DE102016109774B4

DE102016109774B4 - Halbleiterbauelemente und Verfahren zum Bilden eines Halbleiterbauelements

Info

Publication number: DE102016109774B4
Application number: DE102016109774.8A
Authority: DE
Inventors: Armin Willmeroth
Original assignee: Infineon Technologies Austria AG
Current assignee: Infineon Technologies Austria AG
Priority date: 2016-05-27
Filing date: 2016-05-27
Publication date: 2018-02-08
Anticipated expiration: 2036-05-28
Also published as: US20170345893A1; DE102016109774A1; US10276655B2

Abstract

Ein Halbleiterbauelement umfasst eine Mehrzahl von Kompensationsregionen, die in einem Halbleitersubstrat angeordnet sind. Die Kompensationsregionen der Mehrzahl von Kompensationsregionen weisen einen ersten Leitfähigkeitstyp auf. Das Halbleiterbauelement umfasst eine Mehrzahl von Drift-Region-Abschnitten einer Drift-Region einer vertikalen elektrischen Elementanordnung. Die Drift-Region weist einen zweiten Leitfähigkeitstyp auf. Drift-Region-Abschnitte der Mehrzahl von Drift-Region-Abschnitten und Kompensationsregionen der Mehrzahl von Kompensationsregionen sind abwechselnd angeordnet. Zumindest Abschnitte einer Grenze einer Verarmungsregion, die in einem statischen Sperrzustand der vertikalen elektrischen Elementanordnung auftritt, befinden sich innerhalb der Drift-Region-Abschnitte in einer Tiefe von weniger als einer Tiefe von zumindest einer Teilmenge der Kompensationsregionen der Mehrzahl von Kompensationsregionen. Jede Kompensationsregion von zumindest der Teilmenge von Kompensationsregionen umfasst einen Pufferkompensationsregionsabschnitt und einen oberen Kompensationsregionsabschnitt, der sich näher an einer Vorderseitenoberfläche des Halbleitersubstrats befindet als der Pufferkompensationsregionsabschnitt, wobei sich die Pufferkompensationsregionsabschnitte vertikal von einem Boden der Kompensationsregionen zu zumindest einem Niveau eines Abschnitts der Grenze der Verarmungsregion, der am nächsten zu einer Vorderseitenoberfläche des Halbleitersubstrats ist, zwischen zwei benachbarten Kompensationsregionen der Teilmenge von Kompensationsregionen erstrecken. Eine Dotierungskonzentration innerhalb der Pufferkompensationsregionsabschnitte ist geringer als 80% einer Dotierungskonzentration innerhalb der oberen Kompensationsregionsabschnitte.

Description

Technisches Gebiet
Ausführungsbeispiele beziehen sich auf Konzepte für Superübergang-(Superjunction-) oder Kompensations-Bauelementen und insbesondere auf Halbleiterbauelemente und Verfahren zum Bilden von Halbleiterbauelementen.
Hintergrund
Ein Erreichen eines geringen Einschaltwiderstandes ist bei der Entwicklung effizienter und hochsperrender Leistungstransistoren erwünscht. Zum Beispiel führt der Einschaltwiderstand zu einem Verlust, der durch eine Last auf dem Transistor entstanden ist. Das Vorhandensein eines reduzierten Einschaltwiderstandes ermöglicht die Verwendung solcher Transistoren bei Hochlastszenarien, da ein Verlust aufgrund des Einschaltwiderstandes reduziert wird.
Die Druckschrift DE 10 2013 112 831 A1 beschreibt ein Ladungskompensations-Halbleiterbauelement mit Kompensationsgebieten und einer Drift- oder Pufferschicht, angeordnet lateral zwischen den Kompensationsgebieten, wobei eine maximale Dotierungs-Konzentration in der Pufferschicht höher ist als eine maximale Dotierungs-Konzentration in der Driftschicht bei einer gleichbleibenden Dotierungskonzentration in den Kompensationsgebieten.
Ferner beschreibt die Druckschrift DE 10 2014 101 847 A1 zeigt eine Super-Junction-Halbleitervorrichtung mit einer nominalen Durchbruchspannung in einem Zellbereich, wobei eine Kompensations-Schieflage zwischen Kompensationsgebieten und Driftgebieten sich vertikal von einer p-lastigkeit zu einer n-lastigkeit verschiebt.
Die Druckschrift US 2006/0284248 A1 beschreibt ein Halbleiterbauelement und ein Fertigungsverfahren für ein Halbleiterbauelement mit Superjunction-Kompensationsregionen, die in einem ersten vertikalen Abschnitt eine andere Geometrie aufweisen als in einem zweiten vertikalen Abschnitt.
Zusammenfassung
Es kann eine Bedarf bestehen zum Bereitstellen eines verbesserten Konzeptes für Halbleiterbauelemente, das eine Reduzierung des Einschaltwiderstandes ermöglicht.
Ein solcher Bedarf kann durch den Gegenstand der Ansprüche erfüllt sein.
Einige Ausführungsbeispiele beziehen sich auf ein Halbleiterbauelement, umfassend eine Mehrzahl von Kompensationsregionen, die in einem Halbleitersubstrat angeordnet sind. Die Kompensationsregionen der Mehrzahl von Kompensationsregionen weisen einen ersten Leitfähigkeitstyp auf. Das Halbleiterbauelement umfasst ferner eine Mehrzahl von Drift-Region-Abschnitten einer Drift-Region einer vertikalen elektrischen Elementanordnung. Die Drift-Region weist einen zweiten Leitfähigkeitstyp auf. Drift-Region-Abschnitte der Mehrzahl von Drift-Region-Abschnitten und Kompensationsregionen der Mehrzahl von Kompensationsregionen sind abwechselnd angeordnet. Zumindest Abschnitte einer Grenze einer Verarmungsregion, die in einem statischen Sperrzustand der vertikalen elektrischen Elementanordnung auftritt, befinden sich innerhalb der Drift-Region-Abschnitte in einer Tiefe von weniger als einer Tiefe von zumindest einer Teilmenge der Kompensationsregionen der Mehrzahl von Kompensationsregionen.
Einige Ausführungsbeispiele beziehen sich auf ein Halbleiterbauelement, umfassend eine Mehrzahl von Kompensationsregionen, die in einem Halbleitersubstrat angeordnet sind. Die Kompensationsregionen der Mehrzahl von Kompensationsregionen weisen einen ersten Leitfähigkeitstyp auf. Das Halbleiterbauelement umfasst ferner eine Mehrzahl von Drift-Region-Abschnitten einer Drift-Region einer vertikalen elektrischen Elementanordnung. Die Drift-Region weist einen zweiten Leitfähigkeitstyp auf. Drift-Region-Abschnitte der Mehrzahl von Drift-Region-Abschnitten und Kompensationsregionen der Mehrzahl von Kompensationsregionen sind abwechselnd angeordnet. Zumindest zwei Kompensationsregionen der Mehrzahl von Kompensationsregionen umfassen einen oberen Kompensationsregionsab schnitt und einen Pufferkompensationsregionsab schnitt. Die Drift-Region umfasst einen Puffer-Abschnitt, der sich lateral zwischen den Pufferkompensationsregionsabschnitten der zwei Kompensationsregionen befindet. Eine Hälfte einer lateral summierten Anzahl von Dotierstoffen der Pufferkompensationsregionsabschnitte der zwei Kompensationsregionen ist geringer als 80% einer lateral summierten Anzahl von Dotierstoffen des Puffer-Abschnitts.
Einige Ausführungsbeispiele beziehen sich auf ein Verfahren zum Bilden eines Halbleiterbauelements, wobei das Verfahren ein Bilden einer Mehrzahl von Kompensationsregionen, die in einem Halbleitersubstrat angeordnet sind, umfasst. Die Kompensationsregionen der Mehrzahl von Kompensationsregionen weisen einen ersten Leitfähigkeitstyp auf. Eine Mehrzahl von Drift-Region-Abschnitten einer Drift-Region einer vertikalen elektrischen Elementanordnung ist in dem Halbleitersubstrat angeordnet. Die Drift-Region weist einen zweiten Leitfähigkeitstyp auf. Drift-Region-Abschnitte der Mehrzahl von Drift-Region-Abschnitten und Kompensationsregionen der Mehrzahl von Kompensationsregionen sind abwechselnd angeordnet. Zumindest Abschnitte einer Grenze einer Verarmungsregion, die in einem statischen Sperrzustand der vertikalen elektrischen Elementanordnung auftritt, befinden sich innerhalb der Drift-Region-Abschnitte in einer Tiefe von weniger als einer Tiefe von zumindest einer Teilmenge der Kompensationsregionen der Mehrzahl von Kompensationsregionen.
Kurze Beschreibung der Figuren
Einige Ausführungsbeispiele von Vorrichtungen und/oder Verfahren werden nachfolgend nur beispielhaft und Bezug nehmend auf die beiliegenden Figuren beschrieben, in denen
1 einen schematischen Querschnitt eines Halbleiterbauelements zeigt;
2 einen schematischen Querschnitt eines Halbleiterbauelements zeigt, das obere Kompensationsregionsabschnitte und Pufferkompensationsregionsabschnitte umfasst;
3 einen schematischen Querschnitt eines Halbleiterbauelements zeigt, das einen Pufferschichtabschnitt umfasst;
4 einen schematischen Querschnitt eines Halbleiterbauelements zeigt, das Kompensationsregionen von variierender Länge umfasst;
5 einen schematischen Querschnitt eines Halbleiterbauelements zeigt, das obere Kompensationsregionsabschnitte und Pufferkompensationsregionsabschnitte mit einer unterschiedlichen Periodizität als die oberen Kompensationsschichtabschnitte umfasst;
6 einen schematischen Querschnitt eines Halbleiterbauelements zeigt, das Pufferkompensationsregionsabschnitte mit erstem und zweitem Teilabschnitt umfasst;
7 einen Querschnitt eines Halbleiterbauelements zeigt, der eine Grenze einer Verarmungsregion und einen p-n-Übergang des Halbleiterbauelements darstellt;
8a; b Profile von elektrischen Feldern von unterschiedlichen Halbleiterbauelementen zeigen;
9 einen schematischen Querschnitt eines Halbleiterbauelements zeigt;
10 ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Bilden eines Halbleiterbauelements zeigt;
11 ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Bilden eines anderen Halbleiterbauelements zeigt;
12 ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Bilden eines Halbleiterbauelements zeigt; und
13 ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Bilden eines Halbleiterbauelements zeigt.
Detaillierte Beschreibung
Verschiedene Beispiele werden nun ausführlicher Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben, in denen einige Ausführungsbeispiele dargestellt sind. In den Figuren kann die Dicke der Linien, Schichten und/oder Regionen der Klarheit halber übertrieben sein.
In der gesamten Beschreibung der Figuren beziehen sich gleiche Ziffern auf gleiche Elemente.
Es versteht sich, dass, wenn ein Element als mit einem anderen Element „verbunden” oder „gekoppelt” bezeichnet wird, es direkt mit dem anderen Element verbunden oder gekoppelt sein kann oder Zwischenelemente vorhanden sein können. Wenn im Gegensatz ein Element als „direkt” mit einem anderen Element „verbunden” oder „gekoppelt” bezeichnet wird, sind keine Zwischenelemente vorhanden. Sonstige zum Beschreiben des Verhältnisses zwischen Elementen benutzte Ausdrücke sollen auf gleichartige Weise ausgelegt werden (z. B. „zwischen” gegenüber „direkt zwischen”, „benachbart” gegenüber „direkt benachbart” etc.).
Die hier verwendete Terminologie bezweckt nur das Beschreiben bestimmter Ausführungsbeispiele und soll nicht begrenzend für Ausführungsbeispiele sein. Nach hiesigem Gebrauch sollen die Singularformen „ein, eine” und „das, der, die” auch die Pluralformen umfassen, sofern aus dem Zusammenhang nicht eindeutig etwas anderes hervorgeht. Es versteht sich weiterhin, dass die Begriffe „umfasst”, „umfassend”, „aufweist” und/oder „aufweisend” bei hiesigem Gebrauch das Vorhandensein angegebener Merkmale, Ganzzahlen, Schritte, Operationen, Elemente und/oder Komponenten angeben, aber nicht das Vorhandensein oder die Zufügung eines oder mehrerer anderer Merkmale, Ganzzahlen, Schritte, Operationen, Elemente, Komponenten und/oder Gruppen derselben ausschließen.
Sofern nicht anderweitig definiert besitzen alle hier benutzten Begriffe (einschließlich technischer und wissenschaftlicher Begriffe) die gleiche Bedeutung wie sie gewöhnlich von einem Durchschnittsfachmann auf dem Gebiet verstanden wird, zu dem Ausführungsbeispiele gehören. Weiterhin versteht es sich, dass Begriffe, die z. B. in gewöhnlich benutzten Wörterbüchern Definierten, als eine Bedeutung besitzend ausgelegt werden sollen, die ihrer Bedeutung im Zusammenhang der entsprechenden Technik entspricht. Sollte die vorliegende Offenbarung einem Ausdruck jedoch eine bestimmte Bedeutung geben, die von einer Bedeutung abweicht, wie sie ein Durchschnittsfachmann üblicherweise versteht, soll diese Bedeutung in dem spezifischen Kontext, in dem diese Definition hier gegeben ist, berücksichtigt werden.
Ein bedeutender Parameter für einen effizienten hochsperrenden Leistungstransistor ist der möglichst niedrige spezifische Einschaltwiderstand R_on·A. Es gibt zahlreiche Parameter, die die dynamischen Charakteristika verbessern können, insbesondere diejenigen, die die Ausgangs- und Rückwirkungskapazitäten optimieren. Gleichwohl ist der Einschaltwiderstand weiterhin einer der wichtigsten Parameter.
Bereiche, die nennenswert zu dem Einschaltwiderstand beitragen, können zum Beispiel die Sperrschicht-Feldeffekttransistor-(JFET; JFET = Junction Field Effect Transistor)Region (der Bereich zwischen den Body-Bereichen), der tatsächliche Superübergang(Superjunction-; SJ-)Bereich und die Puffer-Region sein. Im Fall eines hochsperrenden Transistors leisten Kontaktbereiche, Kanalbereich und Substrat möglicherweise nur geringe Beiträge zu dem R_on·A.
Die Puffer-Region kann wichtig sein für die Robustheit der Transistoren im Fall von kosmischen Strahlungsereignissen und im Fall von Überlastbetrieb bei gleichzeitiger Aufrechterhaltung von Hochstrom- und Hochspannungspegeln. Bei einigen SJ-Transistoren trägt der Einschaltwiderstand der Puffer-Region zum Beispiel einen beträchtlichen Teil des Gesamteinschaltwiderstandes bei.
Zum Beispiel kann sich der Einschaltwiderstand-Anteil in der Puffer-Region auf 20% bis 30% des Gesamteinschaltwiderstandes belaufen.
Um die Transistoren weiter zu entwickeln, können Breite und Distanz (jeweils in lateraler Richtung) der Kompensationsbereiche reduziert („Shrink” (Verkleinerung)) werden, und gleichzeitig kann der Dotierungspegel der p- und n-Kompensationsbereiche erhöht werden. Auf diese Weise kann die Leitfähigkeit der Kompensationsregion bei Aufrechterhaltung des Sperrvermögens erhöht werden.
Die Puffer-Region, die unvermeidbar sein kann (zum Herstellen robuster Transistoren), kann aber möglicherweise auf diese Weise nicht optimiert werden. Zum Beispiel kann der Anteil der Puffer-Region am Gesamtwiderstand mit jedem Shrink zunehmen. Zum Beispiel kann der Einschaltwiderstand nicht unter den Widerstand der Puffer-Region abgesenkt werden, was der Weiterentwicklung von SJ-Transistoren Grenzen setzen kann. Es kann wünschenswert sein, den Widerstand der Puffer-Region zu reduzieren.
1 zeigt einen schematischen Querschnitt eines Halbleiterbauelements 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Das Halbleiterbauelement 100 umfasst eine Mehrzahl von Kompensationsregionen 110, die in einem Halbleitersubstrat 102 angeordnet sind. Die Kompensationsregionen 110 der Mehrzahl von Kompensationsregionen 110 weisen einen ersten Leitfähigkeitstyp auf. Das Halbleiterbauelement 100 umfasst ferner eine Mehrzahl von Drift-Region-Abschnitten 120 einer Drift-Region einer vertikalen elektrischen Elementanordnung. Die Drift-Region weist einen zweiten Leitfähigkeitstyp auf. Drift-Region-Abschnitte 120 der Mehrzahl von Drift-Region-Abschnitten 120 und Kompensationsregionen 110 der Mehrzahl von Kompensationsregionen 110 sind abwechselnd angeordnet. Zumindest Abschnitte einer Grenze 104 einer Verarmungsregion, die in einem statischen Sperrzustand (z. B. unter Anwendung der maximalen Sperrspannung, nicht nur 20% dieser Spannung) der vertikalen elektrischen Elementanordnung auftritt, befinden sich innerhalb der Drift-Region-Abschnitte 120 in einer Tiefe von weniger als einer Tiefe von zumindest einer Teilmenge der Kompensationsregionen 110 der Mehrzahl von Kompensationsregionen 110.
Eine Pufferschicht (die sich zwischen Kompensationsregionen und dem hoch dotierten Substrat befindet) kann mit zusätzlichen Kompensationsregionen gebildet werden. Ein Überschuss an n-Dotierung (z. B. der zweite Leitfähigkeitstyp) kann im Vergleich zu Pufferschichten anderer Bauelemente unverändert bleiben.
Abschnitte der Grenze der Verarmungsregion, die in einem statischen Sperrzustand auftritt, können sich in einer geringeren Tiefe als der Tiefe von Kompensationsregionen befinden aufgrund einer nur teilweisen Kompensation der Drift-Region-Abschnitte an einer Bodenregion der Kompensationsregionen. Auf diese Weise wird ein Teil der Drift-Region-Abschnitte an dem Bodenabschnitt der Kompensationsregionen in dem Sperrzustand nicht verarmt und kann als Puffer-Region effektiv sein, obwohl die Dotierungskonzentration innerhalb dieser Region zum Beispiel erhöht wird. Daher kann der Einschaltwiderstand der vertikalen elektrischen Elementanordnung reduziert sein, während die Robustheit des Halbleiterbauelements hoch sein kann.
In dem Sperrzustand der vertikalen elektrischen Elementanordnung entsteht eine große Verarmungsregion aufgrund der abwechselnden Anordnung von n- und p-dotierten Regionen. Eine Grenze 104 der Verarmungsregion entsteht in der Nähe der Bodenregionen der Kompensationsregionen 110. Ein Verlauf der Grenze 110 der Verarmungsregion hängt von einer Dotierungskonzentrationsverteilung innerhalb der Kompensationsregionen 110 und innerhalb der Drift-Region ab. Zum Beispiel verläuft die Grenze 104 der Verarmungsregion in einer größeren Tiefe als eine Tiefe der Kompensationsregionen 110 unter den Kompensationsregionen 110 und läuft bis zu einer Tiefe von weniger als der Tiefe von zumindest einer Teilmenge der Kompensationsregionen 110. Die Grenze 104 der Verarmungsregion kann sich innerhalb der Drift-Region befinden und kann ein welliges oder wellenähnliches Profil in einer lateralen Richtung aufweisen. Zum Beispiel können sich die Abschnitte der Grenze der Verarmungsregion, die am nächsten zu der Vorderseitenoberfläche des Halbleitersubstrats 102 sind, zwischen zwei benachbarten Kompensationsregionen der Teilmenge von Kompensationsregionen befinden.
In dem Sperrzustand der vertikalen elektrischen Elementanordnung tritt eine durch die vertikale elektrische Elementanordnung zu sperrende, maximale Betriebsspannung an der vertikalen elektrischen Elementanordnung auf. Im Gegensatz dazu tritt ein sehr geringer Spannungsabfall über die vertikale elektrische Elementanordnung in einem Ein-Zustand der vertikalen elektrischen Elementanordnung aufgrund des geringen Einschaltwiderstandes der vertikalen elektrischen Elementanordnung auf. Ein Stromfluss durch die vertikale elektrische Elementanordnung in dem Ein-Zustand ist um Größenordnungen (z. B. mehr als 3, 4 oder 5 Größenordnungen) höher als ein Leckstrom in dem Sperrzustand. Zum Beispiel ist der Sperrzustand ein statischer Sperrzustand, wenn die maximale Betriebsspannung an die vertikale elektrische Elementanordnung für mehr als 1 ms (oder mehr als 10 ms oder mehr als 100 ms) angelegt wird. Im Gegensatz dazu tritt ein dynamischer Sperrzustand auf, wenn die vertikale elektrische Elementanordnung schnell geschaltet wird.
Die Teilmenge der Kompensationsregionen 110 kann zum Beispiel jede zweite (z. B. 4 oder 5), jede dritte oder jede n-te Kompensationsregion (wobei n eine Ganzzahl ist) der Mehrzahl von Kompensationsregionen umfassen und/oder kann die Kompensationsregionen umfassen, die sich innerhalb einer Zellregion des Halbleitersubstrats 102 des Halbleiterbauelements 100 befinden. Zumindest die Teilmenge der Kompensationsregionen 110 weist eine Tiefe von mehr als der Tiefe von Abschnitten einer Grenze einer Verarmungsregion auf. Alternativ weisen alle Kompensationsregionen 110 der Mehrzahl von Kompensationsregionen 110 eine Tiefe von mehr als der Tiefe von Abschnitten einer Grenze einer Verarmungsregion auf. Anders ausgedrückt: Die Kompensationsregionen in der SJ-Region können eine unterschiedliche Periodizität aufweisen als die unteren Kompensationsregionen in der Puffer-Region.
Zum Beispiel kann jede Kompensationsregion von zumindest der Teilmenge von Kompensationsregionen einen Pufferkompensationsregionsab schnitt (unterer Kompensationsregionsabschnitt) und einen oberen Kompensationsregionsab schnitt, der sich näher an einer Vorderseitenoberfläche des Halbleitersubstrats befindet als der Pufferkompensationsregionsab schnitt, umfassen. Ein Implementieren von Kompensationsregionen mit unterschiedlichen Kompensationsregionsabschnitten kann ein Erreichen unterschiedlicher Kompensationseffekte, z. B. für Superübergang-Regionen und Puffer-Regionen, ermöglichen. Ein Verwenden der Pufferkompensationsregionsabschnitte zum Erreichen eines Kompensationseffekts in einem Abschnitt der Drift-Region-Abschnitte (z. B. der Puffer-Region oder eines Abschnitts der Puffer-Region) kann eine höhere Nettodotierung der Puffer-Region der vertikalen elektrischen Elementanordnung ermöglichen.
Abschnitte der Drift-Region, die sich lateral zwischen den Pufferkompensationsregionsabschnitten von zumindest der Teilmenge von Kompensationsregionen befinden, können Puffer-Abschnitte der Drift-Region genannt werden. Die Abschnitte einer Grenze 104 der Verarmungsregion, die in dem statischen Sperrzustand auftritt, der sich in einer Tiefe von weniger als der Tiefe von zumindest der Teilmenge der Kompensationsregionen befindet, können sich innerhalb der Puffer-Abschnitte befinden.
Die Pufferkompensationsregionsabschnitte können sich zum Beispiel vertikal von einem Boden der Kompensationsregionen zu zumindest einem Niveau eines Abschnitts der Grenze der Verarmungsregion erstrecken, der zwischen zwei benachbarten Kompensationsregionen der Teilmenge von Kompensationsregionen am nächsten zu einer Vorderseitenoberfläche des Halbleitersubstrats ist. Zum Beispiel ist eine vertikale Abmessung oder Erstreckung der Pufferkompensationsregionsabschnitte von zumindest der Teilmenge von Kompensationsregionen größer als 3 μm (oder größer als 5 μm oder größer als 10 μm). Zum Beispiel kann sich eine Puffer-Region oder ein Teil einer Puffer-Region der Drift-Region lateral zwischen den Pufferkompensationsregionsabschnitten von benachbarten Kompensationsregionen 110 von zumindest der Teilmenge von Kompensationsregionen befinden. Abschnitte der Drift-Region, die sich lateral zwischen benachbarten oberen Kompensationsregionsabschnitten (z. B. obere Kompensationsregionsabschnitte von benachbarten Kompensationsregionen) befinden, können einem Superübergang-Abschnitt der Drift-Region entsprechen, und Abschnitte der Drift-Region, die sich lateral zwischen benachbarten Pufferkompensationsregionsabschnitten (z. B. Pufferkompensationsregionsabschnitten von benachbarten Kompensationsregionen) befinden, können Puffer-Region-Abschnitten entsprechen.
Kompensationsstrukturen oder Superübergang-Strukturen können auf einer gegenseitigen Kompensation von zumindest einem Teil der Ladung von n- und p-dotierten Bereichen in der Drift-Region basieren. Zum Beispiel können bei einem vertikalen Transistor p- und n-Streifen (Drift-Region-Abschnitte und Kompensationsregionen) paarweise in einem Querschnitt des Halbleitersubstrats angeordnet sein. Zum Beispiel können die oberen Kompensationsregionsabschnitte eine lateral summierte Anzahl von Dotierstoffen pro Einheitsbereich des ersten Leitfähigkeitstyps aufweisen, die von einer lateral summierten Anzahl von Dotierstoffen pro Einheitsbereich des zweiten Leitfähigkeitstyps, die in den Drift-Region-Abschnitten enthalten ist, die sich lateral zwischen oberen Kompensationsregionsabschnitten von benachbarten Kompensationsregionen befinden, um weniger als +/–20% der lateral summierten Anzahl von Dotierstoffen pro Einheitsbereich des ersten Leitfähigkeitstyps, die in den oberen Kompensationsregionsabschnitten enthalten ist, innerhalb einer Zellregion des Halbleiterbauelements abweicht.
Ein Kompensationsgrad k kann definiert sein als k = 2·(n – p)/(n + p) wobei n und p die lateral summierte Anzahl von n/p-Dotierstoffen pro Einheitsbereich sind. Ein absoluter Kompensationsgrad K kann definiert sein als K = |k|.
Zum Beispiel weist zumindest ein vertikaler Abschnitt (z. B. der obere Kompensationsregionsabschnitt) einer Kompensationsregion 110 der Mehrzahl von Kompensationsregionen 110 eine lateral summierte Anzahl von Dotierstoffen pro Einheitsbereich (z. B. Dotierstoffe, die über die gesamte Breite der Kompensationsregion an einem Einheitsbereich lateral summiert sind) des ersten Leitfähigkeitstyps auf, die von der Hälfte einer lateral summierten Anzahl von Dotierstoffen pro Einheitsbereich des zweiten Leitfähigkeitstyps, die in zwei Drift-Region-Abschnitten 120 enthalten ist, die sich benachbart zu gegenüberliegenden Seiten des Abschnitts der (z. B. streifenförmigen) Kompensationsregion befinden, um weniger als +/–20% (oder weniger als –15%, weniger als +/–10%, weniger als +/–5%, weniger als 2% oder weniger als 1%) der lateral summierten Anzahl von Dotierstoffen pro Einheitsbereich des ersten Leitfähigkeitstyps, die in der Kompensationsregion enthalten ist, abweicht. Zum Beispiel kann ein Kompensationsgrad von zumindest einem vertikalen Abschnitt (z. B. dem oberen Kompensationsregionsabschnitt) einer Kompensationsregion 110 der Mehrzahl von Kompensationsregionen 110 und einer Hälfte von zwei Drift-Region-Abschnitten 120, die sich benachbart zu gegenüberliegenden Seiten des Abschnitts der (z. B. streifenförmigen) Kompensationsregion befinden, weniger als +/–20% (oder weniger als 15% oder weniger als 10% oder weniger als 5%) sein. Die lateral summierte Anzahl von Dotierstoffen pro Einheitsbereich und/oder der Kompensationsgrad können für den vertikalen Abschnitt der Kompensationsregion im Wesentlichen konstant sein oder können für unterschiedliche Tiefen variieren. Die lateral summierte Anzahl von Dotierstoffen pro Einheitsbereich kann zum Beispiel gleich oder nahezu gleich einer Anzahl von freien Ladungsträgern innerhalb des vertikalen Abschnitts einer Kompensationsregion 110 oder eines Drift-Region-Abschnitts 120 sein, die zum Beispiel in einer bestimmten Tiefe des vertikalen Abschnitts kompensiert werden sollen. Der Einheitsbereich kann ein zweidimensionaler Bereich sein, der orthogonal zu der Summierungsrichtung (z. B. entlang einer Breite einer Kompensationsregion) orientiert ist. Der Einheitsbereich kann zum Beispiel ein Bereich von 1 μm·1 μm oder 100 nm·100 nm oder 10 nm·10 nm sein.
Zum Beispiel kann sich eine Hälfte einer lateral summierten Anzahl von Dotierstoffen der oberen Kompensationsregionsabschnitte von benachbarten Kompensationsregionen von einer lateral summierten Anzahl von Dotierstoffen eines Abschnitts der Drift-Region, der sich lateral zwischen den oberen Kompensationsregionsabschnitten der benachbarten Kompensationsregionen befindet, um weniger als 20% (oder weniger als 10% oder weniger als 5%) der lateral summierten Anzahl von Dotierstoffen des Abschnitts der Drift-Region unterscheiden. Die oberen Kompensationsregionsabschnitte ermöglichen eine höhere Sperrspannung in einem Sperrspannungszustand, da Ladungsträger bei Beibehaltung eines geringen Einschaltwiderstandes in einem Ein-Zustand entfernt werden. Zum Beispiel können eine Dotierungskonzentration der oberen Kompensationsregionen und eine Dotierungskonzentration von Abschnitten der Drift-Region, die sich lateral zwischen oberen Kompensationsregionsabschnitten von benachbarten Kompensationsregionen befinden, zwischen z. B. 1·10¹⁶ cm^–3 und 1·10¹⁷ cm^–3 (oder zwischen 2·10¹⁶ cm^–3 und 5·10¹⁶ cm^–3) sein. Die oberen Kompensationsregionsabschnitte der Kompensationsregionen und die Teile der Drift-Region-Abschnitte, die sich lateral zwischen den oberen Kompensationsregionsabschnitten der Kompensationsregionen befinden, können eine Konfigurationsschicht von Halbleiterbauelement (z. B. Superübergang-Bauelement oder Kompensationsbauelement) repräsentieren.
Zum Beispiel kann eine Hälfte einer lateral summierten Anzahl von Dotierstoffen der Pufferkompensationsregionsabschnitte von zwei Kompensationsregionen geringer sein als 95% (oder geringer als 90%, geringer als 80%, geringer als 50%, geringer als 20%, geringer als 10% oder geringer als 5%) einer lateral summierten Anzahl von Dotierstoffen eines Puffer-Abschnitts der Drift-Region, der sich lateral zwischen den Pufferkompensationsregionsabschnitten der zwei Kompensationsregionen befindet. Die Pufferkompensationsregionsabschnitte können eine teilweise Kompensation eines benachbarten Teils von Drift-Region-Abschnitten ermöglichen und können eine höhere effektive Dotierungskonzentration von Puffer-Abschnitten der Drift-Region-Abschnitte ermöglichen, die sich lateral benachbart zu den Pufferkompensationsregionsabschnitten befinden.
Zum Beispiel kann sich eine (maximale oder durchschnittliche) Dotierungskonzentration von (z. B. dem gesamten oder zumindest einem Teil von) einem Puffer-Abschnitt der Drift-Region, der sich lateral zwischen den Pufferkompensationsregionsabschnitten befindet, um weniger als 20% der Dotierungskonzentration des Puffer-Abschnitts (oder weniger als weniger als 10%, weniger als 5% oder weniger als 1%) von einer (maximalen oder durchschnittlichen) Dotierungskonzentration eines Teils eines Drift-Region-Abschnitts, der sich lateral zwischen oberen Kompensationsregionsabschnitten von benachbarten Kompensationsregionen befindet, unterscheiden. Der absolute Kompensationsgrad in der Puffer-Region(-abschnitt) kann kleiner sein als 20% (oder kleiner als 10%, kleiner als 5%, kleiner als 1%). Auf diese Weise können eine Implantation der Dotierung der Puffer-Abschnitte und des Rests der Drift-Region-Abschnitte unter Verwendung gleicher Implantationskonzentrationen ermöglicht werden.
Alternativ oder zusätzlich kann eine Dotierungskonzentration eines Teils eines Drift-Region-Abschnitts, der sich lateral zwischen oberen Kompensationsregionsabschnitten von benachbarten Kompensationsregionen befindet, um zumindest 20% der Dotierungskonzentration des Puffer-Abschnitts (oder weniger als 10%, weniger als 5% oder weniger als 1%) höher sein als eine Dotierungskonzentration von dem (z. B. dem gesamten oder einem anderen Teil des) Puffer-Abschnitt(s) der Drift-Region, der sich lateral zwischen den Pufferkompensationsregionsabschnitten befindet.
Zum Beispiel kann eine Dotierungskonzentration innerhalb der Pufferkompensationsregionsabschnitte geringer sein als 80% (oder geringer als 50%, geringer als 20%, geringer als 10% oder geringer als 5%) einer Dotierungskonzentration innerhalb der oberen Kompensationsregionsabschnitte. Die Dotierungskonzentration innerhalb der Pufferkompensationsregionsabschnitte, die geringer ist als die Dotierungskonzentration innerhalb der oberen Kompensationsregionsabschnitte kann zu einer unvollständigen Kompensation von Puffer-Abschnitten führen, die sich lateral zwischen Pufferkompensationsregionsabschnitten befinden, sodass zumindest ein Teil der Puffer-Abschnitte in dem Sperrzustand nicht verarmt wird, was zum Beispiel die Robustheit des Halbleiterbauelements 100 erhöhen kann.
Zum Beispiel kann die Drift-Region ferner einen Pufferschichtabschnitt umfassen, der sich vertikal zwischen der Mehrzahl von Kompensationsregionen (110) und einer Rückseitenoberfläche des Halbleitersubstrats befindet. Der Pufferschichtabschnitt kann eine Schicht sein, die sich zumindest entlang einer Zellregion des Halbleitersubstrats 102 unter Böden von Kompensationsregionen von zumindest der Teilmenge von Kompensationsregionen (z. B. benachbart zu den Böden) erstreckt. Die Dotierungskonzentration des Pufferschichtabschnitts kann weniger als 80% (oder geringer als 50%, geringer als 10% oder geringer als 5%) einer Dotierungskonzentration eines Teils eines Drift-Region-Abschnitts sein, der sich lateral zwischen oberen Kompensationsregionsabschnitten von benachbarten Kompensationsregionen befindet. Zum Beispiel kann eine Dotierungskonzentration innerhalb des Pufferschichtabschnitts in einer Randabschlussregion um z. B. mehr als 10% (oder 20% oder 50%) geringer sein als eine Dotierungskonzentration des Pufferschichtabschnitts in der Zellregion des Halbleitersubstrats 102.
Das Halbleitersubstrat 102 kann eine Zellregion aufweisen, die lateral von einer Randabschlussregion umgeben ist. Die Zellregion kann eine Region des Halbleitersubstrats 102 sein, die verwendet wird, um mehr als 90% eines Stroms durch das Halbleitersubstrat 102 in einem Ein-Zustand oder leitenden Zustand der vertikalen elektrischen Elementanordnung zu leiten. Die Randabschlussregion kann sich zwischen einem Rand des Halbleitersubstrats 102 und der Zellregion befinden, um eine zwischen der Vorderseitenoberfläche des Halbleitersubstrats 102 und einer Rückseitenoberfläche des Halbleitersubstrats 102 innerhalb der Zellregion lateral in Richtung des Randes des Halbleitersubstrats 102 angelegte, maximale Spannung zu unterstützen oder zu blockieren oder zu reduzieren oder abzuführen. Zum Beispiel ist die Mehrzahl von Drift-Region-Abschnitten 120 der Drift-Region der vertikalen elektrischen Elementanordnung innerhalb der Zellregion des Halbleitersubstrats 102 des Halbleiterbauelements 100 angeordnet.
Die Mehrzahl von Kompensationsregionen 110 können streifenförmige (z. B. säulenförmige (pillar-shaped, column-shaped) in einem Querschnitt) Kompensationsregionen sein und die Mehrzahl von Drift-Region-Abschnitten 120 können streifenförmige Drift-Region-Abschnitte sein. Eine Streifenform kann eine Geometrie sein, die sich in einer ersten lateralen Richtung wesentlich weiter erstreckt als in einer orthogonalen zweiten lateralen Richtung. Zum Beispiel können die Kompensationsregionen der Mehrzahl von Kompensationsregionen und/oder die Drift-Region-Abschnitte 120 der Drift-Region eine laterale Länge von mehr als 10 × (oder mehr als 50 × oder mehr als 100 ×) eine laterale Breite der Kompensationsregionen der Mehrzahl von Kompensationsregionen 110 und/oder der Mehrzahl von Drift-Region-Abschnitten 120 aufweisen. Zum Beispiel können die laterale Länge einer Kompensationsregion 110 und/oder eines Drift-Region-Abschnitts 120 die größte laterale Erstreckung der Kompensationsregion 110 und/oder des Drift-Region-Abschnitts 120 sein, und die laterale Breite einer Kompensationsregion 110 und/oder eines Drift-Region-Abschnitts 120 kann eine kürzeste laterale Abmessung der Kompensationsregion und/oder des Drift-Region-Abschnitts sein. Zum Beispiel können die Mehrzahl von Kompensationsregionen 110 und/oder die Mehrzahl von Drift-Region-Abschnitten 120 eine vertikale Erstreckung aufweisen, die größer ist als die laterale Breite und kürzer als die laterale Länge. Zum Beispiel kann sich die Mehrzahl von Kompensationsregionen 110 in eine Tiefe von mehr als 10 μm (oder mehr als 30 μm oder mehr als 50 μm) erstrecken. Zum Beispiel ist eine Anzahl von Drift-Region-Abschnitten 120 und eine Anzahl von Kompensationsregionen 110, die abwechselnd angeordnet sind, größer als 50 (oder größer als 100 oder größer als 500).
Zum Beispiel können die oberen Kompensationsregionsabschnitte und die Pufferkompensationsregionsabschnitte streifenförmig sein. Die oberen Kompensationsregionsabschnitte und die Pufferkompensationsregionsabschnitte können sich zum Beispiel entlang der gleichen lateralen Richtung erstrecken. Alternativ können sich die oberen Kompensationsregionsabschnitte zum Beispiel entlang einer ersten lateralen Richtung erstrecken und die Pufferkompensationsregionsabschnitte können sich entlang einer zweiten lateralen Richtung erstrecken, die sich von der ersten lateralen Richtung unterscheidet. Die erste laterale Richtung und die zweite laterale Richtung können zum Beispiel im Wesentlichen orthogonale Richtungen sein. Ein Verwenden von Kompensationsschichtabschnitten mit unterschiedlichen lateralen Richtungen kann eine Flexibilität einer Implementierung erhöhen. Zum Beispiel können die Pufferkompensationsregionsabschnitte eine größere Periodizität aufweisen als die oberen Kompensationsregionen, was eine größere Schichtdicke in der Puffer-Region erlaubt als in der Kompensationsregion. Zum Beispiel können die Abschnitte der Kompensationsbereiche, die sich lateral benachbart zu den Puffer-Abschnitten (z. B. den Pufferkompensationsregionsabschnitten) befinden, eine andere Orientierung aufweisen als diejenigen der Konfigurationsschicht (z. B. die oberen Kompensationsregionsabschnitte), z. B. um 90° gedrehte Streifen.
Eine Region, die den ersten Leitfähigkeitstyp aufweist, kann eine p-dotierte Region (z. B. verursacht durch Einbringen von Aluminiumionen oder Borionen) oder eine n-dotierte Region (z. B. verursacht durch Einbringen von Stickstoffionen, Phosphorionen oder Arsenionen) sein. Folglich zeigt der zweite Leitfähigkeitstyp eine entgegengesetzte n-dotierte Region oder p-dotierte Region an. Anders ausgedrückt kann der erste Leitfähigkeitstyp eine p-Dotierung anzeigen und der zweite Leitfähigkeitstyp kann eine n-Dotierung anzeigen, oder umgekehrt.
Das Halbleitersubstrat 102 des Halbleiterbauelements 100 kann ein Siliziumsubstrat sein. Alternativ kann das Halbleitersubstrat 102 ein Halbleitersubstrat mit Breitbandabstand mit einem Bandabstand sein, der größer ist als der Bandabstand von Silizium (1,1 eV). Zum Beispiel kann das Halbleitersubstrat 102 ein auf Siliziumcarbid (SiC) basierendes Halbleitersubstrat oder ein auf Galliumarsenid (GaAs) basierendes Halbleitersubstrat oder ein auf Galliumnitrid (GaN) basierendes Halbleitersubstrat sein. Das Halbleitersubstrat 102 kann ein Halbleiterwafer oder ein Halbleiterchip sein.
Zum Beispiel können die vertikale Richtung und eine vertikale Abmessung oder Dicken von Schichten orthogonal zu einer Vorderseitenoberfläche des Halbleitersubstrats 102 gemessen werden und eine laterale Richtung und laterale Abmessungen können parallel zu der Vorderseitenoberfläche des Halbleitersubstrats 102 gemessen werden.
Zum Beispiel können die vertikale elektrische Elementanordnung des Halbleiterbauelements und/oder das gesamte Halbleiterbauelement eine Sperrspannung von z. B. mehr als 10 V, z. B. mehr als 20 V, mehr als 50 V aufweisen. Das Halbleiterbauelement 100 kann ein Leistungshalbleiterbauelement sein. Ein Leistungshalbleiterbauelement und/oder die vertikale elektrische Elementanordnung (z. B. Transistorstruktur oder Diodenstruktur) des Leistungshalbleiterbauelements können zum Beispiel eine Durchbruchspannung oder Sperrspannung von mehr als 10 V (z. B. eine Durchbruchspannung von 10 V, 20 V oder 50 V), mehr als 100 V (z. B. eine Durchbruchspannung von 200 V, 300 V, 400 V oder 500 V) oder mehr 500 V (z. B. eine Durchbruchspannung von 600 V, 700 V, 800 V oder 1000 V) oder mehr als 1000 V (z. B. eine Durchbruchspannung von 1200 V, 1500 V, 1700 V, 2000 V, 3300 V oder 6500 V) aufweisen.
Zum Beispiel kann die vertikale elektrische Elementanordnung eine elektrische Struktur sein, die einen vertikalen Stromfluss durch das Halbleitersubstrat 102 in einem leitfähigen Zustand oder Ein-Zustand der vertikalen elektrischen Elementanordnung ermöglicht. Die vertikale elektrische Elementanordnung kann eine vertikale Diodenanordnung oder eine vertikale Transistoranordnung (z. B. ein Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor oder Bipolartransistor mit isoliertem Gate) sein.
Zum Beispiel ist zumindest die vertikale elektrische Elementanordnung (z. B. eine vertikale Diodenanordnung oder eine vertikale Transistoranordnung) des Halbleiterbauelements 100 eine Kompensations- oder Superübergang-Struktur, die ein Steuern und/oder Leiten und/oder Blockieren eines Stromflusses zwischen der Vorderseite des Halbleiterbauelements und einer Rückseite des Halbleiterbauelements ermöglicht. Zum Beispiel kann die vertikale elektrische Elementanordnung eine vertikale Feldeffekttransistoranordnung sein. Bei diesem Beispiel kann die vertikale elektrische Elementanordnung eine oder mehrere Source-Regionen, eine oder mehrere Body-Regionen und ein oder mehrere Gates, die einen Strom zwischen der einen oder den mehreren Source-Regionen und dem Drift-Region-Abschnitt 120 durch die eine oder die mehreren Body-Regionen steuern, umfassen. Eine Source-Elektrodenstruktur kann mit der einen oder den mehreren Source-Regionen an der Vorderseite des Halbleitersubstrats 102 und mit einer Source-Kontaktschnittstelle (z. B. Source-Anschlussfläche) des Halbleiterbauelements elektrisch verbunden (ohmsch) sein. Zusätzlich kann die Source-Elektrodenstruktur mit der einen oder den mehreren Body-Regionen elektrisch verbunden (ohmsch) sein. Ferner kann die Source-Elektrodenstruktur mit der Mehrzahl von Kompensationsregionen elektrisch verbunden (ohmsch) sein. Zusätzlich kann die vertikale Feldeffekttransistoranordnung eine Gate-Elektrodenstruktur umfassen, die mit dem einen oder den mehreren Gates der vertikalen Feldeffekttransistoranordnung elektrisch verbunden (ohmsch) ist. Die vertikale elektrische Elementanordnung umfasst Drift-Region-Abschnitte 120 und Kompensationsregionen 110, die in zumindest einer lateralen Richtung innerhalb einer Zellregion des Halbleitersubstrats abwechselnd angeordnet sind.
2 stellt eine schematische Darstellung eines Halbleiterbauelements 200 mit einer vertikalen Transistoranordnung gemäß einem Ausführungsbeispiel dar. Das Halbleiterbauelement 200 kann ähnlich zu dem in Verbindung mit 1 beschriebenen Halbleiterbauelement implementiert sein. Das Halbleiterbauelement 200 umfasst eine Mehrzahl von Body-Regionen 202 der vertikalen Transistoranordnung. Die Mehrzahl von Body-Regionen weist zum Beispiel eine p-Dotierung auf (z. B. mit einer Dotierungskonzentration zwischen 2·10¹⁶ cm^–3 und 1·10¹⁸ cm^–3 und reichen in eine Tiefe zwischen 1 μm und 3 μm). Die Mehrzahl von Kompensationsregionen 110 erstreckt sich von der Mehrzahl von Body-Regionen 202 in das Halbleitersubstrat. Das Halbleiterbauelement 200 umfasst ferner eine Mehrzahl von Source-Regionen 204 der vertikalen Transistoranordnung. Die Mehrzahl von Source-Regionen weist eine n-Dotierung auf (z. B. mit einer Dotierungskonzentration von mehr als 1·10¹⁹ cm^–3 oder über 5·10¹⁹ cm^–3). Die Mehrzahl von Source-Regionen 204 und die Mehrzahl von Body-Regionen 202 sind mit einer Source-Verdrahtungsstruktur (z. B. unter Verwendung eines gemeinsamen Source-Kontakts 212) elektrisch verbunden. Das Halbleiterbauelement 200 umfasst ferner eine Mehrzahl von Gate-Elektroden 210 der vertikalen Transistoranordnung. Zusätzlich umfasst das Halbleiterbauelement 200 eine Drain-Dotierungsregion 220 (z. B. hoch n-dotiert, n^–), die sich an einer Rückseite des Halbleitersubstrats befindet. Ein Verwenden der Pufferkompensationsregionsabschnitte zum Erreichen eines teilweisen Kompensationseffekts in der Puffer-Region ermöglicht eine höhere Nettodotierung der Puffer-Abschnitte der Puffer-Region der vertikalen Transistoranordnung. 2 zeigt ferner eine Unterteilung der Drift-Region in eine JFET-Region, eine SJ-Region und eine Puffer-Region. 2 zeigt ferner die oberen Kompensationsregionsabschnitte 206 und die Pufferkompensationsregionsabschnitte 208 der Kompensationsregionen 110.
Zum Beispiel kann die Kompensation in der Puffer-Region (Abschnitte der Puffer-Region, die sich lateral zwischen benachbarten Pufferkompensationsregionsabschnitten befinden) eingestellt sein, derart, dass ein Überschuss von n-Dotierung eingestellt ist, sodass die „Nettodotierung” (z. B. die Konzentration von n-Dotierungsatomen minus die Konzentration von p-Dotierungsatomen) ungefähr einer n-Dotierstoffkonzentration zwischen 1·10¹⁵ cm^–3 und 1·10¹⁶ cm^–3 (oder zwischen 3·10¹⁵ cm^–3 und 6·10¹⁵ cm^–3) entspricht, was eine typische Dotierungskonzentration einer Puffer-Region ohne implementierte Kompensationsregionen sein kann.
Zum Beispiel können die Puffer-Region (die z. B. Puffer-Abschnitte und eine Pufferschicht umfasst) oder Puffer-Abschnitte der Puffer-Region eine Dicke (vertikale Abmessung) zwischen 5 μm und 50 μm (oder zwischen 10 μm und 30 μm) aufweisen.
Weitere Einzelheiten und Aspekte des Halbleiterbauelements 200 sind in Verbindung mit dem vorgeschlagenen Konzept oder einem oder mehreren vor- oder nachstehend beschriebenen Beispielen erwähnt. Das Halbleiterbauelement 200 kann ein oder mehrere zusätzliche optionale Merkmale aufweisen, die einem oder mehreren Aspekten des vorgeschlagenen Konzeptes oder einem oder mehreren vorstehend (z. B. 1) oder nachstehend (z. B. 3–11) beschriebenen Beispielen entsprechen.
3 stellt eine schematische Darstellung eines Halbleiterbauelements 300 gemäß einem Ausführungsbeispiel dar. Das Halbleiterbauelement 300 kann ähnlich zu dem in 1 und/oder 2 gezeigten Halbleiterbauelement implementiert sein. Die Drift-Region umfasst ferner einen Pufferschichtabschnitt 302 (z. B. eine Pufferschicht), der sich vertikal zwischen der Mehrzahl von Kompensationsregionen 110 und einer Rückseitenoberfläche des Halbleitersubstrats (z. B. unter der Mehrzahl von Kompensationsregionen 110) befindet. Die Pufferschicht (Puffer-Region) umfasst zwei Schichten von unterschiedlicher Dotierstoffkonzentration (z. B. die Puffer-Region-Abschnitte, die sich zwischen Pufferkompensationsregionsabschnitten von benachbarten Kompensationsregionen und dem Pufferschichtab schnitt befinden). Zum Beispiel können beide Schichten der Puffer-Region durch SJ-Regionen ersetzt werden. Alternativ kann nur eine Schicht (z. B. die obere Schicht (die Puffer-Region-Abschnitte, die sich zwischen Pufferkompensationsregionsabschnitten von benachbarten Kompensationsregionen befinden), da sie weniger stark dotiert ist und einen höheren Einschaltwiderstandsanteil aufweist) ersetzt werden. Der Pufferschichtab schnitt kann eine durchschnittliche Dotierungskonzentrationen zwischen 1·10¹⁵ cm^–3 und 1·10¹⁶ cm^–3 (oder zwischen 3·10¹⁵ cm^–3 und 6·10¹⁵ cm^–3) aufweisen. Das Aufweisen eines zusätzlichen Pufferschichtabschnitts kann die Robustheit des Halbleiterbauelements 300 weiter verbessern.
Eine (durchschnittliche oder maximale) Dotierungskonzentration innerhalb des Pufferschichtabschnitts kann sich zum Beispiel um weniger als 20% (oder weniger als 10% oder weniger als 5%) von einer Differenz zwischen einer (durchschnittlichen oder maximalen) Dotierungskonzentration der Pufferkompensationsregionsabschnitte und einer (durchschnittlichen oder maximalen) Dotierungskonzentration des Puffer-Abschnitts, der sich lateral zwischen den Pufferkompensationsregionsabschnitten befindet, unterscheiden.
Der Pufferschichtabschnitt 302 kann sich lateral entlang der gesamten Zellregion der vertikalen elektrischen Elementanordnung erstrecken. Eine durchschnittliche Dotierungskonzentration der Puffer-Region oder Pufferschicht kann zum Beispiel weniger sein als 50% einer durchschnittlichen Dotierungskonzentration von zumindest einem Teil der Drift-Region-Abschnitte 120 sein, die sich zwischen oberen Kompensationsregionsabschnitten von benachbarten Kompensationsregionen befinden.
Weitere Einzelheiten und Aspekte des Halbleiterbauelements 300 sind in Verbindung mit dem vorgeschlagenen Konzept oder einem oder mehreren vor- oder nachstehend beschriebenen Beispielen erwähnt. Das Halbleiterbauelement 300 kann ein oder mehrere zusätzliche optionale Merkmale aufweisen, die einem oder mehreren Aspekten des vorgeschlagenen Konzeptes oder einem oder mehreren vorstehend (z. B. 1–2) oder nachstehend (z. B. 4–11) beschriebenen Beispielen entsprechen.
4 stellt eine schematische Darstellung eines Halbleiterbauelements 400 gemäß einem Ausführungsbeispiel dar. Das Halbleiterbauelement 400 kann ähnlich zu dem in 1, 2 oder 3 gezeigten Halbleiterbauelement implementiert sein. Die Mehrzahl von Kompensationsregionen 110 weist zum Beispiel eine erste Teilmenge 404 von Kompensationsregionen und eine zweite Teilmenge 402 von Kompensationsregionen auf. Die Kompensationsregionen 110 der zweiten Teilmenge 402 von Kompensationsregionen umfassen zum Beispiel obere Kompensationsregionsabschnitte und Pufferkompensationsregionsabschnitte. Eine Tiefe der Kompensationsregionen der ersten Teilmenge 404 von Kompensationsregionen kann zum Beispiel geringer sein als 95% (oder geringer als 90% oder geringer als 80%) einer Tiefe von Kompensationsregionen der zweiten Teilmenge 402 von Kompensationsregionen. Bei diesem Beispiel umfasst die zweite Teilmenge 402 von Kompensationsregionen jede zweite Kompensationsregion. Zum Beispiel können sich Puffer-Abschnitte zwischen Pufferkompensationsregionsabschnitten der zweiten Teilmenge 402 von Kompensationsregionen befinden.
Die Tiefe der Mehrzahl von Kompensationsregionen weist eine laterale Variation auf. Zum Beispiel sind Zellen gezeigt, unter denen die Pufferkompensationsbereiche (Pufferkompensationsregionsabschnitte) tiefer in den Puffer gehen als unter anderen Zellen. Auf diese Weise kann R_on·A in dynamisch nicht-kritischen Regionen des Bauelements verbessert werden, während die Schutzfunktion in kritischen Bereichen verbessert werden kann.
Weitere Einzelheiten und Aspekte des Halbleiterbauelements 400 sind in Verbindung mit dem vorgeschlagenen Konzept oder einem oder mehreren vor- oder nachstehend beschriebenen Beispielen erwähnt. Das Halbleiterbauelement 400 kann ein oder mehrere zusätzliche optionale Merkmale aufweisen, die einem oder mehreren Aspekten des vorgeschlagenen Konzeptes oder einem oder mehreren vorstehend (z. B. 1–3) oder nachstehend (z. B. 5–11) beschriebenen Beispielen entsprechen.
5 stellt eine schematische Darstellung eines Halbleiterbauelements 500 gemäß einem Ausführungsbeispiel dar, bei der die Kompensationsbereiche (Kompensationsregionen) der Puffer-Region (Pufferkompensationsregionsabschnitte) eine andere Breite aufweisen als diejenigen der Konfigurationsschichten (obere Kompensationsregionsabschnitte). Das Halbleiterbauelement 500 kann zum Beispiel ähnlich zu den in 3 gezeigten Halbleiterbauelementen implementiert sein. Eine laterale Breite der Pufferkompensationsregionsabschnitte 208 ist zum Beispiel zumindest 20% (oder zumindest 50% oder zumindest 80%) größer als eine laterale Breite der oberen Kompensationsregionsabschnitte 206. Superübergang-Bereiche der Puffer-Region (Pufferkompensationsregionsabschnitte) können zum Beispiel eine unterschiedliche Periodizität aufweisen als diejenigen der Konfigurationsschicht (Kompensationsregionen der Mehrzahl von Kompensationsregionen). Zum Beispiel kann jede zweite, jede dritte oder jede n-te Kompensationsregion der Mehrzahl von Kompensationsregionen in einer lateralen Richtung eine untere Kompensationsregion umfassen. Diese kann verwendet werden, wenn die Puffer-Region unter Verwendung von dickeren Schichten aufgebaut wird, die ein entsprechend höheres Temperaturbudget erfordern können. Wenn ein größerer Abstand (pitch) in der Puffer-Region ausgewählt wird, können die Kompensationsbereiche in einem ersten Diffusionsschritt nach der Vervollständigung dieser Region verbreitert werden. Somit kann der Puffer unter Verwendung eines höheren Temperaturbudgets als die Konfigurationsschicht hergestellt werden.
Weitere Einzelheiten und Aspekte des Halbleiterbauelements 500 sind in Verbindung mit dem vorgeschlagenen Konzept oder einem oder mehreren vor- oder nachstehend beschriebenen Beispielen erwähnt. Das Halbleiterbauelement 500 kann ein oder mehrere zusätzliche optionale Merkmale aufweisen, die einem oder mehreren Aspekten des vorgeschlagenen Konzeptes oder einem oder mehreren vorstehend (z. B. 1–4) oder nachstehend (z. B. 6–11) beschriebenen Beispielen entsprechen.
6 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Halbleiterbauelements 600 gemäß einem Ausführungsbeispiel, bei dem die Puffer-Region zwei Schichten von unterschiedlicher Dotierstoffkonzentration umfasst. Das Halbleiterbauelement 600 kann zum Beispiel ähnlich zu den in 3 oder 4 gezeigten Halbleiterbauelementen implementiert sein. In 6 sind beide Schichten durch Superübergang-Bereiche ersetzt. Die untere der zwei Schichten kann zum Beispiel einen höheren Überschuss von n-Dotierung aufweisen.
Zum Beispiel umfasst jeder Pufferkompensationsregionsabschnitt 208 (von zumindest der Teilmenge von Kompensationsregionen) einen ersten Kompensationsteilabschnitt 602 und einen zweiten Kompensationsteilabschnitt 604. Jeder Puffer-Abschnitt umfasst einen ersten Pufferteilabschnitt 606, der sich lateral zwischen den ersten Kompensationsteilabschnitten 602 der zwei Kompensationsregionen 110 befindet, und einen zweiten Pufferteilabschnitt 608, der sich lateral zwischen den zweiten Kompensationsteilabschnitten 604 der zwei Kompensationsregionen 110 befindet. Das Aufweisen von mehreren Teilabschnitten des Pufferkompensationsregionsabschnitts kann eine feinere Anpassungsgranularität und einen zusätzlichen Freiheitsgrad bei dem Entwurf ermöglichen.
Zum Beispiel können erste Kompensationsteilabschnitte und erste Pufferteilabschnitte eine erste Puffer-Regionsschicht bilden, und zweite Kompensationsteilabschnitte und zweite Pufferteilabschnitte können eine zweite Puffer-Regionsschicht bilden. Die erste Puffer-Regionsschicht und die zweite Puffer-Regionsschicht können zum Beispiel unter Verwendung unterschiedlicher Technologien oder Parameter hergestellt werden.
Der erste Kompensationsteilabschnitt 602 befindet sich zum Beispiel näher an einer Vorderseitenoberfläche des Halbleitersubstrats 102 als der zweite Kompensationsteilabschnitt 604. Ferner befindet sich der erste Pufferteilabschnitt 606 zum Beispiel näher an einer Vorderseitenoberfläche des Halbleitersubstrats 102 als der zweite Pufferteilabschnitt 608.
Eine Dotierungskonzentration des ersten Kompensationsteilabschnitts 602 kann zumindest 20% (oder zumindest 30% höher oder zumindest 50%) höher sein als eine Dotierungskonzentration des zweiten Kompensationsteilabschnitts 604. Alternativ oder zusätzlich kann eine Dotierungskonzentration des ersten Pufferteilabschnitts 606 zumindest 20% (oder zumindest 30% höher oder zumindest 50%) höher sein als eine Dotierungskonzentration des zweiten Pufferteilabschnitts 608.
Zum Beispiel kann eine Hälfte einer lateral summierten Anzahl von Dotierstoffen der ersten Kompensationsteilabschnitte 602 der zwei Kompensationsregionen geringer sein als 80% (oder geringer als 50% oder geringer als 10%) einer lateral summierten Anzahl von Dotierstoffen des ersten Pufferteilabschnitts 606.
Zusätzlich oder alternativ kann eine Hälfte einer lateral summierten Anzahl von Dotierstoffen der zweiten Kompensationsteilabschnitte 604 der zwei Kompensationsregionen geringer sein als 80% (oder geringer als 50% oder geringer als 10%) einer lateral summierten Anzahl von Dotierstoffen des zweiten Pufferteilabschnitts 606.
Weitere Einzelheiten und Aspekte des Halbleiterbauelements 600 sind in Verbindung mit dem vorgeschlagenen Konzept oder einem oder mehreren vor- oder nachstehend beschriebenen Beispielen erwähnt. Das Halbleiterbauelement 600 kann ein oder mehrere zusätzliche optionale Merkmale aufweisen, die einem oder mehreren Aspekten des vorgeschlagenen Konzeptes oder einem oder mehreren vorstehend (z. B. 1–5) oder nachstehend (z. B. 7–11) beschriebenen Beispielen entsprechen.
Bei einigen Ausführungsbeispielen kann die Puffer-Region als Superübergang-Region definiert sein. Zum Beispiel kann als Herstellungsprozess die gleiche Technik (für den Pufferkompensationsregionsabschnitt) verwendet werden wie für den Aufbau der tatsächlichen S7-Region (oberer Kompensationsregionsabschnitt). In diesem Fall kann nur eine größere Anzahl von epitaxialen Schichten, einschließlich ihrer jeweiligen Lithographie- und Implantationsschritte, erforderlich sein.
Unter Verwendung der vorgeschlagenen Struktur kann der Widerstand der Pufferschicht im Fall einer Verkleinerung (Shrink) der Technologie auch reduziert werden, sodass das Konzept zunehmend attraktiv werden kann, wenn die Breite der Struktur abnimmt, insbesondere wenn die Anzahl von epitaxialen Ebenen mit Abnahme der Breite der Struktur weiter ansteigt. Daher kann der für mehrere zusätzliche Ebenen zu betreibende Aufwand weniger bedeutend werden. Wie in 7 und 8 gezeigt, veranschaulichen Simulationen die Funktionalität eines Aspekts des vorgeschlagenen Konzeptes. Zum Beispiel können die erhöhten Herstellungskosten des Puffers zu einem deutlich verbesserten R_on·A führen.
Zum Beispiel wurde zum Testen der Funktionalität die durch das andere Bauelement verwendete Puffer-Region durch eine Superübergang-Region mittels eines Versuchs in der Simulation für ein Superübergang-MOSFET-Bauelement ersetzt. Eine Referenzstruktur umfasst 12 Schichten von jeweils etwa 3 μm Dicke, und eine zweiteilige Puffer-Region mit 10 μm mit einer Dotierung von 3·10¹⁵ cm^–3 und 8 μm mit einer Dotierung von 6·10¹⁵ cm^–3.
7 stellt eine schematische Darstellung eines Halbleiterbauelements 700 gemäß einem Ausführungsbeispiel dar. Eine vertikale Achse des Halbleitersubstrats (y-Achse) ist gegen eine laterale Achse eines Teils des Halbleitersubstrats aufgetragen. Die Puffer-Region wurde unter Verwendung von 6 Schichten mit jeweils einer Dicke von 3 μm gebildet. Die n-Dotierung wurde als in der Konfigurationsschicht (in einer Tiefe der oberen Kompensationsregionsabschnitte) ausgeführt ausgewählt, die p-Dotierung wies 60% des Wertes der Konfigurationsschicht in den oberen drei Schichten (dem ersten Teilabschnitt der unteren Kompensationsregion) und 10% dieses Wertes in den unteren drei Schichten (dem zweiten Teilabschnitt der unteren Kompensationsregion) auf. Diese Auswahl kann in einer Nettodotierungskonzentration resultieren, die ungefähr der Dotierung einer Puffer-Region anderer Bauelemente entsprechen kann. 7 zeigt ferner den p-n-Übergang 702 zwischen Kompensationsregion und Drift-Region, die Grenze der Verarmungsregion 704 und einer Drain-Dotierungsregion 706.
8a zeigt ein Profil 802 des elektrischen Feldes, das durch ein Ausführungsbeispiel eines Halbleiterbauelements in einer JFET-Region 804, in einer Superübergang-(SJ-)Region 806 (Region, die sich zwischen zwei benachbarten oberen Kompensationsregionsabschnitten befindet) und in einer Puffer-Region 808 (einer Region, die sich zwischen zwei benachbarten Pufferkompensationsregionsabschnitten befindet) erzeugt wird. Die x-Achse zeigt eine vertikale Tiefe und die y-Achse zeigt eine Stärke des elektrischen Feldes. Bei diesem Ausführungsbeispiel unterscheidet sich eine Dotierungskonzentration des oberen Kompensationsregionsabschnitts zwischen einem oberen Ende der oberen Kompensationsregion (untere p-Dotierungskonzentration) und einem unteren Ende der oberen Kompensationsregion (höhere p-Dotierungskonzentration). An der Biegung des Profils 802 innerhalb der SJ-Region kann die p-Dotierungskonzentration des oberen Kompensationsregionsabschnitts einer n-Dotierungskonzentration eines benachbarten n-Dotierung-Drift-Region-Abschnitts entsprechen.
8b zeigt ein Profil 812 des elektrischen Feldes eines Ausführungsbeispiels eines Halbleiterbauelements in einer JFET-Region 814, in einer Superübergang-(SJ-)Region 816 und in einer Puffer-Region 818. Die x-Achse zeigt eine vertikale Tiefe und die y-Achse zeigt eine Stärke des elektrischen Feldes. Bei diesem Ausführungsbeispiel kann eine Dotierungskonzentration des oberen Kompensationsregionsabschnitts im Wesentlichen konstant sein.
Ein anderer Aspekt der vorgeschlagenen Struktur kann sein, dass es durch ein unterschiedliches Einstellen des Kompensationsgrads innerhalb der Puffer-Region (6 Schichten im Fall der obigen Simulation), möglich sein kann, das Dotierungsprofil an die dynamischen Anforderungen auf flexible Weise anzupassen. Es kann möglich sein, die Durchbruchspannung des Transistors zu erhöhen ohne die dynamischen Charakteristika zu beeinträchtigen.
9 zeigt einen schematischen Querschnitt eines Halbleiterbauelements 900 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Das Halbleiterbauelement 900 umfasst eine Mehrzahl von Kompensationsregionen, die in einem Halbleitersubstrat 102 angeordnet sind. Die Kompensationsregionen der Mehrzahl von Kompensationsregionen weisen einen ersten Leitfähigkeitstyp auf. Das Halbleiterbauelement umfasst ferner eine Mehrzahl von Drift-Region-Abschnitten 120 einer Drift-Region einer vertikalen elektrischen Elementanordnung. Die Drift-Region weist einen zweiten Leitfähigkeitstyp auf. Drift-Region-Abschnitte 120 der Mehrzahl von Drift-Region-Abschnitten 120 und Kompensationsregionen der Mehrzahl von Kompensationsregionen sind abwechselnd angeordnet. Zumindest zwei Kompensationsregionen der Mehrzahl von Kompensationsregionen umfassen einen oberen Kompensationsregionsabschnitt 206 und einen Pufferkompensationsregionsabschnitt 208. Die Drift-Region umfasst einen Puffer-Abschnitt 902, der sich lateral zwischen den Pufferkompensationsregionsabschnitten 208 der zwei Kompensationsregionen befindet. Eine Hälfte einer lateral summierten Anzahl von Dotierstoffen der Pufferkompensationsregionsabschnitte 208 der zwei Kompensationsregionen ist geringer als 80% einer lateral summierten Anzahl von Dotierstoffen des Puffer-Abschnitts 902.
Indem die Anzahl von Dotierstoffen innerhalb der Puffer-Region höher gewählt wird als in den benachbarten Hälften der unteren Abschnitte der Kompensationsregionen wird ein Teil der Drift-Region-Abschnitte an der Bodenregion der Kompensationsregionen in dem Sperrzustand nicht verarmt und kann als Puffer-Region effektiv sein, obwohl die Dotierungskonzentration innerhalb dieser Region zum Beispiel erhöht ist. Daher kann der Einschaltwiderstand der vertikalen elektrischen Elementanordnung reduziert sein, während die Robustheit des Halbleiterbauelements hoch sein kann.
Die lateral summierte Anzahl von Dotierstoffen kann einer Anzahl von Dotierstoffen innerhalb eines vertikal abgegrenzten Abschnitts des Kompensationsregion- und/oder des Drift-Region-Abschnitts entsprechen. Zum Beispiel kann die lateral summierten Anzahl von Dotierstoffen einer Anzahl von Dotierstoffen innerhalb der Breite des Kompensationsregions-/Drift-Region-Abschnitts und innerhalb einer vordefinierten vertikalen (und einer vordefinierten dreidimensionalen) Ausdehnung entsprechen. Die lateral summierte Anzahl von Dotierstoffen kann zum Beispiel einer lateral summierten Anzahl von Dotierstoffen pro Einheitsbereich entsprechen.
Weitere Einzelheiten und Aspekte des Halbleiterbauelements 900 sind in Verbindung mit dem vorgeschlagenen Konzept oder einem oder mehreren vor- (z. B. 1) oder nachstehend beschriebenen Beispielen erwähnt. Das Halbleiterbauelement 900 kann ein oder mehrere zusätzliche optionale Merkmale aufweisen, die einem oder mehreren Aspekten des vorgeschlagenen Konzeptes oder einem oder mehreren vorstehend (z. B. 10–11) beschriebenen Beispielen entsprechen.
10 stellt ein Blockdiagramm eines Verfahrens 1000 zum Bilden eines Halbleiterbauelements dar. Das Verfahren 1000 umfasst ein Bilden 1010 einer Mehrzahl von Kompensationsregionen, die in einem Halbleitersubstrat angeordnet sind. Die Kompensationsregionen der Mehrzahl von Kompensationsregionen weisen einen ersten Leitfähigkeitstyp auf. Eine Mehrzahl von Drift-Region-Abschnitten einer Drift-Region einer vertikalen elektrischen Elementanordnung ist in dem Halbleitersubstrat angeordnet. Die Drift-Region weist einen zweiten Leitfähigkeitstyp auf. Drift-Region-Abschnitte der Mehrzahl von Drift-Region-Abschnitten und Kompensationsregionen der Mehrzahl von Kompensationsregionen sind abwechselnd angeordnet. Zumindest Abschnitte einer Grenze einer Verarmungsregion, die in einem statischen Sperrzustand der vertikalen elektrischen Elementanordnung auftritt, befinden sich innerhalb der Drift-Region-Abschnitte in einer Tiefe von weniger als einer Tiefe von zumindest einer Teilmenge der Kompensationsregionen der Mehrzahl von Kompensationsregionen.
Zum Beispiel kann das Bilden 1010 der Mehrzahl von Kompensationsregionen ein Bilden von Pufferkompensationsregionsabschnitten der Mehrzahl von Kompensationsregionen und ein Bilden von oberen Kompensationsregionsabschnitten der Mehrzahl von Kompensationsregionen umfassen. Das Bilden der oberen und/oder unteren Kompensationsregionsabschnitte kann auf einem Verwenden eines Graben-Prozesses basieren, z. B. einem Verwenden von Grabenätzen und -befüllen mit dotierten Silizium oder einem Verwenden von Grabenätzen und einer nachfolgenden Dotierung von z. B. einer Seitenwand des Grabens und Befüllen des Grabens mit nicht-dotiertem Füllmaterial.
Alternativ oder zusätzlich kann das Bilden der oberen und/oder unteren Kompensationsregionsabschnitte auf einem Mehrfach-Epitaxie-Prozess (z. B. epitaxiale Abscheidung einer Halbleiterschicht, Lithographie, Implantation (z. B. mehrere Male)) basieren, der wiederholt werden kann. Die oberen Kompensationsregionsabschnitte und die Pufferkompensationsregionsabschnitte können zum Beispiel unter Verwendung unterschiedlicher Prozesse gebildet werden.
Die vertikale elektrische Elementanordnung kann einer vertikalen Transistoranordnung entsprechen. Optional kann das Verfahren 1000 ferner ein Bilden 1020 von Body- und Source-Regionen der vertikalen Transistoranordnung umfassen.
Weitere Einzelheiten und Aspekte des Verfahrens 1000 sind in Verbindung mit dem vorgeschlagenen Konzept oder einem oder mehreren vor- oder nachstehend beschriebenen Beispielen erwähnt. Das Verfahren 1000 kann ein oder mehrere zusätzliche optionale Merkmale aufweisen, die einem oder mehreren Aspekten des vorgeschlagenen Konzeptes oder einem oder mehreren vorstehend (z. B. 1–9) oder nachstehend (z. B. 11) beschriebenen Beispielen entsprechen.
11 stellt ein Flussdiagramm eines Verfahrens 1100 zum Bilden eines Halbleiterbauelements dar. Das Verfahren 1100 umfasst ein Bilden 1110 einer Mehrzahl von Kompensationsregionen, die in einem Halbleitersubstrat angeordnet sind. Die Kompensationsregionen der Mehrzahl von Kompensationsregionen weisen einen ersten Leitfähigkeitstyp auf. Eine Mehrzahl von Drift-Region-Abschnitten einer Drift-Region einer vertikalen elektrischen Elementanordnung ist in dem Halbleitersubstrat angeordnet. Die Drift-Region weist einen zweiten Leitfähigkeitstyp auf. Drift-Region-Abschnitte der Mehrzahl von Drift-Region-Abschnitten und Kompensationsregionen der Mehrzahl von Kompensationsregionen sind abwechselnd angeordnet. Zumindest zwei Kompensationsregionen der Mehrzahl von Kompensationsregionen umfassen einen oberen Kompensationsregionsab schnitt und einen Pufferkompensationsregionsab schnitt. Die Drift-Region umfasst einen Puffer-Abschnitt, der sich lateral zwischen den Pufferkompensationsregionsabschnitten der zwei Kompensationsregionen befindet. Eine Hälfte einer lateral summierten Anzahl von Dotierstoffen der Pufferkompensationsregionsabschnitte der zwei Kompensationsregionen ist geringer als 80% einer lateral summierten Anzahl von Dotierstoffen des Puffer-Abschnitts.
Die vertikale elektrische Elementanordnung kann einer vertikalen Transistoranordnung entsprechen. Optional kann das Verfahren 1100 ferner ein Bilden 1120 von Body- und Source-Regionen der vertikalen Transistoranordnung umfassen.
Weitere Einzelheiten und Aspekte des Verfahrens 1100 sind in Verbindung mit dem vorgeschlagenen Konzept oder einem oder mehreren vor- oder nachstehend beschriebenen Beispielen erwähnt. Das Verfahren 1100 kann ein oder mehrere zusätzliche optionale Merkmale aufweisen, die einem oder mehreren Aspekten des vorgeschlagenen Konzeptes oder einem oder mehreren vorstehend (z. B. 1–10) oder nachstehend beschriebenen Beispielen entsprechen.
Andere Verfahren zum Bilden von Halbleiterbauelementen können ein Abscheiden einer mittel-dotierten Puffer-Region eines zweiten Leitfähigkeitstyps, ein Bilden einer Mehrzahl von Kompensationsregionen (z. B. unter Verwendung eines Mehrfach-Epi-(-Epitaxie-)Prozesses) und ein Bilden von Body- und Source-Regionen umfassen. 12 stellt ein Flussdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens 1200 zum Bilden eines Halbleiterbauelements dar. Das Verfahren 1200 umfasst ein Bilden 1210 einer Mehrzahl von unteren Kompensationsregionen (z. B. Pufferkompensationsregionsabschnitten) z. B. unter Verwendung eines Mehrfach-Epi-Prozesses. Das Verfahren 1200 umfasst ferner ein Bilden 1220 einer Mehrzahl von Kompensationsregionen (z. B. einer Mehrzahl von oberen Kompensationsregionsabschnitten) z. B. unter Verwendung eines Mehrfach-Epi-Prozesses. Das Verfahren 1200 umfasst ferner optional ein Bilden 1230 von Body- und Source-Regionen.
Weitere Einzelheiten und Aspekte des Verfahrens 1200 sind in Verbindung mit dem vorgeschlagenen Konzept oder einem oder mehreren vor- oder nachstehend beschriebenen Beispielen erwähnt. Das Verfahren 1200 kann ein oder mehrere zusätzliche optionale Merkmale aufweisen, die einem oder mehreren Aspekten des vorgeschlagenen Konzeptes oder einem oder mehreren vorstehend (z. B. 1–11) oder nachstehend beschriebenen Beispielen entsprechen.
Andere Verfahren zum Bilden von Halbleiterbauelementen können ein Abscheiden einer mittel-dotierten Puffer-Region eines zweiten Leitfähigkeitstyps, ein Bilden einer Mehrzahl von Kompensationsregionen (z. B. unter Verwendung eines Graben-Prozesses) und ein Bilden von Body- und Source-Regionen umfassen. 13 stellt ein Flussdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens 1300 zum Bilden eines Halbleiterbauelements dar. Das Verfahren 1300 umfasst ein Bilden 1310 einer Mehrzahl von unteren Kompensationsregionen (z. B. Pufferkompensationsregionsabschnitten) z. B. unter Verwendung eines Graben-Prozesses. Das Verfahren 1300 umfasst ferner ein Bilden 1320 einer Mehrzahl von Kompensationsregionen (z. B. einer Mehrzahl von oberen Kompensationsregionsabschnitten) z. B. unter Verwendung eines Graben-Prozesses. Das Verfahren 1300 umfasst ferner optional ein Bilden 1330 von Body- und Source-Regionen.
Weitere Einzelheiten und Aspekte des Verfahrens 1300 sind in Verbindung mit dem vorgeschlagenen Konzept oder einem oder mehreren vor- oder nachstehend beschriebenen Beispielen erwähnt. Das Verfahren 1300 kann ein oder mehrere zusätzliche optionale Merkmale aufweisen, die einem oder mehreren Aspekten des vorgeschlagenen Konzeptes oder einem oder mehreren vorstehend (z. B. 1–12) oder nachstehend beschriebenen Beispielen entsprechen.
Zumindest einige Ausführungsbeispiele basieren auf einem Entwerfen der Puffer-Region als Superübergang-Region. Die Puffer-Region eines Superübergang-Transistors, die bei einigen Systemen als eine dotierte Schicht entworfen sein kann, kann auch als ein Superübergang-Bereich entworfen sein. Auf diese Weise kann der Widerstand der Puffer-Region im Fall einer Verkleinerung der Technologie reduziert werden, was unter Verwendung eines anderen Entwurfs der Puffer-Region möglicherweise nicht möglich ist. Zumindest einige Ausführungsbeispiele beziehen sich auf einen CoolMOS-(Superübergang-Metall-Oxid-Halbleiter) mit verbessertem Puffer.
Zum Vornehmen der Unterscheidung zwischen den oberen Kompensationsschichtabschnitten und den unteren Kompensationsschichtabschnitten kann die Nettodotierung verwendet werden, da sowohl der herkömmliche Puffer (der sich z. B. unter dem Boden der Kompensationsregionen befindet) als auch die Puffer-Regionen, die sich zwischen Pufferkompensationsregionsabschnitten von benachbarten Kompensationsregionen befinden, einen deutlichen Überschuss von n-Dotierung erfordern können. Somit können Ausführungsbeispiele eine Struktur aufweisen, bei der die unteren Schichten (Puffer-Abschnitt der Drift-Region, der sich lateral zwischen den Pufferkompensationsregionsabschnitten befindet) (zumindest eine aber es können mehrere sein) einen deutlichen Überschuss von n-Dotierung, z. B. 20% bis 50% mehr n-Dotierung, aufweisen können (z. B. summierte Kompensationsregionsabschnitte von benachbarten Kompensationsregionen und Puffer-Abschnitte der Drift-Region, die sich lateral zwischen den Pufferkompensationsregionsabschnitten befinden). Zum Beispiel kann eine stark n-dominante Schicht in der unteren Superübergang-Region implementiert sein.
Gemäß einem Aspekt kann der unterste p-Kompensationsbereich in der Puffer-Region an das Substrat angrenzen, kann aber auch beabstandet sein. Da die Kompensation in dieser Region unter Verwendung eines sehr starken Überschusses von n-Dotierung entworfen sein kann, können die vertikalen elektrischen Felder (im Fall einer statischen Last) sehr gering sein, sodass die Tatsache, dass die p-Bereiche an das Substrat grenzen, akzeptabel sein kann.
Zum Beispiel können die Kompensationsbereiche in dem Puffer (die Pufferkompensationsregionsabschnitte) z. B. unter Verwendung eines unterschiedlichen Herstellungsverfahrens als für die Kompensationsbereiche der eigentlichen (spannungsab sorbierenden) Schicht (oberer Kompensationsregionsabschnitt) erzeugt werden. Der Puffer (z. B. die Pufferkompensationsregionsabschnitte) können unter Verwendung von Grabentechnologie erzeugt werden, und die Konfigurationsschicht (obere Kompensationsregionsabschnitte) können unter Verwendung von Mehrfach-Epitaxie erzeugt werden.
Gemäß einem Aspekt können die Kompensationsbereiche der Puffer-Region eine unterschiedliche Orientierung aufweisen als diejenigen der Konfigurationsschichten, z. B. um 90° gedrehte Streifen.
Zum Beispiel können die Kompensationsbereiche der Puffer-Region eine unterschiedliche Geometrie aufweisen als diejenigen der Konfigurationsschichten, z. B. Zellen in dem Puffer und Streifen in der Konfigurationsschicht.
Gemäß einem Aspekt können die Kompensationsbereiche der Puffer-Region eine andere Breite aufweisen als diejenigen der Konfigurationsschichten.
Zum Beispiel kann die Nettodotierung monoton variieren (n-Überschuss, der in Richtung des Bodens zunimmt); allerdings können weiter in Richtung des Bodens auch Schichten mit weniger n-Überschuss (oder sogar p-Überschuss) eingebracht sein.
Gemäß einem Aspekt kann der Dotierungspegel der Puffer-Region höher oder geringer sein als der Pegel der Konfigurationsschicht.
Zum Beispiel kann die Nettodotierung der Pufferschicht lateral variieren. Zum Beispiel kann eine unterschiedliche Dotierung in dem Zellfeld eingestellt sein als in dem Randbereich des Transistors.
Zum Beispiel kann unter einer Gate-Anschlussfläche des Halbleiterbauelements ein unterschiedlicher Dotierungspegel eingestellt sein als in dem Zellfeld. Weniger dynamische Lasten können unter der Gate-Anschlussfläche entstehen (z. B. kein Kurzschluss). Es kann schwierig sein, die gleiche Sperrfähigkeit unter der Gate-Anschlussfläche wie in dem Zellfeld zu erreichen. Daher kann eine Sperrfähigkeit hier unter Verwendung eines weniger stark dotierten n-orientierten/dotierten Puffers (Puffer-Region-Abschnitt) erhalten werden.
Gemäß einem Aspekt können die Übergangsbereiche zwischen Zellfeld und Rand auch einen unterschiedlichen Dotierstoffpegel als das Zellfeld aufweisen, der an die bestimmten dynamischen Prozesse dieses Übergangsbereichs angepasst werden kann.
Ausführungsbeispiele können weiterhin ein Computerprogramm mit einem Programmcode zum Durchführen eines der obigen Verfahren bereitstellen, wenn das Computerprogramm auf einem Computer oder Prozessor ausgeführt wird. Ein Fachmann würde leicht erkennen, dass Schritte verschiedener oben beschriebener Verfahren durch programmierte Computer durchgeführt werden können. Hierbei sollen einige Ausführungsbeispiele auch Programmspeichervorrichtungen, z. B. Digitaldatenspeichermedien, abdecken, die maschinen- oder computerlesbar sind und maschinenausführbare oder computerausführbare Programme von Anweisungen codieren, wobei die Anweisungen einige oder alle der Schritte der oben beschriebenen Verfahren durchführen. Die Programmspeichervorrichtungen können z. B. Digitalspeicher, magnetische Speichermedien wie beispielsweise Magnetplatten und Magnetbänder, Festplattenlaufwerke oder optisch lesbare Digitaldatenspeichermedien sein. Auch sollen weitere Ausführungsbeispiele Computer programmiert zum Durchführen der Schritte der oben beschriebenen Verfahren oder (feld-)programmierbare Logik-Arrays((F)PLA = (Field) Programmable Logic Arrays) oder (feld-)programmierbare Gate-Arrays((F)PGA = (Field) Programmable Gate Arrays) programmiert zum Durchführen der Schritte der oben beschriebenen Verfahren abdecken.
Die Beschreibung und Zeichnungen stellen nur die Grundsätze der Offenbarung dar. Es versteht sich daher, dass der Fachmann verschiedene Anordnungen ableiten kann, die, obwohl sie nicht ausdrücklich hier beschrieben oder gezeigt sind, die Grundsätze der Offenbarung verkörpern und in ihrem Sinn und Schutzbereich enthalten sind. Weiterhin sollen alle hier aufgeführten Beispiele ausdrücklich nur Lehrzwecken dienen, um den Leser beim Verständnis der Grundsätze der Offenbarung und der durch den (die) Erfinder beigetragenen Konzepte zur Weiterentwicklung der Technik zu unterstützen, und sollen als ohne Begrenzung solcher besonders aufgeführten Beispiele und Bedingungen dienend aufgefasst werden. Weiterhin sollen alle hiesigen Aussagen über Grundsätze, Aspekte und Ausführungsbeispiele der Offenbarung wie auch bestimmte Beispiele derselben deren Entsprechungen umfassen.
Der Fachmann sollte verstehen, dass alle hiesigen Blockschaltbilder konzeptmäßige Ansichten beispielhafter Schaltungen darstellen, die die Grundsätze der Offenbarung verkörpern. Auf ähnliche Weise versteht es sich, dass alle Ablaufdiagramme, Flussdiagramme, Zustandsübergangsdiagramme, Pseudocode und dergleichen verschiedene Prozesse darstellen, die im Wesentlichen in computerlesbarem Medium dargestellt und so durch einen Computer oder Prozessor ausgeführt werden können, ungeachtet dessen, ob ein solcher Computer oder Prozessor ausdrücklich dargestellt ist.
Weiterhin sind die nachfolgenden Ansprüche hiermit in die detaillierte Beschreibung aufgenommen, wo jeder Anspruch als getrenntes Ausführungsbeispiel für sich stehen kann. Wenn jeder Anspruch als getrenntes Beispiel für sich stehen kann, ist zu beachten, dass – obwohl ein abhängiger Anspruch sich in den Ansprüchen auf eine bestimmte Kombination mit einem oder mehreren anderen Ansprüchen beziehen kann – andere Ausführungsbeispiele auch eine Kombination des abhängigen Anspruchs mit dem Gegenstand jedes anderen abhängigen oder unabhängigen Anspruchs einschließen können. Diese Kombinationen werden hier vorgeschlagen, sofern nicht angegeben ist, dass eine bestimmte Kombination nicht beabsichtigt ist. Weiterhin sollen auch Merkmale eines Anspruchs für jeden anderen unabhängigen Anspruch eingeschlossen sein, selbst wenn dieser Anspruch nicht direkt abhängig von dem unabhängigen Anspruch gemacht ist.
Es ist weiterhin zu beachten, dass in der Beschreibung oder in den Ansprüchen offenbarte Verfahren durch eine Vorrichtung mit Mitteln zum Durchführen jedes der jeweiligen Schritte dieser Verfahren implementiert sein können.
Weiterhin versteht es sich, dass die Offenbarung von mehreren, in der Beschreibung oder den Ansprüchen offenbarten Schritten oder Funktionen nicht als in der bestimmten Reihenfolge befindlich ausgelegt werden sollte. Durch die Offenbarung von mehreren Schritten oder Funktionen werden diese daher nicht auf eine bestimmte Reihenfolge begrenzt, es sei denn, dass diese Schritte oder Funktionen aus technischen Gründen nicht austauschbar sind. Weiterhin kann bei einigen Ausführungsbeispielen ein einzelner Schritt mehrere Teilschritte einschließen oder in diese unterteilt werden. Solche Teilschritte können eingeschlossen sein und Teil der Offenbarung dieses Einzelschritts sein, sofern sie nicht ausdrücklich ausgeschlossen sind.

Claims

Ein Halbleiterbauelement (100, 200, 300, 400, 500, 600, 700), umfassend: eine Mehrzahl von in einem Halbleitersubstrat (102) angeordneten Kompensationsregionen (110), wobei die Kompensationsregionen der Mehrzahl von Kompensationsregionen (110) einen ersten Leitfähigkeitstyp aufweisen; eine Mehrzahl von Drift-Region-Abschnitten (120) einer Drift-Region einer vertikalen elektrischen Elementanordnung, wobei die Drift-Region einen zweiten Leitfähigkeitstyp aufweist, wobei Drift-Region-Abschnitte (120) der Mehrzahl von Drift-Region-Abschnitten (120) und Kompensationsregionen (110) der Mehrzahl von Kompensationsregionen (110) abwechselnd angeordnet sind; und wobei sich zumindest Abschnitte einer Grenze einer Verarmungsregion, die in einem statischen Sperrzustand der vertikalen elektrischen Elementanordnung auftritt, innerhalb der Drift-Region-Abschnitte (120) in einer Tiefe von weniger als einer Tiefe von zumindest einer Teilmenge der Kompensationsregionen (110) der Mehrzahl von Kompensationsregionen (110) befinden, wobei jede Kompensationsregion von zumindest der Teilmenge von Kompensationsregionen einen Pufferkompensationsregionsabschnitt und einen oberen Kompensationsregionsabschnitt, der sich näher an einer Vorderseitenoberfläche des Halbleitersubstrats befindet als der Pufferkompensationsregionsab schnitt, umfasst, wobei sich die Pufferkompensationsregionsabschnitte vertikal von einem Boden der Kompensationsregionen zu zumindest einem Niveau eines Abschnitts der Grenze der Verarmungsregion, der am nächsten zu einer Vorderseitenoberfläche des Halbleitersubstrats ist, zwischen zwei benachbarten Kompensationsregionen der Teilmenge von Kompensationsregionen erstrecken, wobei eine Dotierungskonzentration innerhalb der Pufferkompensationsregionsabschnitte geringer ist als 80% einer Dotierungskonzentration innerhalb der oberen Kompensationsregionsabschnitte.
Ein Halbleiterbauelement (100, 200, 300, 400, 500, 600, 700), umfassend: eine Mehrzahl von in einem Halbleitersubstrat (102) angeordneten Kompensationsregionen (110), wobei die Kompensationsregionen der Mehrzahl von Kompensationsregionen (110) einen ersten Leitfähigkeitstyp aufweisen; eine Mehrzahl von Drift-Region-Abschnitten (120) einer Drift-Region einer vertikalen elektrischen Elementanordnung, wobei die Drift-Region einen zweiten Leitfähigkeitstyp aufweist, wobei Drift-Region-Abschnitte (120) der Mehrzahl von Drift-Region-Abschnitten (120) und Kompensationsregionen (110) der Mehrzahl von Kompensationsregionen (110) abwechselnd angeordnet sind; und wobei sich zumindest Abschnitte einer Grenze einer Verarmungsregion, die in einem statischen Sperrzustand der vertikalen elektrischen Elementanordnung auftritt, innerhalb der Drift-Region-Abschnitte (120) in einer Tiefe von weniger als einer Tiefe von zumindest einer Teilmenge der Kompensationsregionen (110) der Mehrzahl von Kompensationsregionen (110) befinden, wobei jede Kompensationsregion von zumindest der Teilmenge von Kompensationsregionen einen Pufferkompensationsregionsabschnitt und einen oberen Kompensationsregionsabschnitt, der sich näher an einer Vorderseitenoberfläche des Halbleitersubstrats befindet als der Pufferkompensationsregionsab schnitt, umfasst, wobei sich die Pufferkompensationsregionsabschnitte vertikal von einem Boden der Kompensationsregionen zu zumindest einem Niveau eines Abschnitts der Grenze der Verarmungsregion, der am nächsten zu einer Vorderseitenoberfläche des Halbleitersubstrats ist, zwischen zwei benachbarten Kompensationsregionen der Teilmenge von Kompensationsregionen erstrecken, wobei sich eine Dotierungskonzentration eines Puffer-Abschnitts der Drift-Region, der sich lateral zwischen den Pufferkompensationsregionsabschnitten befindet, um weniger als 20% von einer Dotierungskonzentration eines Teils eines Drift-Region-Abschnitts, der sich lateral zwischen oberen Kompensationsregionsabschnitten von benachbarten Kompensationsregionen befindet, unterscheidet.
Das Halbleiterbauelement gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei eine Hälfte einer lateral summierten Anzahl von Dotierstoffen der Pufferkompensationsregionsabschnitte von zwei Kompensationsregionen geringer ist als 95% einer lateral summierten Anzahl von Dotierstoffen eines Puffer-Abschnitts der Drift-Region, der sich lateral zwischen den Pufferkompensationsregionsabschnitten der zwei Kompensationsregionen befindet.
Ein Halbleiterbauelement (900), umfassend: eine Mehrzahl von in einem Halbleitersubstrat (102) angeordneten Kompensationsregionen, wobei die Kompensationsregionen der Mehrzahl von Kompensationsregionen einen ersten Leitfähigkeitstyp aufweisen; eine Mehrzahl von Drift-Region-Abschnitten (120) einer Drift-Region einer vertikalen elektrischen Elementanordnung, wobei die Drift-Region einen zweiten Leitfähigkeitstyp aufweist, wobei Drift-Region-Abschnitte (120) der Mehrzahl von Drift-Region-Abschnitten (120) und Kompensationsregionen der Mehrzahl von Kompensationsregionen abwechselnd angeordnet sind; und wobei zumindest zwei Kompensationsregionen der Mehrzahl von Kompensationsregionen einen oberen Kompensationsregionsabschnitt und einen Pufferkompensationsregionsabschnitt umfassen, wobei die Drift-Region einen Puffer-Abschnitt umfasst, der sich lateral zwischen den Pufferkompensationsregionsabschnitten der zwei Kompensationsregionen (110) befindet, wobei eine Hälfte einer lateral summierten Anzahl von Dotierstoffen der Pufferkompensationsregionsabschnitte der zwei Kompensationsregionen geringer ist als 80% einer lateral summierten Anzahl von Dotierstoffen des Puffer-Abschnitts, wobei eine Dotierungskonzentration innerhalb der Pufferkompensationsregionsabschnitte geringer ist als 80% einer Dotierungskonzentration innerhalb der oberen Kompensationsregionsabschnitte.
Ein Halbleiterbauelement (900), umfassend: eine Mehrzahl von in einem Halbleitersubstrat (102) angeordneten Kompensationsregionen, wobei die Kompensationsregionen der Mehrzahl von Kompensationsregionen einen ersten Leitfähigkeitstyp aufweisen; eine Mehrzahl von Drift-Region-Abschnitten (120) einer Drift-Region einer vertikalen elektrischen Elementanordnung, wobei die Drift-Region einen zweiten Leitfähigkeitstyp aufweist, wobei Drift-Region-Abschnitte (120) der Mehrzahl von Drift-Region-Abschnitten (120) und Kompensationsregionen der Mehrzahl von Kompensationsregionen abwechselnd angeordnet sind; und wobei zumindest zwei Kompensationsregionen der Mehrzahl von Kompensationsregionen einen oberen Kompensationsregionsabschnitt und einen Pufferkompensationsregionsabschnitt umfassen, wobei die Drift-Region einen Puffer-Abschnitt umfasst, der sich lateral zwischen den Pufferkompensationsregionsabschnitten der zwei Kompensationsregionen (110) befindet, wobei eine Hälfte einer lateral summierten Anzahl von Dotierstoffen der Pufferkompensationsregionsabschnitte der zwei Kompensationsregionen geringer ist als 80% einer lateral summierten Anzahl von Dotierstoffen des Puffer-Abschnitts, wobei sich eine Dotierungskonzentration eines Puffer-Abschnitts der Drift-Region, der sich lateral zwischen den Pufferkompensationsregionsabschnitten befindet, um weniger als 20% von einer Dotierungskonzentration eines Teils eines Drift-Region-Abschnitts, der sich lateral zwischen oberen Kompensationsregionsabschnitten von benachbarten Kompensationsregionen befindet, unterscheidet.
Das Halbleiterbauelement gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei eine laterale Breite der Pufferkompensationsregionsabschnitte zumindest 20% größer ist als eine laterale Breite der oberen Kompensationsregionsabschnitte.
Das Halbleiterbauelement gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei die oberen Kompensationsregionsabschnitte und die Pufferkompensationsregionsabschnitte streifenförmig sind und sich die oberen Kompensationsregionsabschnitte entlang einer ersten lateralen Richtung erstrecken und die Pufferkompensationsregionsabschnitte sich entlang einer zweiten lateralen Richtung erstrecken, die sich von der ersten lateralen Richtung unterscheidet.
Das Halbleiterbauelement gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Pufferkompensationsregionsab schnitt einen ersten Kompensationsteilab schnitt und einen zweiten Kompensationsteilabschnitt umfasst, wobei der Puffer-Abschnitt einen ersten Pufferteilabschnitt, der sich zwischen den ersten Kompensationsteilabschnitten der zwei Kompensationsregionen (110) befindet, und einen zweiten Pufferteilabschnitt, der sich zwischen den zweiten Kompensationsteilabschnitten der zwei Kompensationsregionen (110) befindet, umfasst, wobei eine Dotierungskonzentration des ersten Kompensationsteilabschnitts zumindest 20% höher ist als eine Dotierungskonzentration des zweiten Kompensationsteilabschnitts oder eine Dotierungskonzentration des ersten Pufferteilabschnitts zumindest 20% höher ist als eine Dotierungskonzentration des zweiten Pufferteilabschnitts.
Das Halbleiterbauelement gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei sich eine Hälfte einer lateral summierten Anzahl von Dotierstoffen der oberen Kompensationsregionsabschnitte von benachbarten Kompensationsregionen von einer lateral summierten Anzahl von Dotierstoffen eines Abschnitts der Drift-Region, der sich lateral zwischen den oberen Kompensationsregionsabschnitten der benachbarten Kompensationsregionen befindet, um weniger als 20% der lateral summierten Anzahl von Dotierstoffen des Abschnitts der Drift-Region unterscheidet.
Das Halbleiterbauelement gemäß einem der vorherigen Ansprüche wobei eine Dotierungskonzentration der oberen Kompensationsregionen und eine Dotierungskonzentration von Abschnitten der Drift-Region, die sich lateral zwischen oberen Kompensationsregionsabschnitten von benachbarten Kompensationsregionen befinden, zwischen 1·10¹⁶ cm^–3 und 1·10¹⁷ cm^–3 sind.
Das Halbleiterbauelement gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Mehrzahl von Kompensationsregionen (110) eine erste Teilmenge von Kompensationsregionen und eine zweite Teilmenge von Kompensationsregionen umfasst, wobei eine Tiefe der Kompensationsregionen der ersten Teilmenge von Kompensationsregionen geringer ist als 95% einer Tiefe von Kompensationsregionen der zweiten Teilmenge von Kompensationsregionen.
Das Halbleiterbauelement gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Kompensationsregionen der Mehrzahl von Kompensationsregionen (110) streifenförmige Kompensationsregionen sind und die Drift-Region-Abschnitte der Mehrzahl von Drift-Region-Abschnitten (120) streifenförmige Drift-Region-Abschnitte sind.
Das Halbleiterbauelement gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Drift-Region ferner einen Pufferschichtabschnitt umfasst, der sich vertikal zwischen der Mehrzahl von Kompensationsregionen (110) und einer Rückseitenoberfläche des Halbleitersubstrats befindet.
Das Halbleiterbauelement gemäß Anspruch 13, wobei sich eine Dotierungskonzentration innerhalb des Pufferschichtabschnitts um weniger als 10% von einer Differenz zwischen einer Dotierungskonzentration von Pufferkompensationsregionsabschnitten von zwei Kompensationsregionen und einer Dotierungskonzentration des Puffer-Abschnitts, der sich lateral zwischen den Pufferkompensationsregionsabschnitten der zwei Kompensationsregionen befindet, unterscheidet.
Das Halbleiterbauelement gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei die vertikale elektrische Elementanordnung eine vertikale Diodenanordnung oder eine vertikale Transistoranordnung ist.
Das Halbleiterbauelement gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei die vertikale elektrische Elementanordnung eine vertikale Transistoranordnung ist, wobei sich die Mehrzahl von Kompensationsregionen (110) von einer Mehrzahl von Body-Regionen der vertikalen Transistoranordnung in das Halbleitersubstrat (102) erstreckt.
Das Halbleiterbauelement gemäß Anspruch 16, ferner umfassend eine Mehrzahl von Source-Regionen der vertikalen Transistoranordnung, wobei die Mehrzahl von Source-Regionen und die Mehrzahl von Body-Regionen mit einer Source-Verdrahtungsstruktur elektrisch verbunden sind.
Das Halbleiterbauelement gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei die vertikale elektrische Elementanordnung eine Sperrspannung von mehr als 100 V aufweist.
Ein Verfahren (1000) zum Bilden eines Halbleiterbauelements, umfassend: Bilden (1010) einer Mehrzahl von in einem Halbleitersubstrat angeordneten Kompensationsregionen, wobei die Kompensationsregionen der Mehrzahl von Kompensationsregionen einen ersten Leitfähigkeitstyp aufweisen; wobei eine Mehrzahl von Drift-Region-Abschnitten einer Drift-Region einer vertikalen elektrischen Elementanordnung in dem Halbleitersubstrat angeordnet ist, wobei die Drift-Region einen zweiten Leitfähigkeitstyp aufweist, wobei Drift-Region-Abschnitte der Mehrzahl von Drift-Region-Abschnitten und Kompensationsregionen der Mehrzahl von Kompensationsregionen abwechselnd angeordnet sind, wobei sich zumindest Abschnitte einer Grenze einer Verarmungsregion, die in einem statischen Sperrzustand der vertikalen elektrischen Elementanordnung auftritt, innerhalb der Drift-Region-Abschnitte in einer Tiefe von weniger als einer Tiefe von zumindest einer Teilmenge der Kompensationsregionen der Mehrzahl von Kompensationsregionen befinden, wobei jede Kompensationsregion von zumindest der Teilmenge von Kompensationsregionen einen Pufferkompensationsregionsabschnitt und einen oberen Kompensationsregionsabschnitt, der sich näher an einer Vorderseitenoberfläche des Halbleitersubstrats befindet als der Pufferkompensationsregionsab schnitt, umfasst, wobei sich die Pufferkompensationsregionsabschnitte vertikal von einem Boden der Kompensationsregionen zu zumindest einem Niveau eines Abschnitts der Grenze der Verarmungsregion, der am nächsten zu einer Vorderseitenoberfläche des Halbleitersubstrats ist, zwischen zwei benachbarten Kompensationsregionen der Teilmenge von Kompensationsregionen erstrecken, und wobei eine Dotierungskonzentration innerhalb der Pufferkompensationsregionsabschnitte geringer ist als 80% einer Dotierungskonzentration innerhalb der oberen Kompensationsregionsabschnitte oder wobei sich eine Dotierungskonzentration eines Puffer-Abschnitts der Drift-Region, der sich lateral zwischen den Pufferkompensationsregionsabschnitten befindet, um weniger als 20% von einer Dotierungskonzentration eines Teils eines Drift-Region-Abschnitts, der sich lateral zwischen oberen Kompensationsregionsabschnitten von benachbarten Kompensationsregionen befindet, unterscheidet.