten Gebiet und der schwach dotierten Schicht miteinander gemäß folgender Beziehung zusammen: Da > Ls + Xj
  • Vorteilhafterweise hängen die Breite La eines Abschnitts des Gebiets der ersten Ladungsträgerlebensdauer, welcher die Elektrode überlappt und die Diffusionslänge Ls der Ladungsträger in dem Gebiet der ersten Ladungsträgerlebensdauer miteinander gemäß folgender Beziehung zusammen: La > Ls
  • Vorteilhafterweise hängen die Breite Lb eines Abschnitts des Gebiets der ersten Ladungsträgerlebensdauer, welcher die Elektrode nicht überlappt, und die Diffusionslänge Lh der Ladungsträger in dem Gebiet der zweiten Ladungsträgerlebensdauer miteinander gemäß der folgenden Beziehung zusammen: Lb > Lh
  • Nach einem zweiten Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauelements, welches ein Halbleitersubstrat, ein stark dotiertes Gebiet und eine Elektrode umfasst, wobei das Halbleitersubstrat eine schwach dotierte Schicht eines ersten Leitfähigkeitstyps ist, wobei das stark dotierte Gebiet von einem zweiten Leitfähigkeitstyp ist und selektiv in der schwach dotierten Schicht gebildet ist, wobei die Elektrode auf einer Oberfläche des Halbleitersubstrats gebildet ist, wobei die Elektrode in Kontakt mit besagtem stark dotierten Gebiet ist, wobei das Halbleitersubstrat ein Gebiet mit einer ersten Ladungsträgerlebensdauer und ein Gebiet mit einer zweiten Ladungsträgerlebensdauer umfasst, wobei die Ladungsträgerlebensdauer in dem Gebiet der ersten Ladungsträgerlebensdauer kürzer ist als die Ladungsträgerlebensdauer in dem Gebiet der zweiten Ladungsträgerlebensdauer, dadurch gekennzeichnet, dass das stark dotierte Gebiet ein Vorsprungsgebiet hat, welches sich über das Gebiet des elektrischen Kontakts zwischen der Elektrode und dem Halbleitersubstrat hinaus erstreckt, dass das Gebiet der ersten Ladungsträgerlebensdauer sich vertikal in das Halbleitersubstrat hinein erstreckt und teilweise einen Kantenbereich der Elektrode, welcher vertikal auf das Halbleitersubstrat trifft, überlappt, und dass das Gebiet der ersten Ladungsträgerlebensdauer ein Grenzgebiet einschließt, in dem sich das stark dotierte Gebiet in die schwach dotierte Schicht hinein ausbreitet, wobei das Verfahren die Bestrahlung mit einem Teilchenstrahl umfasst, um das Gebiet der ersten Ladungsträgerlebensdauer zu bilden.
  • Vorteilhafterweise wird der Teilchenstrahl von einer Oberfläche des Halbleitersubstrats aus eingestrahlt, auf dem die Elektrode gebildet wird.
  • Vorteilhafterweise enthält der Teilchenstrahl He2+-Ionen oder Protonen.
  • Vorteilhafterweise werden He2+-Ionen mit einer Dosis von 1 × 1010 cm–2 oder mehr eingestrahlt.
  • Vorteilhafterweise ist die Ladungsträgerlebensdauer in dem Gebiet der ersten Ladungsträgerlebensdauer 1/3 oder weniger der Ladungsträgerlebensdauer in dem Gebiet der zweiten Ladungsträgerlebensdauer.
  • Vorteilhafterweise ist das Halbleiterbauelement eine Diode, das stark dotierte Gebiet ist eine Anodenschicht, und die Elektrode ist eine Anodenelektrode.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben:
  • 1 ist eine Querschnittsansicht einer p-i-n-Diode nach einer ersten Ausführungsform der Erfindung;
  • 2 ist ein Diagramm, das den Zusammenhang zwischen der He2+-Ionendosis und der dI/dt-Festigkeit einer p-i-n-Diode mit einer Durchbruchspannung der 4500V-Klasse beschreibt;
  • 3 ist ein Diagramm, das den Zusammenhang zwischen der He2+-Ionendosis und der Flussspannung der p-i-n-Diode mit einer Durchbruchspannung der 4500V-Klasse beschreibt;
  • 4 ist ein Diagramm, das den Zusammenhang zwischen der Breite Lb des Gebiets der ersten Ladungsträgerlebensdauer, welches die Anodenelektrode nicht überlappt, und der dI/dt-Festigkeit der p-i-n-Diode mit einer Durchbruchspannung der 4500V-Klasse beschreibt, und zwar bei einer Breite La von 50 μm des Gebiets der ersten Ladungsträgerlebensdauer, welches die Anodenelektrode überlappt, bei einer Tiefe Da von 30 μm des Gebiets der ersten Ladungsträgerlebensdauer von der Oberfläche des Halbleitersubstrates aus, und zwar auf derjenigen Seite, auf welcher die p-Typ-Anodenschicht gebildet ist, und bei einer He2+-Ionenodosis von 1,0 × 1012 cm–2;
  • 5 ist ein Diagramm, welches den Zusammenhang zwischen La und der dI/dt-Festigkeit der p-i-n-Diode mit einer Durchbruchspannung der 4500V-Klasse bei einem Lb von 200 μm, einem Da von 30 μm und einer He2+-Ionendosis von 1,0 × 1012 cm–2 beschreibt;
  • 6 ist ein Diagramm, welches den Zusammenhang zwischen Da und der dI/dt-Festigkeit der p-i-n-Diode mit einer Durchbruchspannung der 4500V-Klasse bei einem La von 100 μm, einem Lb von 100 μm und der He2+-Ionendosis von 1,0 × 1012 cm–2 beschreibt;
  • 7 ist eine Querschnittsansicht einer p-i-n-Diode nach einer zweiten Ausführungsform der Erfindung, die ein Gebiet 10 einer ersten Ladungsträgerlebensdauer umfasst, in welcher die Ladungsträgerlebensdauer kurz ist, und zwar an einem Ort des Halbleitersubstrats, der sich von dem in 1 gezeigten Ort des Gebiets der ersten Ladungsträgerlebensdauer unterscheidet;
  • 8 ist eine Querschnittsansicht, die praktische strukturelle Parameter der p-i-n-Diode gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel beschreibt;
  • 9 ist ein Diagramm, welches die simulierte Stromdichteverteilung in der Umgebung des pn-Übergangs der in 8 gezeigten p-i-n-Diode, auf welche eine He2+-Ionenbestrahlung angewendet ist, zeigt;
  • 10 ist eine Querschnittsansicht einer Vergleichsstruktur einer Diode;
  • 11 ist ein Diagramm, das die Stromdichteverteilung in der Vergleichsstruktur einer Diode nach 10 beschreibt;
  • 12 ist eine Querschnittsansicht einer anderen Vergleichsstruktur einer Diode, in der das Gebiet 10 der ersten Ladungsträgerlebensdauer, in welchem die Ladungsträgerlebensdauer kurz ist, nicht unter der Anodenelektrode gebildet ist, sondern in dem Randgebiet X des p-Typ-Anodengebiets;
  • 13 ist ein Diagramm, welches die Stromdichteverteilung in der Vergleichsstruktur einer Diode nach 12 zeigt;
  • 14 ist eine Querschnittsansicht einer p-i-n-Diode gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung;
  • 15 ist eine Querschnittsansicht eines MOSFET gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung;
  • 16 ist eine Querschnittsansicht eines Gate-Turnoff-Thyristors (GTO) gemäß einer fünften Ausführungsform der Erfindung; und
  • 17 ist eine Querschnittsansicht einer konventionellen grundlegenden p-i-n-Diode.
  • Es wird nun die erste Ausführungsform der Erfindung unter Bezugnahme auf die 1 bis 6 beschrieben.
  • Als erstes wird die Struktur einer Diode gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung unter Bezug auf 1 beschrieben.
  • Mit Bezug auf 1 ist ein n-Typ-Halbleitersubstrat 1 als eine schwach dotierte Halbleiterschicht gebildet. Eine p-Typ-Anodenschicht 2 ist als ein stark dotiertes leitfähiges Gebiet selektiv auf einer ersten Hauptoberfläche des n-Typ-Halbleitersubstrats 1 gebildet. Eine n-Typ-Kathodenschicht 3 ist als ein weiteres stark dotiertes leitfähiges Gebiet auf einer zweiten Hauptoberfläche des n-Typ-Halbleitersubstrats 1 gebildet.
  • Eine Metallelektrode 4 ist auf der p-Typ-Anodenschicht 2 gebildet. Der Kantenbereich der Anodenelektrode 4 ist 10 μm einwärts von dem Randgebiet der p-Typ-Anodenschicht 2 beabstandet. Eine Kathodenelektrode 5 ist auf einer gesamten Oberfläche einer n-Typ-Kathodenschicht 3 gebildet.
  • Ein Gebiet 10 mit einer ersten Ladungsträgerlebensdauer und ein Gebiet 11 mit einer zweiten Ladungsträgerlebensdauer sind in dem n-Typ-Halbleitersubstrat 1 gebildet, so dass die Diode nach der ersten Ausführungsform zwei Ladungsträgerlebensdauern aufweisen kann. Das Gebiet 10 der ersten Ladungsträgerlebensdauer erstreckt sich vertikal in das Halbleitersubstrat 1 hinein und überlappt teilweise einen Kantenbereich der Elektrode 4, der vertikal auf das Halbleitersubstrat 1 trifft. Das Gebiet 10 der ersten Ladungsträgerlebensdauer umfasst ein Grenzgebiet 6, in dem sich die p-Typ-Anodenschicht 2 in die schwach dotierte Schicht des n-Typ-Halbleitersubstrats 1 hinein ausbreitet.
  • Das andere Gebiet des n-Typ-Halbleitersubstrats 1, welches nicht zu dem Gebiet 10 der ersten Ladungsträgerlebensdauer gehört, ist das Gebiet 11 der zweiten Ladungsträgerlebensdauer, in dem die Ladungsträgerlebensdauer lang ist.
  • Nun werden die Abmessungen des Gebiets 10 der ersten Ladungsträgerlebensdauer, in dem die Ladungsträgerlebensdauer kurz ist, beschrieben. Die Breite des Gebiets 10, welches die Anodenelektrode 4 überlappt, ist als La bezeichnet, und die Breite des Gebiets 10, welches die Anodenelektrode 4 nicht überlappt, ist als Lb bezeichnet, und die Tiefe des Gebiets 10 von der Oberfläche des Halbleitersubstrats 1 aus auf derjenigen Seite, auf welcher die p-Typ-Anodenschicht 2 gebildet ist, ist als Da bezeichnet. In der Diode nach der ersten Ausführungsform ist La = 50 μm, Lb = 2400 μm und Da = 30 μm. Die Abmessungen des Gebiets 10 der ersten Ladungsträgerlebensdauer sind nicht auf die vorausgehend beschriebenen beschränkt.
  • In der Diode nach der ersten Ausführungsform ist der spezifische Widerstand des n-Typ-Halbleitersubstrats 1 300 ☐cm. Die Dicke des n-Typ-Halbleitersubstrats 1 ist 550 μm. Die Oberflächenkonzentration der Dotierung der p-Typ-Anodenschicht 2 ist 3,0 × 1016 cm–3. Die Diffusionstiefe der p-Typ-Anodenschicht 2 ist 5,0 μm. Die Oberflächenkonzentration der Dotierung der n-Typ-Kathodenschicht 3 ist 1,0 × 1020 cm–3. Die Diffusionstiefe der n-Typ-Kathodenschicht 3 ist 80,0 μm.
  • Das Verfahren zur Herstellung des Halbleiterbauelements gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung wird nun beschrieben.
  • Bei der Herstellung des Halbleitersubstrats der Diode nach der ersten Ausführungsform werden die Herstellungsschritte so gesteuert, dass das Halbleitersubstrat zwei Ladungsträgerlebensdauern aufweisen kann. Das Gebiet 10, in dem die Ladungsträgerlebensdauer kurz ist, wird so gebildet, dass sich das Gebiet 10 über den Kantengebiet der Anodenelektrode 4 erstreckt und das Grenzgebiet 6 unterhalb des Kantengebiet der Anodenelektrode 4 einschließt.
  • Das Gebiet 10, in dem die Ladungsträgerlebensdauer kurz ist, wird auf einfache Weise durch das Verfahren des Einbringens von Kristallfehlern gebildet, welches die Bestrahlung mit einem Teilchenstrahl, wie He-Ionenbestrahlung und Protonenbestrahlung verwendet.
  • Eine Maske hat ein Fenster, welches dem Gebiet entspricht, in dem die Ladungsträgerlebensdauer kurz sein soll, und wird unter Verwendung eines Materials (wie Aluminium und einem dicken Fotolackfilm) welches zum Abblocken von He-Ionen und Protonen in der Lage ist, hergestellt. Die Maske wird zum Teil auf der Oberfläche der p-Typ-Anodenschicht 2 und zum Teil auf dem offenen Oberflächenabschnitt des n-Typ-Halbleitersubstrats 1 positioniert. He-Ionen oder Protonen werden vertikal auf die Maske eingestrahlt.
  • Da He-Ionen und Protonen jeweilige Reichweiten aufweisen, die von der Beschleunigungsspannung abhängen, wird nur der nicht maskierte Abschnitt des n-Typ-Halbleitersubstrats unterhalb des Fensters der Maske bestrahlt, sofern die Maske dick genug ist. Auf diese Weise werden Kristallfehler in den nicht maskierten Abschnitt des n-Typ-Halbleitersubstrats 1 eingebracht. Daher ist dasjenige Gebiet des n-Typ-Halbleitersubstrats 1, in das Kristallfehler eingebracht werden, das Gebiet 10, in dem die Ladungsträgerlebensdauer kurz ist.
  • Wenn das n-Typ-Halbleitersubstrat 1 dick ist, können Kristallfehler eingebracht werden, indem mehrmals bestrahlt wird, wobei die Bestrahlungstiefe jedes Mal geändert wird. Kristallfehler können auch eingebracht werden, indem eine Bestrahlungstiefe festgelegt wird, die länger ist als die Dicke des Halbleitersubstrats, und indem He-Ionen oder Protonen durch das n-Typ-Halbleitersubstrat 1 hindurch geschickt werden.
  • Die Ladungsträgerlebensdauer in dem Gebiet, in dem die Ladungsträgerlebensdauer lang ist, wird eingestellt, indem die mittlere Ladungsträgerlebensdauer in dem Halbleitersubstrat eingestellt wird. Die mittlere Ladungsträgerlebensdauer in dem Halbleitersubstrat wird durch eine Bestrahlung mit einem Elektronenstrahl oder durch Diffusion eines Schwermetalls nach der oben beschriebenen Ionenbestrahlung eingestellt.
  • Im einzelnen wird das Gebiet 10 der ersten Ladungsträgerlebensdauer, in dem die Ladungsträgerdauer kurz ist, durch eine Bestrahlung mit He2+-Ionen unter Verwendung eines Fotolackfilms mit einer Dicke von 50 μm als Maske (und durch eine anschließende Wärmebehandlung) gebildet. Das Gebiet 11 der zweiten Ladungsträgerlebensdauer, in dem die Ladungsträgerlebensdauer lang ist, wird durch eine Bestrahlung mit Elektronenstrahlen (und durch eine anschließende Wärmbehandlung) gebildet. Die Ladungsträgerlebensdauer wird durch eine Veränderung der Dosis der He2+-Ionen von 0 (keine Bestrahlung) bis 1,0 × 1012 cm–2 variiert.
  • Nun werden unter Bezugnahme auf die 2 und 3 Untersuchungen beschrieben, die an einer p-i-n-Diode gemäß der ersten Ausführungsform durchgeführt wurden. Die Ergebnisse der Untersuchungen, die an einer p-i-n-Diode mit einer Durchbruchspannung der 4500V-Klasse durchgeführt wurden, sind in den 2 und 3 gezeigt.
  • 2 ist ein Diagramm, das den Zusammenhang zwischen der Dosis der He2+-Ionen und der Festigkeit gegenüber der zeitlichen Änderungsrate des Rückwärtserholungsstromes dI/dt (die dI/dt-Festigkeit) der p-i-n-Diode mit einer Durchbruchspannung der 4500V-Klasse beschreibt.
  • Die Ladungsträgerlebensdauer in dem Gebiet 11 der zweiten Ladungsträgerlebensdauer, in dem die Ladungsträgerlebensdauer lang ist, ist 5 μs und die Ladungsträgerdiffusionslänge ist 100 μm. Die anderen Bedingungen für den Rückwärtserholungstest umfassen einen Vorwärtsstrom von 170 A/cm2, eine Gleichspannung von 2600 V, und eine Temperatur des pn-Übergangs von 125°C.
  • Die dI/dt-Festigkeit wird dadurch verbessert, dass das Gebiet 10, in dem die Ladungsträgerlebensdauer kurz ist, so gebildet wird, dass sich das Gebiet 10 über den Kantenbereich der Anodenelektrode 4 hinaus erstreckt und das Grenzgebiet 6 umfasst. Wie 2 zeigt, wird die dI/dt-Festigkeit wirksam verbessert durch eine He2+-Ionendosis von 1,0 × 1010 cm–2 oder mehr und noch wirksamer durch eine He2+-Ionendosis von 1,0 × 1011 cm–2 oder mehr.
  • Bei einer He2+-Ionendosis von 1,0 × 1010 cm–2 beträgt die Ladungsträgerlebensdauer in dem Gebiet 10 der ersten Ladungsträgerlebensdauer, in dem die Ladungsträgerlebensdauer kurz ist, 1,5 μs und die Ladungsträgerdiffusionslänge ist 60 μm.
  • Wenn die Ladungsträgerlebensdauer (1,5 μs) in dem Gebiet 10 der ersten Ladungsträgerlebensdauer 1/3 oder weniger der Ladungsträgerlebensdauer (5,0 μs) in dem Gebiet 11 der zweiten Ladungsträgerlebensdauer ist, erhöht sich die dI/dt-Festigkeit beträchtlich.
  • 3 ist ein Diagramm, das den Zusammenhang zwischen der He2+-Ionendosis und der Flussspannung der p-i-n-Diode mit einer Durchbruchspannung der 4500V-Klasse beschreibt. Wie 3 zeigt, beeinflusst die He2+-Ionenbestrahlung die Flussspannung fast nicht, da das aktive Gebiet, in dem der Betrieb der Diode stattfindet, ungefähr 1 % von dem Gebiet einnimmt, auf das He2+-Ionen eingestrahlt werden.
  • Nun werden die Zusammenhänge zwischen den Parametern der p-i-n-Diode gemäß der ersten Ausführungsform unter Bezugnahme auf die 4 bis 6 beschrieben.
  • Die Ergebnisse der Untersuchungen, die anhand einer Änderung des Ortes der He2+-Ionenbestrahlung in der p-i-n-Diode mit einer Durchbruchspannung der 4500V-Klasse durchgeführt wurden, sind in den 4 bis 6 beschrieben.
  • 4 ist ein Diagramm, das den Zusammenhang zwischen der Breite Lb des Gebiets der ersten Ladungsträgerlebensdauer, welches die Anodenelektrode nicht überlappt, und der dI/dt-Festigkeit der p-i-n-Diode mit einer Durchbruchspannung der 4500V-Klasse bei einer Breite La von 50 μm des Gebiets der ersten Ladungsträgerlebensdauer, welches die Anodenelektrode überlappt, bei einer Tiefe Da von 30 μm des Gebiets der ersten Ladungsträgerlebensdauer von der Oberfläche des Halbleitersubstrats aus auf derjenigen Seite, auf welcher die p-Typ-Anodenschicht gebildet ist, und bei einer He2+-Ionendosis von 1,0 × 1012 cm–2 beschreibt.
  • Die Ladungsträgerdiffusionslänge Lh in dem Gebiet 11 der zweiten Ladungsträgerlebensdauer, in dem die Ladungsträgerlebensdauer lang ist, ist ungefähr 100 μm und die Ladungsträgerdiffusionslänge in dem Gebiet 10 der ersten Ladungsträgerlebensdauer, in dem die Ladungsträgerlebensdauer kurz ist, ist 15 μm. Die dI/dt-Festigkeit der p-i-n-Diode beginnt ab ungefähr der Breite Lb, die der Ladungsträgerdiffusionslänge Lh in dem Gebiet 11 der zweiten Ladungsträgerlebensdauer entspricht, drastisch anzusteigen.
  • Mit anderen Worten wird eine ausreichend hohe dI/dt-Festigkeit erreicht, wenn die Breite Lb und die Ladungsträgerdiffusionslänge Lh in dem Gebiet 11 der zweiten Ladungsträgerlebensdauer gemäß dem folgenden Ausdruck miteinander in Beziehung stehen: Lb > Lh.
  • 5 ist ein Diagramm, das den Zusammenhang zwischen La und der dI/dt-Festigkeit der p-i-n-Diode mit einer Durchbruchspannung der 4500V-Klasse bei einem Lb von 200 μm, einem Da von 30 μm und einer He2+-Ionendosis von 1,0 × 1012 cm–2 beschreibt.
  • Die Ladungsträgerdiffusionslänge in dem Gebiet 11 der zweiten Ladungsträgerlebensdauer ist ungefähr 100 μm und die Ladungsträgerdiffusionslänge Ls in dem Gebiet 10 der ersten Ladungsträgerlebensdauer ist 15 μm. Die dI/dt-Festigkeit der p-i-n-Diode beginnt ab ungefähr der Breite La, die der Ladungsträgerdiffusionslänge Ls in dem Gebiet 10 der ersten Ladungsträgerlebensdauer entspricht, drastisch anzusteigen.
  • Mit anderen Worten wird eine ausreichend hohe dI/dt-Festigkeit erreicht, wenn die Breite La und die Ladungsträgerdiffusionslänge Ls in dem Gebiet 10 der ersten Ladungsträgerlebensdauer gemäß dem folgenden Ausdruck miteinander in Beziehung stehen: La > Ls.
  • 6 ist ein Diagramm, das den Zusammenhang zwischen der Nettotiefe (Da-Xj) des Gebiets 10 der ersten Ladungsträgerlebensdauer und der dI/dt-Festigkeit der p-i-n-Diode mit einer Durchbruchspannung der 4500V-Klasse bei einem La von 100 μm, einem Lb von 100 μm und einer He2+-Ionendosis von 1,0 × 1012 cm–2 beschreibt. Hierbei ist Xj die Tiefe des pn-Übergangs zwischen der p-Typ-Anodenschicht 2 und dem n-Typ-Halbleitersubstrat 1. In der ersten Ausführungsform ist die Tiefe Xj des pn-Übergangs 5 μm, was der Diffusionstiefe der p-Typ-Anodenschicht 2 entspricht.
  • Die Ladungsträgerdiffusionslänge in dem Gebiet 11 der zweiten Ladungsträgerlebensdauer ist ungefähr 100 μm und die Ladungsträgerdiffusionslänge in dem Gebiet der ersten Ladungsträgerlebensdauer ist 15 μm. Die dI/dt-Festigkeit der p-i-n-Diode beginnt ab ungefähr der Nettotiefe (Da-Xj), die der Ladungsträgerdiffusionslänge in dem Gebiet 10 der ersten Ladungsträgerlebensdauer entspricht, drastisch anzusteigen.
  • Mit anderen Worten wird eine ausreichend hohe dI/dt-Festigkeit erreicht, wenn die Nettotiefe (Da-Xj) und die Ladungsträgerdiffusionslänge Ls in dem Gebiet 10 der ersten Ladungsträgerlebensdauer gemäß dem folgenden Ausdruck miteinander in Beziehung stehen: Da-Xj > Ls.
  • Nun wird die zweite Ausführungsform der Erfindung unter Bezugnahme auf die 7 bis 13 beschrieben. In den 7 bis 13 werden die gleichen Bezugszeichen verwendet wie in den 1 bis 6, um gleiche Bestandteile zu identifizieren.
  • 7 ist eine Querschnittsansicht einer p-i-n-Diode gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung, die ein Gebiet 10 einer ersten Ladungsträgerlebensdauer, in dem die Ladungsträgerlebensdauer kurz ist, umfasst, und zwar an einem Ort des Halbleitersubstrats, der sich von dem Ort des Gebiets 10 der ersten Ladungsträgerlebensdauer in 1 unterscheidet.
  • In der in 7 gezeigten Diodenstruktur sind das Randgebiet einer p-Typ-Anodenschicht 2 und der Kantenbereich einer Anodenelektrode 4 300 μm voneinander entfernt.
  • Das Gebiet 10 der ersten Ladungsträgerlebensdauer, in dem die Ladungsträgerlebensdauer kurz ist, ist in einer solchen Konfiguration gebildet, dass das Gebiet 10 der ersten Ladungsträgerlebensdauer das Randgebiet X der p-Typ-Anodenschicht (p-Typ-Wannengebiet) 2 nicht einschließt, einen Kantenbereich einer Anodenelektrode (Drain-Elektrode) 4 überlappt, und ein Grenzgebiet 6 (d. h. das Kontaktgebiet zwischen der p-Typ-Anodenschicht 2 und der schwach dotierten Halbleiterschicht) einschließt. Die schwach dotierte Halbleiterschicht entspricht einem Gebiet 11 einer zweiten Ladungsträgerlebensdauer, in dem die Ladungsträgerlebensdauer lang ist. Nachfolgend wird die schwach dotierte Halbleiterschicht als „Halbleiterschicht 11" bezeichnet.
  • Indem das Gebiet 10 der ersten Ladungsträgerlebensdauer in dem Abschnitt unter dem Kantengebiet der Elektrode gebildet ist, wird es verhindert, dass eine Konzentration des Stromes in der Umgebung des Kantengebiets der Elektrode auftritt, wenn eine Spannung in Rückwärtsrichtung angelegt wird, und die Rückwärtserholungsfestigkeit (oder die Abschaltfestigkeit) wird verbessert.
  • Nun werden unter Bezugnahme auf die 8 und 9 Untersuchungen, die an der p-i-n-Diode gemäß der zweiten Ausführungsform durchgeführt wurden, beschrieben.
  • 8 ist eine Querschnittsansicht, die praktische strukturelle Parameter der p-i-n-Diode gemäß der zweiten Ausführungsform beschreibt. 9 ist ein Diagramm, das die simulierte Stromdichteverteilung in der Umgebung des pn-Übergangs der in 8 gezeigten p-i-n-Diode, auf die eine He2+-Ionenbestrahlung angewendet ist, zeigt.
  • In 9 befindet sich das Randgebiet X der p-Typ-Anodenschicht 2 in einer Entfernung von 2000 μm. Das Kontaktgebiet Y (d. h. das Grenzgebiet 6) in dem die Anodenelektrode 4 die p-Typ-Anodenschicht 2 kontaktiert, befindet sich in der Entfernung von 1700 μm. In der zweiten Ausführungsform schließt das Gebiet 10 der ersten Ladungsträgerlebensdauer das Randgebiet X der p-Typ-Anodenschicht 2 nicht ein und überlappt den Kantenbereich der Elektrode. Das Gebiet 10 der ersten Ladungsträgerlebensdauer ist nur in dem Kontaktgebiet Y gebildet, in dem die Anodenelektrode 4 die p-Typ-Anodenschicht 2 kontaktiert.
  • Wie die in 9 beschriebene Stromdichteverteilung zeigt, wird die Konzentration des Stromes in der Umgebung der Kante der Anodenelektrode dadurch gelockert, dass die Ladungsträgerlebensdauer in dem Kontaktgebiet Y, in dem die Anodenelektrode 4 die p-Typ-Anodenschicht 2 kontaktiert, verkürzt wird.
  • Nun werden unter Bezugnahme auf die 10 bis 13 Vergleichsstrukturen von Dioden, die zum Zweck des Vergleichs gebildet wurden, beschrieben.
  • 10 ist eine Querschnittsansicht einer Vergleichsstruktur einer Diode. 11 ist ein Diagramm, das die Stromdichteverteilung in der Vergleichsstruktur einer Diode nach 10 beschreibt. In 11 ist das Randgebiet X in einer Entfernung von 2000 μm positioniert und das Kontaktgebiet Y ist in der Entfernung von 1700 μm in gleicher Weise wie in 9 positioniert.
  • Wie in 11 beschrieben konzentriert sich die Stromdichte nicht in dem Randgebiet X der p-Typ-Anodenschicht 2, sondern in dem Kontaktgebiet Y, in dem die Anodenelektrode 4 die p-Typ-Anodenschicht 2 kontaktiert. Daher ist die Vergleichsstruktur einer Diode zum Lockern der Stromkonzentration nicht wirksam.
  • 12 ist eine Querschnittsansicht einer weiteren Vergleichsstruktur einer Diode, in welcher das Gebiet 10 der ersten Ladungsträgerlebensdauer, in dem die Ladungsträgerlebensdauer kurz ist, nicht unter der Anodenelektrode 4, sondern in dem Randgebiet X der p-Typ-Anodenschicht 2 gebildet ist. 13 ist ein Diagramm, das die Stromdichteverteilung in der Vergleichsstruktur einer Diode nach 12 beschreibt.
  • In der in 12 gezeigten Diodenstruktur konzentriert sich die Stromdichte in dem Kontaktgebiet Y in gleicher Weise wie in der in 10 gezeigten Diodenstruktur. Daher ist die in 12 gezeigte Diodenstruktur zum Lockern der Stromkonzentration nicht wirksam.
  • Die p-i-n-Dioden gemäß den anderen Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend beschrieben.
  • Nun wird die Erfindung weiter unter Bezugnahme auf 14 beschrieben, welche eine Querschnittsansicht einer p-i-n-Diode gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung zeigt.
  • Mit Bezug auf 14 umfasst eine Diode nach einer dritten Ausführungsform ein kontaktfreies Gebiet 15 zwischen zwei p-Typ-Anodengebieten 2 und 2.
  • Ein Gebiet einer ersten Ladungsträgerlebensdauer, in dem die Ladungsträgerlebensdauer kurz ist, ist in gleicher Weise gebildet wie in der Diode von 1, und zwar in einer solchen Konfiguration, dass das Gebiet 10 der ersten Ladungsträgerlebensdauer den Kantenbereich X der Anodenelektrode 4 überlappt und ein Grenzgebiet 6 einschließt, in dem die p-Typ-Anodenschicht 2 und die schwach dotierte Halbleiterschicht 11 einander kontaktieren.
  • Indem das Gebiet 10 der ersten Ladungsträgerlebensdauer, in dem die Ladungsträgerlebensdauer kurz ist, in einer solchen Konfiguration gebildet ist, dass das Gebiet 10 der ersten Ladungsträgerlebensdauer den Kantenbereich X der Anodenelektrode 4 überlappt und das Grenzgebiet 6 einschließt, wird das Auftreten einer Konzentration des Stromes in der Umgebung des Kantenbereichs der Elektrode verhindert und die Rückwärtserholungsfestigkeit (oder die Abschaltfestigkeit) wird verbessert.
  • Da das Gebiet 10, welches ein bestrahltes Gebiet ist, und in dem die Ladungsträgerlebensdauer kurz ist, ein Teil des Betriebsgebiets (aktiven Gebiets) ist, ist der Anstieg der Flussspannung (Spannung im Einschaltzustand) fast vernachlässigbar.
  • Nun wird die Erfindung weiter unter Bezugnahme auf 15 beschrieben, die eine Querschnittsansicht eines Metalloxid-Halbleiter-Feldeffekttransistors (MOSFET) gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung zeigt.
  • In 15 ist ein p-Typ-Wannengebiet 20, ein n-Typ-Source-Gebiet 21, ein n-Typ-Drain-Gebiet 22, eine Oxidschicht 23, eine Source-Elektrode 24 und eine Drain-Elektrode 25 gezeigt.
  • Ein Gebiet 10 einer ersten Ladungsträgerlebensdauer, in dem die Ladungsträgerlebensdauer kurz ist, überlappt den Kantenbereich der Source-Elektrode 24 und schließt ein Grenzgebiet 6 ein, in dem das p-Typ-Wannengebiet 20 die schwach dotierte Halbleiterschicht 11 kontaktiert.
  • Indem das Gebiet 10 einer ersten Ladungsträgerlebensdauer, in dem die Ladungsträgerlebensdauer kurz ist, in einer solchen Konfiguration gebildet ist, dass das Gebiet 10 der ersten Ladungsträgerlebensdauer den Kantenbereich der Source-Elektrode 24 überlappt und das Grenzgebiet 6 einschließt, wird das Auftreten einer Konzentration des Stromes in der Umgebung des Kantenbereichs der Elektrode vermieden und die Rückwärtserholungsfestigkeit (oder die Abschaltfestigkeit) wird verbessert.
  • Da das Gebiet 10, das ein bestrahltes Gebiet ist, und in dem die Ladungsträgerlebensdauer kurz ist, ein Teil des Betriebsgebiets (aktiven Gebiets) ist, ist der Anstieg der Flussspannung (Spannung im Einschaltzustand) fast vernachlässigbar.
  • Nun wird die Erfindung weiter unter Bezugnahme auf 16 beschrieben, die eine Querschnittsansicht eines Gate-Turnoff-Thyristors (GTO) gemäß einer fünften Ausführungsform der Erfindung zeigt.
  • In 16 ist ein p-Typ-Basisgebiet 30, ein n-Typ-Kathodengebiet 31, eine p-Typ-Anodenschicht 32, eine Kathodenelektrode 33, eine Anodenelektrode 34 und eine Gate-Elektrode 35 gezeigt.
  • Ein Gebiet 10 einer ersten Ladungsträgerlebensdauer, in dem die Ladungsträgerlebensdauer kurz ist, überlappt einen Kantenbereich der Kathodenelektrode 33 und schließt ein Grenzgebiet 6 ein, in dem ein p-Typ-Basisgebiet 30 eine schwach dotierte Halbleiterschicht 11 kontaktiert.
  • Indem das Gebiet 10 der ersten Ladungsträgerlebensdauer, in dem die Ladungsträgerlebensdauer kurz ist, in einer solchen Konfiguration gebildet ist, dass das Gebiet 10 der ersten Ladungsträgerlebensdauer den Kantenbereich der Kathodenelektrode 33 überlappt und das Grenzgebiet 6 einschließt, wird das Auftreten einer Konzentration des Stromes in der Umgebung des Kantenbereichs der Elektrode vermieden und die Rückwärtserholungsfestigkeit (oder die Abschaltfestigkeit) wird verbessert.
  • Da das Gebiet 10, das ein bestrahltes Gebiet ist, und in dem die Ladungsträgerlebensdauer kurz ist, ein Teil des Betriebsgebiets (aktiven Gebiets) ist, ist der Anstieg der Flussspannung (Spannung im Einschaltzustand) fast vernachlässigbar.
  • Obwohl die Erfindung bisher in Verbindung mit Halbleiterstrukturen beschrieben wurde, die ein Mittel zum Einstellen der Ladungsträgerlebensdauer zwischen Elektroden, die auf einander gegenüberliegenden Hauptoberflächen eines Halbleitersubstrats angeordnet sind, umfassen, ist die Erfindung auch wirksam auf Halbleiterstrukturen anwendbar, die Hauptelektroden umfassen, welche auf einer einzigen Hauptoberfläche gebildet sind.
  • Wie vorausgehend erläutert wurde, wird das Auftreten einer Konzentration des Stromes in der Umgebung des Kantenbereichs der Elektrode vermieden und die Rückwärtserholungsfestigkeit (oder die Abschaltfestigkeit) wird verbessert, indem Regulierungsgebiete mit unterschiedlichen Ladungsträgerlebensdauern gebildet werden, und zwar in einer solchen Konfiguration, dass ein Regulierungsgebiet, in dem die Ladungsträgerlebensdauer kurz ist, den Kantenbereich der Elektrode dort überlappt, wo diese vertikal auf das Halbleitersubstrat trifft, und ein Grenzgebiet einschließt, in dem sich das stark dotierte Gebiet in das schwach dotierte Gebiet eines ersten Leitfähigkeitstyps hinein ausbreitet.

Claims (14)

  1. Ein Halbleiterbauelement umfassend ein Halbleitersubstrat (1), ein stark dotiertes Gebiet (2) und eine Elektrode (4), wobei das Halbleitersubstrat (1) eine schwach dotierte Schicht eines ersten Leitfähigkeitstyps ist, wobei das stark dotierte Gebiet (2) von einem zweiten Leitfähigkeitstyp ist und selektiv in der schwach dotierten Schicht gebildet ist, wobei die Elektrode (4) auf einer Oberfläche des Halbleitersubstrats (1) gebildet ist, wobei die Elektrode (4) in Kontakt mit besagtem stark dotiertem Gebiet (2) ist, und wobei das Halbleitersubstrat (1) ein Gebiet (10) mit einer ersten Ladungsträgerlebensdauer und ein Gebiet (11) mit einer zweiten Ladungsträgerlebensdauer umfasst, wobei die Ladungsträgerlebensdauer in dem Gebiet (10) der ersten Ladungsträgerlebensdauer kürzer ist als die Ladungsträgerlebensdauer in dem Gebiet (11) der zweiten Ladungsträgerlebensdauer, dadurch gekennzeichnet, dass das stark dotierte Gebiet (2) ein Vorsprungsgebiet hat, welches sich über das Gebiet des elektrischen Kontakts zwischen der Elektrode (4) und dem Halbleitersubstrat (1) hinaus erstreckt, dass das Gebiet (10) der ersten Ladungsträgerlebensdauer sich vertikal in das Halbleitersubstrat (1) hinein erstreckt und teilweise einen Kantenbereich der Elektrode (4), welcher vertikal auf das Halbleitersubstrat (1) trifft, überlappt, und dass das Gebiet (10) der ersten Ladungsträgerlebensdauer ein Grenzgebiet (6) einschließt, in dem sich das stark dotierte Gebiet (2) in die schwach dotierte Schicht hinein ausbreitet.
  2. Ein Halbleiterbauelement nach Anspruch 1, wobei das Gebiet (10) der ersten Ladungsträgerlebensdauer sich nur über einen äußersten Kantenbereich der Elektrode (4), der auf das Halbleitersubstrat (1) trifft, erstreckt, wobei der äußerste Kantenbereich nahe bei einem Kantenbereich des Halbleiterbauelements ist.
  3. Ein Halbleiterbauelement nach Anspruch 1 oder 2, wobei sich das Gebiet (10) der ersten Ladungsträgerlebensdauer senkrecht zu einer Oberfläche des Halbleitersubstrats (1), auf dem die Elektrode (4) gebildet ist, erstreckt.
  4. Ein Halbleiterbauelement nach einem der vorausgehenden Ansprüche, wobei die Tiefe Da des Gebiets (10) der ersten Ladungsträgerlebensdauer von der Oberfläche des Halbleitersubstrats (1) aus, auf der das stark dotierte Gebiet (2) gebildet ist, die Diffusionslänge Ls der Ladungsträger in dem Gebiet (10) der ersten Ladungsträgerlebensdauer und die Tiefe Xj des pn-Übergangs zwischen dem stark dotierten Gebiet (2) und der schwach dotierten Schicht miteinander gemäß folgender Beziehung zusammenhängen: Da > Ls + Xj
  5. Ein Halbleiterbauelement nach einem der vorausgehenden Ansprüche, wobei die Breite La eines Abschnitts des Gebiets (10) der ersten Ladungsträgerlebensdauer, welcher die Elektrode (4) überlappt, und die Diffusionslänge Ls der Ladungsträger in dem Gebiet (10) der ersten Ladungsträgerlebensdauer miteinander gemäß folgender Beziehung zusammenhängen: La > Ls
  6. Ein Halbleiterbauelement nach einem der vorausgehenden Ansprüche, wobei die Breite Lb eines Abschnitts des Gebiets (10) der ersten Ladungsträgerlebensdauer, welcher die Elektrode (4) nicht überlappt, und die Diffusionslänge Lh der Ladungsträger in dem Gebiet (11) der zweiten Ladungsträgerlebensdauer miteinander gemäß der folgenden Beziehung zusammenhängen: Lb > Lh
  7. Ein Halbleiterbauelement nach einem der vorausgehenden Ansprüche, wobei die Ladungsträgerlebensdauer in dem Gebiet (10) der ersten Ladungsträgerlebensdauer 1/3 oder weniger der Ladungsträgerlebensdauer in dem Gebiet (11) der zweiten Ladungsträgerlebensdauer ist.
  8. Ein Halbleiterbauelement nach einem der vorausgehenden Ansprüche, wobei das Halbleiterbauelement eine Diode ist, das stark dotierte Gebiet (2) eine Anodenschicht ist, und die Elektrode (4) eine Anodenelektrode ist.
  9. Ein Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauelements, welches ein Halbleitersubstrat (1), ein stark dotiertes Gebiet (2) und eine Elektrode (4) umfasst, wobei das Halbleitersubstrat (1) eine schwach dotierte Schicht eines ersten Leitfähigkeitstyps ist, wobei das stark dotierte Gebiet (2) von einem zweiten Leitfähigkeitstyp ist und selektiv in der schwach dotierten Schicht gebildet ist, wobei die Elektrode (4) auf einer Oberfläche des Halbleitersubstrats (1) gebildet ist, wobei die Elektrode (4) in Kontakt mit besagtem stark dotiertem Gebiet (2) ist, wobei das Halbleitersubstrat (1) ein Gebiet (10) mit einer ersten Ladungsträgerlebensdauer und ein Gebiet (11) mit einer zweiten Ladungsträgerlebensdauer umfasst, wobei die Ladungsträgerlebensdauer in dem Gebiet (10) der ersten Ladungsträgerlebensdauer kürzer ist als die Ladungsträgerlebensdauer in dem Gebiet (11) der zweiten Ladungsträgerlebensdauer, dadurch gekennzeichnet, dass das stark dotierte Gebiet (2) ein Vorsprungsgebiet hat, welches sich über das Gebiet des elektrischen Kontakts zwischen der Elektrode (4) und dem Halbleitersubstrat (1) hinaus erstreckt, dass das Gebiet (10) der ersten Ladungsträgerlebensdauer sich vertikal in das Halbleitersubstrat (1) hinein erstreckt und teilweise einen Kantenbereich der Elektrode (4), welcher vertikal auf das Halbleitersubstrat (1) trifft, überlappt, und dass das Gebiet (10) der ersten Ladungsträgerlebensdauer ein Grenzgebiet (6) einschließt, in dem sich das stark dotierte Gebiet (2) in die schwach dotierte Schicht hinein ausbreitet, wobei das Verfahren die Bestrahlung mit einem Teilchenstrahl umfasst, um das Gebiet (10) der ersten Ladungsträgerlebensdauer zu bilden.
  10. Das Verfahren nach Anspruch 9, wobei der Teilchenstrahl von einer Oberfläche des Halbleitersubstrats (1) aus eingestrahlt wird, auf dem die Elektrode (4) gebildet wird.
  11. Das Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, wobei der Teilchenstrahl He2+-Ionen oder Protonen enthält.
  12. Das Verfahren nach Anspruch 11, wobei He2+-Ionen mit einer Dosis von 1 × 1010 cm–2 oder mehr eingestrahlt werden.
  13. Das Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 12, wobei die Ladungsträgerlebensdauer in dem Gebiet (10) der ersten Ladungsträgerlebensdauer 1/3 oder weniger der Ladungsträgerlebensdauer in dem Gebiet (11) der zweiten Ladungsträgerlebensdauer ist.
  14. Das Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 13, wobei das Halbleiterbauelement eine Diode ist, das stark dotierte Gebiet (2) eine Anodenschicht ist, und die Elektrode (4) eine Anodenelektrode ist.
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