BIPOLARTRANSISTOR MIT ISOLIERTEM GATE, AUFWEISEND ERSTE UND ZWEITE FELDSTOPPZONENBEREICHE, UND HERSTELLUNGSVERFAHREN

    公开(公告)号:DE102017128243B4

    公开(公告)日:2021-09-23

    申请号:DE102017128243

    申请日:2017-11-29

    Abstract: Verfahren zum Herstellen eines Bipolartransistors mit isoliertem Gate (1002) in einem Halbleiterkörper (100), wobei das Verfahren umfasst:Ausbilden eines ersten Feldstoppzonenbereichs (104) eines ersten Leitfähigkeitstyps auf einem Halbleitersubstrat;Ausbilden eines zweiten Feldstoppzonenbereichs (106) des ersten Leitfähigkeitstyps auf dem ersten Feldstoppzonenbereich (104); Ausbilden einer Driftzone (102) des ersten Leitfähigkeitstyps auf dem zweiten Feldstoppzonenbereich (106), wobei eine Dotierungskonzentration in der Driftzone (102) entlang einer vertikalen Ausdehnung von mehr als 30 % einer Dicke des Halbleiterkörpers (100) bei Fertigstellung des Bipolartransistors mit isoliertem Gate (1002) geringer als 1013cm-3ist; und wobeiein Festlegen der Dotierungskonzentration in dem zweiten Feldstoppzonenbereich (106) ein Festlegen eines konstanten Dotierungsprofils entlang einer vertikalen Ausdehnung des zweiten Feldstoppzonenbereichs (106) in einem Dickenbereich von 4 bis 55 µm umfasst.

    Leistungshalbleitervorrichtung mit vollständig verarmten Kanalregionen und Verfahren zum Betreiben einer Leistungshalbleitervorrichtung

    公开(公告)号:DE102016112019B4

    公开(公告)日:2020-03-12

    申请号:DE102016112019

    申请日:2016-06-30

    Abstract: Eine Leistungshalbleitervorrichtung (1), umfassend:- einen Halbleiterkörper (10), der an eine erste Lastanschlussstruktur (11) und an eine zweite Lastanschlussstruktur (12) gekoppelt ist und ausgebildet ist, einen Laststrom (15) zu führen;- eine erste Zelle (141) und eine zweite Zelle (142), die jeweils ausgebildet sind, den Laststrom (15) zu steuern, und die jeweils auf der einen Seite elektrisch mit der ersten Lastanschlussstruktur (11) verbunden sind und auf der anderen Seite elektrisch mit einer Driftregion (100) des Halbleiterkörpers (10) verbunden sind, wobei die Driftregion (100) Dotanden eines ersten Leitfähigkeitstyps umfasst;- eine erste Mesa (101), die in der ersten Zelle (141) enthalten ist, wobei die erste Mesa (101) enthält: eine erste Anschlussregion (1011), die Dotanden des ersten Leitfähigkeitstyps hat und elektrisch mit der ersten Lastanschlussstruktur (11) verbunden ist, und eine erste Kanalregion (1012), die an die Driftregion (100) gekoppelt ist;- eine zweite Mesa (102), die in der zweiten Zelle (142) enthalten ist, wobei die zweite Mesa (102) enthält: eine zweite Anschlussregion (1021), die Dotanden eines zweiten Leitfähigkeitstyps hat und elektrisch mit der ersten Lastanschlussstruktur (11) verbunden ist, und eine zweite Kanalregion (1022), die an die Driftregion (100) gekoppelt ist;- wobei jede der ersten Mesa (101) und der zweiten Mesa (102) durch eine erste Isolationsstruktur (133) in einer Richtung (X) senkrecht zu einer Richtung (Z) des Laststroms (15) innerhalb der jeweiligen Mesa (101,102) räumlich begrenzt ist und in dieser Richtung (X) eine totale Ausdehnung (DX13; DX23) von weniger als 100 nm aufweist; wobei die Leistungshalbleitervorrichtung (1) ferner eine dritte Zelle (143) umfasst, die auf der einen Seite elektrisch mit der zweiten Lastanschlussstruktur (12) verbunden ist und auf der anderen Seite elektrisch mit der Driftregion (100) verbunden ist; wobei die dritte Zelle (143) eine dritte Mesa (105) enthält, die Folgendes umfasst: eine dritte Anschlussregion (1051), die Dotanden des ersten Leitfähigkeitstyps hat und elektrisch mit der zweiten Lastanschlussstruktur (12) verbunden ist; eine dritte Kanalregion (1052), die an die Driftregion (100) gekoppelt ist; und eine dritte Steuerelektrode (135), die durch eine zweite Isolationsstruktur (134) von der dritten Mesa (105) isoliert ist.

    Leistungshalbleitervorrichtung mit vollständig verarmten Kanalregionen und Verfahren zum Betreiben einer Leistungshalbleitervorrichtung

    公开(公告)号:DE102016112017B4

    公开(公告)日:2020-03-12

    申请号:DE102016112017

    申请日:2016-06-30

    Abstract: Eine Leistungshalbleitervorrichtung (1), umfassend:- einen Halbleiterkörper (10), der an eine erste Lastanschlussstruktur (11) und an eine zweite Lastanschlussstruktur (12) gekoppelt ist und ausgebildet ist, einen Laststrom (15) zu führen;- eine erste Zelle (141) und eine zweite Zelle (142), die jeweils ausgebildet sind, den Laststrom (15) zu steuern, und die jeweils auf der einen Seite elektrisch mit der ersten Lastanschlussstruktur (11) verbunden sind und auf der anderen Seite elektrisch mit einer Driftregion (100) des Halbleiterkörpers (10) verbunden sind, wobei die Driftregion (100) Dotanden eines ersten Leitfähigkeitstyps umfasst;- eine erste Mesa (101), die in der ersten Zelle (141) enthalten ist, wobei die erste Mesa (101) enthält: eine erste Anschlussregion (1011), die Dotanden des ersten Leitfähigkeitstyps hat und elektrisch mit der ersten Lastanschlussstruktur (11) verbunden ist, und eine erste Kanalregion (1012), die an die Driftregion (100) gekoppelt ist;- eine zweite Mesa (102), die in der zweiten Zelle (142) enthalten ist, wobei die zweite Mesa (102) enthält: eine zweite Anschlussregion (1021), die Dotanden eines zweiten Leitfähigkeitstyps hat und elektrisch mit der ersten Lastanschlussstruktur (11) verbunden ist, und eine zweite Kanalregion (1022), die an die Driftregion (100) gekoppelt ist;- wobei jede der ersten Mesa (101) und der zweiten Mesa (102) durch eine Isolationsstruktur (133) in einer Richtung (X) senkrecht zu einer Richtung (Z) des Laststroms (15) innerhalb der jeweiligen Mesa (101,102) räumlich begrenzt ist und in dieser Richtung (X) eine totale Ausdehnung (DX13; DX23) von weniger als 100 nm aufweist; wobei:- die erste Zelle (141) ausgebildet ist, innerhalb der ersten Kanalregion (1012) einen Inversionskanal zu induzieren und wobei die zweite Zelle (142) ausgebildet ist, innerhalb der zweiten Kanalregion (1022) einen Akkumulationskanal zu induzieren, wobei die Abschaltspannung des Akkumulationskanals größer als die Abschaltspannung des Inversionskanals ist.

    Leistungshalbleitervorrichtung mit vollständig verarmten Kanalregionen

    公开(公告)号:DE102016112017A1

    公开(公告)日:2018-01-04

    申请号:DE102016112017

    申请日:2016-06-30

    Abstract: Eine Leistungshalbleitervorrichtung (1) umfasst: einen Halbleiterkörper (10), der an eine erste Lastanschlussstruktur (11) und an eine zweite Lastanschlussstruktur (12) gekoppelt ist und ausgebildet ist, einen Laststrom (15) zu führen; eine erste Zelle (141) und eine zweite Zelle (142), die jeweils ausgebildet sind, den Laststrom (15) zu steuern und die jeweils auf der einen Seite elektrisch mit der ersten Lastanschlussstruktur (11) verbunden sind und auf der anderen Seite elektrisch mit einer Driftregion (100) des Halbleiterkörpers (10) verbunden sind, wobei die Driftregion (100) Dotanden eines ersten Leitfähigkeitstyps umfasst; eine erste Mesa (101), die in der ersten Zelle (141) enthalten ist, wobei die erste Mesa (101) enthält: eine erste Anschlussregion (1011), die Dotanden des ersten Leitfähigkeitstyps hat und elektrisch mit der ersten Lastanschlussstruktur (11) verbunden ist, und eine erste Kanalregion (1012), die an die Driftregion (100) gekoppelt ist; eine zweite Mesa (102), die in der zweiten Zelle (142) enthalten ist, wobei die zweite Mesa (102) enthält: eine zweite Anschlussregion (1021), die Dotanden eines zweiten Leitfähigkeitstyps hat und elektrisch mit der ersten Lastanschlussstruktur (11) verbunden ist, und eine zweite Kanalregion (1022), die an die Driftregion (100) gekoppelt ist; wobei jede der ersten Mesa (101) und der zweiten Mesa (102) durch eine Isolationsstruktur (133) in einer Richtung (X) senkrecht zu einer Richtung (Z) des Laststroms (15) innerhalb der jeweiligen Mesa (101, 102) räumlich begrenzt ist und in dieser Richtung (X) eine totale Ausdehnung (DX13; DX23) von weniger als 100 nm aufweist. Die erste Zelle (141) ist ausgebildet, innerhalb der ersten Kanalregion (1012) einen Inversionskanal zu induzieren, und die zweite Zelle (142) ist ausgebildet ist, innerhalb der zweiten Kanalregion (1022) einen Akkumulationskanal zu induzieren, wobei die Abschaltspannung des Akkumulationskanals größer als die Abschaltspannung des Inversionskanals ist.

    RC-IGBT mit einem IGBT-Bereich und einem Diodenbereich und Verfahren zur Herstellung eines RC-IGBT

    公开(公告)号:DE102019125007B4

    公开(公告)日:2022-06-30

    申请号:DE102019125007

    申请日:2019-09-17

    Abstract: RC-IGBT (1) umfassend:- ein aktives Gebiet (1-2) mit einem IGBT-Bereich (1-21), einem Diodenbereich (1-22) und einem Übergangsbereich (1-23) zwischen dem IGBT-Bereich (1-21) und dem Diodenbereich (1-22), wobei der IGBT-Bereich (1-21) und der Diodenbereich (1-22) aus entgegengesetzten Lateralrichtungen an den Übergangsbereich (1-23) angrenzen;- ein das aktive Gebiet (1-2) umgebendes Randabschlussgebiet (1-3);- einen Halbleiterkörper (10) mit einer Vorderseite (110) und einer Rückseite (120), wobei eine Dicke (d) des Halbleiterkörpers (10) als die Distanz entlang einer Vertikalrichtung (Z) zwischen der Vorderseite (110) und der Rückseite (120) definiert ist, wobei eine gesamte Lateralerstreckung (TLE) des Übergangsbereichs (1-23) zumindest 30 % der Halbleiterkörperdicke (d) beträgt;- mehrere Gräben (14, 15, 16), die jeweils im IGBT-Bereich (1-21), im Diodenbereich (1-22) und im Übergangsbereich (1-23) angeordnet sind, wobei sich jeder Graben (14, 15, 16) von der Vorderseite (110) entlang der Vertikalrichtung (Z) in den Halbleiterkörper (10) erstreckt und eine durch einen Grabenisolator (142, 152, 162) vom Halbleiterkörper isolierte Grabenelektrode (141, 151, 161) umfasst, wobei zwei benachbarte Gräben einen betreffenden Mesa-Abschnitt (17) im Halbleiterkörper (10) definieren;- einen ersten Lastanschluss (11) an der Halbleiterkörpervorderseite (110) und einen zweiten Lastanschluss (12) an der Halbleiterkörperrückseite (120), wobeioder IGBT-Bereich (1-21) zum Leiten eines Vorwärtslaststroms zwischen dem ersten Lastanschluss (11) und dem zweiten Lastanschluss (12) ausgelegt ist; undoder Diodenbereich (1-22) zum Leiten eines Rückwärtslaststroms zwischen dem ersten Lastanschluss (11) und dem zweiten Lastanschluss (12) ausgelegt ist;- einen Steueranschluss (13) zum Steuern des Vorwärtslaststroms, wobei im IGBT-Bereich (1-21) die mittlere Dichte von elektrisch mit dem Steueranschluss (13) verbundenen Grabenelektroden (141) zumindest doppelt so groß ist wie die mittlere Dichte von mit dem Steueranschluss (13) verbundenen Grabenelektroden (141) im Übergangsbereich (1-23),- ein im Halbleiterkörper (10) ausgebildetes und sich jeweils in den IGBT-Bereich (1-21), den Diodenbereich (1-22) und den Übergangsbereich (1-23) erstreckendes Driftgebiet (100) eines ersten Leitfähigkeitstyps;- ein in den Mesa-Abschnitten des Halbleiterkörpers (10) ausgebildetes und sich jeweils in den IGBT-Bereich (1-21), den Diodenbereich (1-22) und den Übergangsbereich (1-23) erstreckendes Bodygebiet (102) eines zweiten Leitfähigkeitstyps, wobei zumindest Abschnitte des Bodygebiets (102) elektrisch mit dem ersten Lastanschluss (11) verbunden sind, und wobei das Bodygebiet (102) pn-Übergänge mit Teilbereichen der Mesa-Abschnitte (17) des ersten Leitfähigkeitstyps zumindest im Übergangsbereich (1-23) ausbildet;wobei:◯ zumindest im Übergangsbereich (1-23) zumindest in Abschnitten der Mesa-Teilabschnitte ein Sperrgebiet (107) der ersten Leitfähigkeit angeordnet ist, das eine Spitzen-Dotierstoffkonzentration aufweist, die zumindest 100-mal größer ist als eine mittlere Dotierstoffkonzentration des Driftgebiets (100), und◯ die mittlere Dotierstoffdosis der Mesa-Teilabschnitte im Übergangsbereich (1-23) um zumindest einen Faktor 1,2 höher als die mittlere Dotierstoffdosis von Mesa-Teilabschnitten im Diodenbereich (1-22) ist.

    Leistungshalbleitertransistor mit einer vollständig verarmten Kanalregion

    公开(公告)号:DE102015117994B4

    公开(公告)日:2018-07-12

    申请号:DE102015117994

    申请日:2015-10-22

    Abstract: Leistungshalbleitertransistor (1), der einen mit einem ersten Lastanschluss (11) gekoppelten Halbleiterkörper (10) umfasst, wobei der Transistor (1) zudem Folgendes aufweist:- eine Halbleiter-Drift-Region (100), die im Halbleiterkörper (10) umfasst ist und Dotierstoffe eines ersten Leitfähigkeitstyps aufweist;- einen ersten Graben (13-1), der sich entlang einer vertikalen Richtung (Z) in den Halbleiterkörper (10) erstreckt, wobei der erste Graben (13-1) eine erste Steuerelektrode (131-1) aufweist, die durch einen ersten Isolator (132-1) vom Halbleiterkörper (10) elektrisch isoliert ist, wobei der erste Graben (13-1) durch zwei erste Grabenseitenwände (133-1) seitlich begrenzt und durch einen ersten Grabenboden (134-1) vertikal begrenzt ist;- eine erste Source-Region (101-1), die zu einer der ersten Grabenseitenwände (133-1) seitlich angrenzend angeordnet und mit dem ersten Lastanschluss (11) elektrisch verbunden ist;- eine erste Halbleiterkanalregion (102-1), die vom Halbleiterkörper (10) umfasst und zu derselben ersten Grabenseitenwand (133-1) wie die erste Source-Region (101-1) seitlich angrenzend angeordnet ist, wobei die erste Halbleiterkanalregion (102-1) Dotierstoffe eines zweiten Leitfähigkeitstyps aufweist und die erste Source-Region (101-1) von der Drift-Region (100) isoliert;- einen zweiten Graben (13-2), der sich entlang der vertikalen Richtung (Z) in den Halbleiterkörper (10) erstreckt, wobei der zweite Graben (13-2) durch zwei zweite Grabenseitenwände (133-2) seitlich begrenzt und durch einen zweiten Grabenboden (134-2) vertikal begrenzt ist; und- eine zusammenhängende Führungszone (103) vom zweiten Leitfähigkeitstyp, die mit dem ersten Lastanschluss (11) elektrisch verbunden ist und sich von diesem ausgehend tiefer als der erste Grabenboden (134-1) in den Halbleiterkörper (10) erstreckt, wobei die Führungszone (103) von der ersten Halbleiterkanalregion (102-1) getrennt und zu jeder der anderen der zwei ersten Grabenseitenwände (133-1) und einer der zweiten Grabenseitenwände (133-2) angrenzend angeordnet ist, wobei sich die Führungszone (103) in einem tiefer als der erste Grabenboden (134-1) angeordneten Abschnitt (1033) seitlich zur ersten Halbleiterkanalregion (102-1) erstreckt, und wobei der Abschnitt (1033) und der erste Grabenboden (134-1) einen gemeinsamen seitlichen Ausdehnungsbereich aufweisen, der zumindest 50% der Gesamtausdehnung des ersten Grabenbodens (134-1) entlang einer ersten seitlichen Richtung (X) beträgt.

    Leistungshalbleitervorrichtung mit vollständig verarmten Kanalregionen

    公开(公告)号:DE102016112018A1

    公开(公告)日:2018-01-04

    申请号:DE102016112018

    申请日:2016-06-30

    Abstract: Eine Leistungshalbleitervorrichtung (1) umfasst: einen Halbleiterkörper (10), der an eine erste Lastanschlussstruktur (11) und an eine zweite Lastanschlussstruktur (12) gekoppelt ist; ein aktives Zellenfeld (16), das in dem Halbleiterkörper (10) verwirklicht ist und das ausgebildet ist, einen Laststrom (15) zu leiten, wobei das aktive Zellenfeld (16) von einer Randabschlusszone (18) umgeben ist; eine Vielzahl von ersten Zellen (141) und eine Vielzahl von zweiten Zellen (142), die in dem aktiven Zellenfeld (16) vorgesehen sind, und die jeweils ausgebildet sind, den Laststrom (15) zu steuern, und die jeweils auf der einen Seite mit der ersten Lastanschlussstruktur (11) elektrisch verbunden sind und auf der anderen Seite mit einer Driftregion (100) des Halbleiterkörpers (10) elektrisch verbunden sind, wobei die Driftregion (100) Dotanden eines ersten Leitfähigkeitstyps umfasst; wobei jede erste Zelle (141) eine erste Mesa (101) umfasst, wobei die erste Mesa (101) enthält: eine erste Anschlussregion (1011), die Dotanden des ersten Leitfähigkeitstyps hat und elektrisch mit der ersten Lastanschlussstruktur (11) verbunden ist, und eine erste Kanalregion (1012), die an die Driftregion (100) gekoppelt ist; wobei jede zweite Zelle (142) eine zweite Mesa (102) umfasst, wobei die zweite Mesa (102) enthält: eine zweite Anschlussregion (1021), die Dotanden des zweiten Leitfähigkeitstyps hat und elektrisch mit der ersten Lastanschlussstruktur (11) verbunden ist, und eine zweite Kanalregion (1022), die an die Driftregion (100) gekoppelt ist; wobei jede erste Mesa (101) und jede zweite Mesa (102) in einer Richtung (X) senkrecht zu einer Richtung (Z) des Laststroms (15) innerhalb der jeweiligen Mesa (101, 102) durch eine Isolationsstruktur (133) räumlich begrenzt ist und in dieser Richtung (X) eine totale Ausdehnung (DX13; DX23) von weniger als 100 nm aufweist. Das aktive Zellenfeld (16) ist von einer Ableitungsregion (104) umgeben, welche zwischen dem aktiven Zellenfeld (16) und der Randabschlusszone (18) angeordnet ist, wobei die Ableitungsregion (104) Dotanden des zweiten Leitfähigkeitstyps hat und elektrisch mit der ersten Lastanschlussstruktur (11) verbunden ist.

    Leistungshalbleiter mit vollständig verarmten Kanalregionen

    公开(公告)号:DE102016112016A1

    公开(公告)日:2018-01-04

    申请号:DE102016112016

    申请日:2016-06-30

    Abstract: Eine Leistungshalbleitervorrichtung (1) umfasst einen Halbleiterkörper (10), der an eine erste Lastanschlussstruktur (11) und an eine zweite Lastanschlussstruktur (12) gekoppelt ist; ein aktives Zellenfeld (16), das in dem Halbleiterkörper (10) verwirklicht ist und das ausgebildet ist, einen Laststrom (15) zu leiten; eine Vielzahl von ersten Zellen (141) und eine Vielzahl von zweiten Zellen (142), die in dem aktiven Zellenfeld (16) vorgesehen sind, und die jeweils auf der einen Seite mit der ersten Lastanschlussstruktur (11) elektrisch verbunden sind und auf der anderen Seite mit einer Driftregion (100) des Halbleiterkörpers (10) elektrisch verbunden sind, wobei die Driftregion (100) Dotanden eines ersten Leitfähigkeitstyps umfasst. Jede erste Zelle (141) umfasst eine erste Mesa (101), wobei die erste Mesa (101) enthält: eine erste Anschlussregion (1011), die Dotanden des ersten Leitfähigkeitstyps hat und elektrisch mit der ersten Lastanschlussstruktur (11) verbunden ist, und eine erste Kanalregion (1012), die an die Driftregion (100) gekoppelt ist. Jede zweite Zelle (142) umfasst eine zweite Mesa (102), wobei die zweite Mesa (102) enthält: eine zweite Anschlussregion (1021), die Dotanden eines zweiten Leitfähigkeitstyps hat und elektrisch mit der ersten Lastanschlussstruktur (11) verbunden ist, und eine zweite Kanalregion (1022), die an die Driftregion (100) gekoppelt ist. Jede erste Mesa (101) und jede zweite Mesa (102) ist in einer Richtung (X) senkrecht zu einer Richtung (Z) des Laststroms (15) innerhalb der jeweiligen Mesa (101, 102) durch eine Isolationsstruktur (133) räumlich begrenzt und weist in dieser Richtung (X) eine totale Ausdehnung (DX13; DX23) von weniger als 100 nm auf. Für wenigstens 50 % der totalen Fläche des aktiven Zellenfelds (16) beträgt die Anzahl der zweiten Zellen (142) wenigstens 1,2 mal die Anzahl der ersten Zellen (141).

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