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DE102021108386A1 - Isolationsstruktur für igbt-vorrichtungen mit einer integrierten diode - Google Patents

Isolationsstruktur für igbt-vorrichtungen mit einer integrierten diode Download PDF

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DE102021108386A1
DE102021108386A1 DE102021108386.9A DE102021108386A DE102021108386A1 DE 102021108386 A1 DE102021108386 A1 DE 102021108386A1 DE 102021108386 A DE102021108386 A DE 102021108386A DE 102021108386 A1 DE102021108386 A1 DE 102021108386A1
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DE
Germany
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region
diode
trench
area
igbt
Prior art date
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Pending
Application number
DE102021108386.9A
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English (en)
Inventor
Matteo Dainese
Canhua Li
Andreas Moser
Wolfgang Wagner
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Infineon Technologies Austria AG
Original Assignee
Infineon Technologies Austria AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Infineon Technologies Austria AG filed Critical Infineon Technologies Austria AG
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Abstract

Gemäß einer Ausführungsform einer Halbleitervorrichtung beinhaltet die Vorrichtung ein Halbleitersubstrat, das ein Transistorgebiet und ein Diodengebiet aufweist. Das Transistorgebiet beinhaltet mehrere IGBT-Zellen und ein Ladungsträgerkompensationsgebiet, das dazu konfiguriert ist, Minoritätsladungsträger der Driftzone basierend auf einem eingeschalteten Zustand oder einem ausgeschalteten Zustand der mehreren IGBT-Zellen auszustoßen oder einzulassen. Das Diodengebiet beinhaltet mehrere Diodenzellen. Eine Isolationsstruktur ist zwischen dem Transistorgebiet und dem Diodengebiet vorgesehen. Die Isolationsstruktur beinhaltet einen ersten Graben, der sich in Längsrichtung entlang mindestens einem Teil eines Umfangs des Diodengebiets erstreckt, und einen zweiten Graben, der zwischen dem ersten Graben und dem Transistorgebiet angeordnet ist. Das Ladungsträgerkompensationsgebiet erstreckt sich zu dem zweiten Graben der Isolationsstruktur, aber nicht zu dem ersten Graben, so dass das Ladungsträgerkompensationsgebiet von einem Anodenpotenzial des Diodengebiets elektrisch isoliert ist.

Description

  • HINTERGRUND
  • Leistungshalbleitervorrichtungen, die eine mit einem Bipolartransistor mit isoliertem Gate (IGBT, insulated gate bipolar transistor) integrierte Diode beinhalten, verwenden oftmals eine gemeinsame Metallisierungs-/Polysiliciumschicht zum Bereitstellen von Gate-Potenzial für Graben-Gate-Elektroden des IGBTs und ein Emitter-Potenzial für das Anodengebiet der Diode. Oftmals gibt es zwischen dem Graben-Layout in dem IGBT und den Diodenbereichen keine Zellendiskontinuität. Eine Trennung zwischen Grenz-IGBT und Diodenzellen wird durch Unterbrechen der gemeinsamen Metallisierungs-/Polysiliciumschicht bereitgestellt. Auf diese Weise stellt die gemeinsame Metallisierungs-/Polysiliciumschicht ein Gate-Potenzial in dem IGBT-Bereich und das Emitter-Potenzial in dem Diodenbereich bereit.
  • Der IGBT-Bereich beinhaltet in der Regel ein p-dotiertes Gebiet, das das Gate-Graben-Dielektrikum der IGBT-Zellen vor zu starken elektrischen Feldern schützt. Das p-dotierte Gebiet führt in der Regel von der letzten Zelle des IGBTs weiter und berührt die erste Zelle der Diode, so dass es zwischen der letzten Zelle des IGBTs und der ersten Zelle der Diode keine Diskontinuität des p-dotierten Gebiets gibt oder zwischen dem p-dotierten Gebiet der letzten IGBT-Zelle und dem ersten Anodengebiet der Diode eine große Nähe gibt.
  • Während des Beginns des Einschaltens des IGBTs befindet sich eine benachbarte Grabenelektrode in dem Diodengebiet auf einem Emitter-Potenzial, und der Kollektor (Rückseite) befindet sich auf einem höheren Potenzial. Das Potenzial in der Driftzone nahe dem Diodengraben ist höher als null Volt. Somit besteht die Gefahr, dass sich entlang dem äußersten Graben in dem Diodenbereich ein Inversionskanal bildet, der die Anode der Diode mit dem p-dotierten Gebiet des IGBTs elektrisch verbindet. Das p-dotierte Gebiet des IGBTs sollte normalerweise floatend sein, aber zu Beginn des Einschaltens des IGBTs kann das p-dotierte Gebiet durch den Inversionskanal geerdet sein.
  • Die Eingangs-/Gate-Kapazität des IGBTs nimmt zu Beginn des Einschaltprozesses zu, wenn ein Inversionskanal das p-dotierte Gebiet des IGBTs mit Masse kurzschließt, wodurch mehr Zeit zum Durchführen des Einschaltprozesses erforderlich ist. Das heißt, die effektive Gate-Ladung, die der IGBT-Treiber erfährt, ist höher, wenn das p-dotierte Gebiet des IGBTs durch einen im Diodengebiet gebildeten Inversionskanal gegen Masse kurzgeschlossen wird, als wenn das p-dotierte Gebiet elektrisch floatend bliebe. Das p-dotierte Gebiet des IGBTs ist in der Regel um den gesamten IGBT-Bereich herum verbunden, so dass das p-dotierte Gebiet überall geerdet ist, was das Problem verschlimmert. Wenn das p-dotierte Gebiet floatend wäre, würde es stattdessen dem Gate-Potenzial des IGBTs folgen. Wenn jedoch das p-dotierte Gebiet zu Beginn des Einschaltens des IGBTs gegen Erde kurzgeschlossen wird, wird die Geschwindigkeit, mit der der IGBT einschaltet, reduziert.
  • Somit besteht Bedarf an einer Leistungshalbleitervorrichtung, die eine mit einem IGBT integrierte Diode und ein verbessertes Einschaltverhalten hat.
  • KURZFASSUNG
  • Gemäß einer Ausführungsform einer Halbleitervorrichtung umfasst die Halbleitervorrichtung Folgendes: ein Halbleitersubstrat, das ein Transistorgebiet und ein Diodengebiet aufweist, wobei das Transistorgebiet mehrere IGBT-Zellen (IGBT, insulated gate bipolar transistor - Bipolartransistor mit isoliertem Gate) und ein Ladungsträgerkompensationsgebiet umfasst, das dazu konfiguriert ist, Minoritätsladungsträger der Driftzone basierend auf einem eingeschalteten Zustand oder einem ausgeschalteten Zustand der mehreren IGBT-Zellen auszustoßen oder einzulassen, wobei das Diodengebiet mehrere Diodenzellen umfasst; und eine Isolationsstruktur zwischen dem Transistorgebiet und dem Diodengebiet, wobei die Isolationsstruktur einen ersten Graben, der sich in Längsrichtung entlang mindestens einem Teil eines Umfangs des Diodengebiets erstreckt, und einen zweiten Graben, der zwischen dem ersten Graben und dem Transistorgebiet angeordnet ist, umfasst, wobei sich das Ladungsträgerkompensationsgebiet zu dem zweiten Graben der Isolationsstruktur, aber nicht zu dem ersten Graben erstreckt, so dass das Ladungsträgerkompensationsgebiet von einem Anodenpotenzial des Diodengebiets elektrisch isoliert ist.
  • Gemäß einer Ausführungsform eines Verfahrens zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung, umfasst das Verfahren Folgendes: Bilden eines Transistorgebiets und eines Diodengebiets in einem Halbleitersubstrat, wobei das Transistorgebiet mehrere IGBT-Zellen (IGBT, insulated gate bipolar transistor - Bipolartransistor mit isoliertem Gate) und ein Ladungsträgerkompensationsgebiet, das dazu konfiguriert ist, Minoritätsladungsträger der Driftzone basierend auf einem eingeschalteten Zustand oder einem ausgeschalteten Zustand der mehreren IGBT-Zellen auszustoßen oder einzulassen, umfasst, wobei das Diodengebiet mehrere Diodenzellen umfasst; und Bilden einer Isolationsstruktur zwischen dem Transistorgebiet und dem Diodengebiet, wobei die Isolationsstruktur einen ersten Graben, der sich in Längsrichtung entlang mindestens einem Teil eines Umfangs des Diodengebiets erstreckt, und einen zweiten Graben, der zwischen dem ersten Graben und dem Transistorgebiet angeordnet ist, umfasst, wobei sich das Ladungsträgerkompensationsgebiet zu dem zweiten Graben der Isolationsstruktur, aber nicht zu dem ersten Graben erstreckt, so dass das Ladungsträgerkompensationsgebiet von einem Anodenpotenzial des Diodengebiets elektrisch isoliert ist.
  • Der Fachmann erkennt bei Lektüre der folgenden detaillierten Beschreibung und bei Ansicht der begleitenden Zeichnungen zusätzliche Merkmale und Vorteile.
  • Figurenliste
  • Die Elemente der Zeichnungen sind bezüglich einander nicht zwangsweise maßstäblich. Gleiche Bezugszahlen bezeichnen entsprechende gleiche Teile. Die Merkmale der verschiedenen dargestellten Ausführungsformen können kombiniert werden, es sei denn, sie schließen einander aus. In den Zeichnungen sind Ausführungsformen gezeigt, die in der folgenden Beschreibung ausführlich beschrieben werden.
    • 1 stellt eine Teildraufsicht einer Ausführungsform einer Halbleitervorrichtung dar, die eine Isolationsstruktur aufweist, welche benachbarte IGBT- und Diodenzellen trennt.
    • 2 stellt eine Querschnittsansicht eines Teils der Halbleitervorrichtung entlang der in 1 mit A-A' bezeichneten Linie gemäß einer Ausführungsform dar.
    • 3 stellt eine Querschnittsansicht eines Teils der Halbleitervorrichtung entlang der in 1 mit A-A' bezeichneten Linie gemäß einer anderen Ausführungsform dar.
    • 4 stellt eine Querschnittsansicht eines Teils der Halbleitervorrichtung entlang der in 1 mit A-A' bezeichneten Linie gemäß einer anderen Ausführungsform dar.
    • 5 stellt eine Draufsicht in einem Gebiet, in dem das Transistorgebiet der Halbleitervorrichtung dem Diodengebiet benachbart ist, gemäß einer Ausführungsform dar.
    • 6 stellt eine Draufsicht in einem Gebiet, in dem das Transistorgebiet der Halbleitervorrichtung dem Diodengebiet benachbart ist, gemäß einer anderen Ausführungsform dar.
    • 7 stellt eine Draufsicht in einem Gebiet, in dem das Transistorgebiet der Halbleitervorrichtung dem Diodengebiet benachbart ist, gemäß einer anderen Ausführungsform dar.
    • 8 stellt eine Draufsicht in einem Gebiet, in dem das Transistorgebiet der Halbleitervorrichtung dem Diodengebiet benachbart ist, gemäß einer anderen Ausführungsform dar.
    • 9 stellt eine Querschnittsansicht eines Teils der Halbleitervorrichtung entlang der in 8 mit B-B' bezeichneten Linie gemäß einer Ausführungsform dar.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
  • Es wird hier eine Leistungshalbleitervorrichtung mit einer verbesserten elektrischen Entkopplung zwischen Grenzzellen eines IGBTs und Grenzzellen einer mit dem IGBT integrierten Diode und entsprechende Herstellungsverfahren beschrieben. Der IGBT beinhaltet ein Ladungsträgerkompensationsgebiet, das dazu konfiguriert ist, Minoritätsladungsträger der Driftzone (im Falle einer Driftzone vom n-Typ Löcher und im Falle einer Driftzone vom p-Typ Elektronen) basierend auf einem eingeschalteten Zustand oder einem ausgeschalteten Zustand des IGBTs auszustoßen oder einzulassen. Eine Isolationsstruktur zwischen dem Transistorgebiet und dem Diodengebiet der Halbleitervorrichtung verbessert eine elektrische Entkopplung zwischen dem IGBT und den Diodenzellen, die aneinander angrenzen. Die Isolationsstruktur beinhaltet einen ersten Graben, der sich in Längsrichtung entlang mindestens einem Teil eines Umfangs des Diodengebiets erstreckt, und einen zweiten Graben, der zwischen dem ersten Graben und dem Transistorgebiet angeordnet ist. Das Ladungsträgerkompensationsgebiet des Transistorbereichs, das das Gate-Graben-Dielektrikum der IGBT-Zellen vor zu starken elektrischen Feldern schützt, erstreckt sich zu dem zweiten Graben der Isolationsstruktur, aber nicht zu dem ersten Graben, so dass das Ladungsträgerkompensationsgebiet von dem Anodenpotenzial des Diodengebiets elektrisch isoliert ist. Dementsprechend bleibt das Ladungsträgerkompensationsgebiet des Transistorbereichs beim Einschalten des IGBTs elektrisch floatend, wodurch die festgelegte Geschwindigkeit, bei der der IGBT einschaltet, beibehalten wird. Es versteht sich, dass die Merkmale der verschiedenen Ausführungsformen, die hier beschrieben werden, miteinander kombiniert werden können, es sei denn es wird speziell Anderes angemerkt.
  • 1 stellt eine Teildraufsicht einer Halbleitervorrichtung 100 dar. Die Halbleitervorrichtung 100 beinhaltet ein Halbleitersubstrat 102, das ein Transistorgebiet 104, ein Diodengebiet 106 und ein Isolationsgebiet 108, das das Transistorgebiet 104 und das Diodengebiet 106 voneinander trennt, aufweist. Das Transistorgebiet 104 beinhaltet mehrere IGBT-Zellen (IGBT, insulated gate bipolar transistor - Bipolartransistor mit isoliertem Gate) 110 und ein Ladungsträgerkompensationsgebiet 112, das dazu konfiguriert ist, Minoritätsladungsträger der Driftzone (im Falle einer Driftzone vom n-Typ Löcher und im Falle einer Driftzone vom p-Typ Elektronen) basierend auf einem eingeschalteten Zustand oder einem ausgeschalteten Zustand der IGBT-Zellen 110 auszustoßen oder einzulassen. Das Diodengebiet 106 beinhaltet mehrere Diodenzellen 114. Bei der in 1 gezeigten Ausführungsform sind die IGBT-Zellen 110 quadratisch und sind die Diodenzellen 114 streifenförmig. Die IGBT-Zellen 110 und die Diodenzellen 114 können zum Beispiel andere Layouts, Zellentypen, Periodizität usw. haben, wie später hier beschrieben wird.
  • 2 stellt eine Querschnittsansicht eines Teils der Halbleitervorrichtung 100 entlang der in 1 mit A-A' bezeichneten Linie dar. In dem Isolationsgebiet 108, das das Transistorgebiet 104 und das Diodengebiet 106 voneinander trennt, ist zwischen dem Transistorgebiet 104 und dem Diodengebiet 106 eine Isolationsstruktur 116 vorgesehen. Die Isolationsstruktur 116 beinhaltet einen ersten Graben 118, der sich in Längsrichtung (in 1 Richtung ‚X‘) entlang mindestens einem Teil des Umfangs des Diodengebiets 106 erstreckt. Die Isolationsstruktur 116 beinhaltet auch einen zweiten Graben 120, der zwischen dem ersten Graben 118 der Isolationsstruktur 116 und dem Transistorgebiet 104 angeordnet ist. Der erste und der zweite Graben 118, 120 der Isolationsstruktur 116 erstrecken sich in Längsrichtung (in 1 Richtung ‚X‘) parallel zueinander und können den gesamten Umfang des Diodengebiets 116 oder nur einen Teil davon, zum Beispiel den Teil neben dem Transistorgebiet 104, lateral umgeben.
  • Das Ladungsträgerkompensationsgebiet 112, das das Gate-Graben-Dielektrikum 122 der IGBT-Zellen 110 vor zu starken elektrischen Feldern schützt, erstreckt sich in das Isolationsgebiet 108, zu dem zweiten Graben 120 der Isolationsstruktur 116, aber nicht zu dem ersten Graben 118, so dass das Ladungsträgerkompensationsgebiet 112 zu jedem Zeitpunkt des IGBT-Einschaltprozesses, von dem Anodenpotenzial des Diodengebiets 106 elektrisch isoliert ist. Dementsprechend würde, selbst wenn ein Inversionskanal 113 entlang der Seitenwand der äußersten Feldelektrodengräben 146 des Diodengebiets 106 gebildet ist, der Inversionskanal nicht mit dem Ladungsträgerkompensationsgebiet 112 verbunden werden, da zwei Gräben 118, 120, die nicht Teil des IGBTs oder der Diodenvorrichtungen sind, dazu verwendet werden, das Transistorgebiet 104 von dem Diodengebiet 106 zu trennen. Das Transistorgebiet 104 und das Diodengebiet 106 werden als Nächstes ausführlicher beschrieben.
  • Das Halbleitersubstrat 102, in dem das Transistorgebiet 104 und das Diodengebiet 106 gebildet sind, kann ein oder mehrere verschiedenster Halbleitermaterialien beinhalten, die zum Bilden von integrierten Schaltungsvorrichtungen verwendet werden, wie zum Beispiel Silicium (Si), Siliciumcarbid (SiC), Germanium (Ge), Siliciumgermanium (SiGe), Galliumnitrid (GaN), Galliumarsenid (GaAs) und dergleichen, aber nicht darauf beschränkt. Das Halbleitersubstrat 102 kann ein Bulk-Halbleitermaterial sein oder kann eine oder mehrere auf das Bulk-Halbleitermaterial aufgewachsene Epitaxialschichten beinhalten. Wie oben erläutert wurde, können die in dem Transistorgebiet 104 enthaltenen IGBT-Zellen 110 quadratisch geformt sein, und die in dem Diodengebiet 106 enthaltenen Diodenzellen 114 können streifenförmig sein, wie in 1 gezeigt ist.
  • Jede IGBT-Zelle 110 in dem Transistorgebiet 104 beinhaltet ein Emittergebiet 124 von einem ersten Leitfähigkeitstyp, ein Body-Gebiet 126 von einem zweiten Leitfähigkeitstyp und einen sich durch das Emittergebiet 124 und das Body-Gebiet 126 und in eine Driftzone 130 vom ersten Leitfähigkeitstyp erstreckenden Gate-Graben 128. Die Gate-Gräben 128 erstrecken sich senkrecht (in 2 Richtung ‚Z‘) zu einer ersten Hauptfläche 132 des Halbleitersubstrats 102. Die Gate-Grabenelektroden 128 können auch eine Gate-Elektrode 134 zum Steuern eines leitenden Kanals 136 im Body-Gebiet 126 jeder IGBT-Zelle 110 beinhalten. Die IGBT-Zellen 110 können auch einen zusätzlichen Graben (nicht gezeigt) beinhalten, der eine Feldelektrode zum Formen des elektrischen Feldpotenzials in dem Halbleitersubstrat 102 während des Betriebs des IGBTs aufweist. Die Feldelektroden können mit einem anderen Potenzial als die Gate-Elektrode 134 elektrisch verbunden sein. Zum Beispiel können die Feldelektroden mit Emitter-Potenzial, Masse, elektrisch verbunden sein oder können elektrisch floatend sein.
  • Weiterhin auf die IGBT-Zellen 110 Bezug nehmend, trennt das Body-Gebiet 126 das entsprechende Emittergebiet 124 der IGBT-Zelle 110 von der Driftzone 130. Das Emittergebiet 124 ist mit der Driftzone 130 elektrisch verbunden, wenn der leitende Kanal 136 der entsprechenden IGBT-Zelle 110 vorhanden ist. Die leitenden Kanäle 136 werden durch die an die Gate-Elektroden 134 der IGBT-Zellen 110 angelegte Spannung gesteuert.
  • Der IGBT beinhaltet auch ein Kollektorgebiet 138 an der gegenüberliegenden Fläche 140 des Halbleitersubstrats 102 bezüglich der Emittergebiete 124. Die Emittergebiete 124, die Driftzone 130 und die leitenden Kanäle 136 sind von einem ersten Leitfähigkeitstyp, und die Body-Gebiete 126 und das Kollektorgebiet 138 sind von einem dem ersten Leitfähigkeitstyp entgegengesetzten zweiten Leitfähigkeitstyp. Im Falle von Kanälen 136 vom n-Typ, sind die Emittergebiete 124 und die Driftzone 130 zum Beispiel vom n-Typ und die Body-Gebiete 126 und das Kollektorgebiet 138 vom p-Typ. Umgekehrt sind im Falle von leitenden Kanälen 136 vom p-Typ die Emittergebiete 124 und die Driftzone 130 vom p-Typ und die Körpergebiete 126 und das Kollektorgebiet 138 vom n-Typ. Ein optionales Feldstoppgebiet 142 vom ersten Leitfähigkeitstyp kann zwischen der Driftzone 130 und dem Kollektorgebiet 138 im Halbleitersubstrat 102 gebildet sein. Das Feldstoppgebiet 142 kann im Diodengebiet 106 weggelassen sein, selbst wenn im Transistorgebiet 104 vorgesehen.
  • Nunmehr auf das Diodengebiet 106 Bezug nehmend, beinhaltet jede Diodenzelle 114 ein Anodengebiet 144 vom zweiten Leitfähigkeitstyp und einen sich durch das Anodengebiet 144 und in ein Kathodengebiet 148 vom ersten Leitfähigkeitstyp erstreckenden Feldelektrodengraben 146. Die Feldelektrodengräben 146 erstrecken sich senkrecht (in 2 Richtung ‚Z‘) zu der ersten Hauptfläche 132 des Halbleitersubstrats 102 und beinhalten jeweils eine Feldelektrode 150, die durch eine Isolierschicht 152, die aus dem gleichen Material wie das Gate-Graben-Dielektrikum 122 oder aus einem anderen Material bestehen kann, von dem umgebenden Halbleitersubstrat 102 isoliert ist.
  • Die Zellenkonstruktion des Diodengebiets 106 kann ähnlich der des Transistorgebiets 104 sein. Im Unterschied dazu sind jedoch die Emittergebiete 124 von dem Diodengebiet 106 weggelassen. Des Weiteren weist das Diodengebiet 106 ein Kathodengebiet 148 vom ersten Leitfähigkeitstyp statt des Kollektorgebiets 128 vom zweiten Leitfähigkeitstyp an der zweiten Hauptfläche 140 des Halbleitersubstrats 102 auf.
  • Der Ladungsträgerausgleich 112 ist wie das Kollektorgebiet 138 vom zweiten Leitfähigkeitstyp. Die Isolationsstruktur 116, die im Isolationsgebiet 108 der Halbleitervorrichtung 100 gebildet ist, isoliert das Ladungsträgerkompensationsgebiet 112 elektrisch von dem Anodengebiet 144 der Diodenzellen, die entlang dem Umfang des Diodengebiets 106 angeordnet sind.
  • Eine elektrisch leitende Schicht 154, die über dem Halbleitersubstrat 102 gebildet ist, weist einen ersten Teil 156 und einen zweiten Teil 158 auf, die voneinander getrennt sind. Die elektrisch leitende Schicht 154 kann aus dem gleichen Material wie die Gate-Elektroden 134 in dem Transistorgebiet 104 und die Feldelektroden 150 in dem Diodengebiet 106 gebildet sein. Zum Beispiel können die elektrisch leitende Schicht 154 und die Grabenelektroden 134, 150 aus Polysilicium gebildet sein. Die elektrisch leitende Schicht 154 kann stattdessen aus einem anderen Material (zum Beispiel Metall) als die Gate-Elektroden 134 im Transistorgebiet 104 und die Feldelektroden 150 im Diodengebiet 106 (zum Beispiel Polysilicium) gebildet sein.
  • In jedem Fall stellt der erste Teil 156 der elektrisch leitenden Schicht 154 ein Gate-Potenzial für die Gate-Elektrode 134 in den Gate-Gräben 128 der IGBT-Zellen 110 bereit, und der zweite Teil 158 der elektrisch leitenden Schicht 154 stellt ein Emitter-Potenzial für die Feldelektrode 150 in den Feldelektrodengräben 146 der Diodenzellen 114 bereit, wobei das Gate-Potenzial und das Emitter-Potenzial verschieden voneinander sind.
  • Wie in 2 gezeigt ist, können der erste Teil 156 und der zweite Teil 158 der elektrisch leitenden Schicht 154 zwischen dem zweiten Graben 120 der Isolationsstruktur 116 und dem Gate-Graben 128 von äußersten der IGBT-Zellen 110, die dem Diodengebiet 106 zugekehrt sind, voneinander getrennt sein, so dass sich der zweite Teil 158 der elektrisch leitenden Schicht 154 sowohl über den ersten Graben 118 als auch den zweiten Graben 120 der Isolationsstruktur 116 erstreckt.
  • 3 zeigt die gleiche Querschnittsansicht wie 2, aber in 3 endet der zweite Teil 158 der elektrisch leitenden Schicht 154 über den Feldelektrodengräben 146 der äußersten der Diodenzellen 114, die dem Transistorgebiet 104 zugekehrt sind, so dass sich der zweite Teil 158 der elektrisch leitenden Schicht 154 nicht über den zweiten (äußeren) Graben 120 der Isolationsstruktur 116 hinaus erstreckt.
  • In beiden 2 und 3 ist über der ersten Hauptfläche 132 des Halbleitersubstrats 102 eine erste Metallisierung 160 mit dem Emittergebiet 124 und dem Body-Gebiet 126 der IGBT-Zellen 110 in dem Transistorgebiet 104 und mit der Grabenfeldelektrode 150 und dem Anodengebiet 144 der Diodenzellen 114 in dem Diodengebiet 106 elektrisch verbunden. Die Gate-Elektroden 134 in dem Transistorgebiet 104 sind durch ein Isoliermaterial 162, wie zum Beispiel ein Dielektrikum, von der ersten Metallisierung 160 isoliert.
  • Die erste Metallisierung 160 ist durch erste Kontaktöffnungen 164 in dem Isoliermaterial 162 mit dem Emittergebiet 124 und dem Body-Gebiet 126 der IGBT-Zellen 110 in dem Transistorgebiet 104 elektrisch verbunden. Die erste Metallisierung 160 ist durch zweite Kontaktöffnungen 166 in dem Isoliermaterial 162 mit dem Anodengebiet 144 der Diodenzelle 114 in dem Diodengebiet 106 elektrisch verbunden. Der zweite Teil 158 der elektrisch leitenden Schicht 154 kann durch dritte Kontaktöffnungen 168 in dem Isoliermaterial 162 mit der ersten Metallisierung 160 verbunden sein, um die Grabenfeldelektroden 150 in dem Diodengebiet 114 mit Emitter-Potenzial zu koppeln.
  • Das Isoliermaterial 162 kann den lateralen Spalt ‚G‘ zwischen dem ersten und dem zweiten Teil 156, 158 der elektrisch leitenden Schicht 154 füllen. Die Kontaktöffnungen 164, 166, 168 in dem Isoliermaterial 162 sind in 1 gezeigt, aber nicht das Isoliermaterial 162 selbst, so dass darunter liegende Gebiete der Halbleitervorrichtung 100 in 1 zu sehen sind.
  • Eine zweite Metallisierung 170 kontaktiert das Kollektorgebiet 138 des IGBTs und das Kathodengebiet 148 der Diode an der zweiten Hauptfläche 140 des Halbleitersubstrats 102, wie in den 2 und 3 gezeigt ist.
  • Während des Beginns des Einschaltens des IGBTs befinden sich die benachbarten Feldelektrodengräben 146 in dem Diodengebiet 106 auf Emitter-Potenzial, und das Kollektorgebiet 138 an der Rückseite befindet sich auf einem höheren Potenzial. Das Potenzial in der Driftzone 130 nahe den Feldelektrodengräben 146 im Diodengebiet 106 ist höher als null Volt. Somit besteht eine Gefahr, dass sich entlang den äußersten Gräben 146 im Diodengebiet 106 ein Inversionskanal bildet. Die Doppelgrabenisolationsstruktur 146 trennt jedoch das Transistorgebiet 104 von dem Diodengebiet 106 und verhindert, dass irgendein Inversionskanal im Diodengebiet 106 das Ladungsträgerkompensationsgebiet 112 der benachbarten IGBT-Zellen 110 erreicht. Demgemäß bleibt das Ladungsträgerkompensationsgebiet 112 des Transistorgebiets 104 während des gesamten Einschaltens des IGBTs elektrisch floatend.
  • 4 stellt eine Querschnittsansicht eines Teils der Halbleitervorrichtung 100 entlang der in 1 mit A-A' bezeichneten Linie gemäß einer anderen Ausführungsform dar. Die in 4 gezeigte Ausführungsform ähnelt der in 2 gezeigten Ausführungsform. Im Unterschied zu ihr beinhaltet die Halbleitervorrichtung 100 jedoch ferner ein dotiertes Gebiet 172 vom ersten Leitfähigkeitstyp, das zwischen dem ersten Graben 118 und dem zweiten Graben 120 der Isolationsstruktur 116 in dem Halbleitersubstrat 102 gebildet ist. Das dotierte Gebiet 172 vom ersten Leitfähigkeitstyp hilft dabei, das Bilden eines Inversionskanals zwischen dem Anodengebiet 144 der äußersten Diodenzellen 114 und dem Ladungsträgerkompensationsgebiet 112 der benachbarten IGBT-Zellen 110 zu verhindern. Insbesondere erhöht das dotierte Gebiet 172 vom ersten Leitfähigkeitstyp die Schwellenspannung für einen Inversionskanal entlang dem zweiten Graben 120 der Isolationsstruktur 116. Der zweite Teil 158 der elektrisch leitenden Schicht 154 kann auch über den Feldelektrodengräben 146 der äußersten der Diodenzellen 114, die dem Transistorgebiet 104 zugekehrt sind, enden, so dass sich der zweite Teil 158 der elektrisch leitenden Schicht 154 nicht über den zweiten (äußeren) Graben 120 der Isolationsstruktur 116 hinaus erstreckt, wie in 3 gezeigt ist. Als Nächstes werden zusätzliche Ausführungsformen des Zellenlayouts für die Transistor- und Diodengebiete 104, 106 der Halbleitervorrichtung 100 beschrieben.
  • 5 stellt eine Draufsicht in einem Gebiet, in dem das Transistorgebiet 104 dem Diodengebiet 106 benachbart ist, gemäß einer anderen Ausführungsform dar. Die elektrisch leitende Schicht 154 mit dem ersten und dem zweiten Teil 156, 158, die getrennt sind, die erste Metallisierung 160 und das Isoliermaterial 162 zwischen der ersten Metallisierung 160 und der elektrisch leitenden Schicht 154 sind in 5 nicht gezeigt, so dass in 5 darunter liegende Gebiete sichtbar sind. Die Feldelektrodengräben 146 im Diodengebiet 106 sind in 5 auch auf eine vereinfachte Weise dargestellt, um die Darstellung anderer Merkmale zu verbessern.
  • In 5 sind die Diodenzellen 114 streifenförmig, zum Beispiel rechteckig, um die Fläche des Anodengebiets 144 zu vergrößern. Die IGBT-Zellen 110 sind auch streifenförmig. Obgleich quadratische IGBT-Zellen 110, wie sie in 1 gezeigt sind, bevorzugt sein können, können streifenförmige IGBT-Zellen 110, wie sie in 5 gezeigt sind, für rückwärtsleitende IGBTs (RC-IGBTs) geeignet sein.
  • Getrennt oder in Kombination kann das Ladungsträgerkompensationsgebiet 112 in dem Transistorgebiet 104 durchgehend oder nicht durchgehend sein. In Abhängigkeit von dem Layout der IGBT-Zellen 110 kann das Ladungsträgerkompensationsgebiet 112 zum Beispiel zwischen den IGBT-Zellen 110 getrennt oder nicht getrennt sein.
  • Getrennt oder in Kombination kann sich die Isolationsstruktur 116 in Längsrichtung entlang dem gesamten Umfang des Diodengebiets 106 erstrecken.
  • Getrennt oder in Kombination kann das Ladungsträgerkompensationsgebiet 112 durch das gesamte Transistorgebiet 110 zusammenhängend sein.
  • Getrennt oder in Kombination kann das Ladungsträgerkompensationsgebiet 112 elektrisch floatend sein.
  • 6 stellt eine Draufsicht in einem Gebiet, in dem das Transistorgebiet 104 dem Diodengebiet 106 benachbart ist, gemäß einer anderen Ausführungsform dar. Die in 6 gezeigte Ausführungsform ähnelt der in 5 gezeigten Ausführungsform. In Unterschied zu ihr enden die Gate-Gräben 128, an und dem Ende 174 der Gate-Gräben 128, die dem Diodengebiet 106 zugekehrt sind, jedoch näher an dem Diodengebiet 106 als dem Emittergebiet 124 und dem Body-Gebiet 126 der IGBT-Zellen 110. An diesem Ende 174 der Gate-Gräben 128 erstreckt sich das Ladungsträgerkompensationsgebiet 112 von Seitenwand zu Seitenwand der Gate-Gräben 128.
  • 7 stellt eine Draufsicht in einem Gebiet, in dem das Transistorgebiet 104 dem Diodengebiet 106 benachbart ist, gemäß einer anderen Ausführungsform dar. Die in 7 gezeigte Ausführungsform ähnelt der in 5 gezeigten Ausführungsform. Im Unterschied zu ihr erstrecken sich die streifenförmigen Diodenzellen 114 jedoch in Längsrichtung (in 7 Richtung ‚Y‘) quer zu den streifenförmigen IGBT-Zellen 110. In einem Fall verläuft die Längserstreckung (in 7 Richtung ‚Y‘) der streifenförmigen Diodenzellen 114 senkrecht zu der Längserstreckung (in 7 Richtung ‚X‘) der streifenförmigen IGBT-Zellen 110.
  • 8 stellt eine Draufsicht in einem Gebiet, in dem das Transistorgebiet 104 dem Diodengebiet 106 benachbart ist, gemäß einer anderen Ausführungsform dar. 9 stellt eine Querschnittsansicht eines Teils der Halbleitervorrichtung entlang der in 8 mit B-B' bezeichneten Linie dar. Die in 8 gezeigte Ausführungsform ähnelt der in 5 gezeigten Ausführungsform. Im Unterschied zu ihr können jedoch ein oder mehrere Kontakte 176 für das in dem Halbleitersubstrat 102 zwischen dem ersten Graben 118 und dem zweiten Graben 120 der Isolationsstruktur 116 gebildete Body-Gebiet 126 vorgesehen sein. Wie hier zuvor erläutert wurde, verbessert das dotierte Gebiet 172 vom ersten Leitfähigkeitstyp Kommutierungsrobustheit für die IGBT-Vorrichtung, indem es dabei hilft, das Bilden eines Inversionskanals zwischen dem Anodengebiet 144 der äußersten Diodenzellen 114 und dem Ladungsträgerkompensationsgebiet 112 der benachbarten IGBT-Zellen 110 zu verhindern. Im Unterschied zu dem in 4 gezeigten quadratischen IGBT-Zellenlayout erstrecken sich die IGBT-Body-Gebiete 126 lateral von dem Transistorgebiet 104 und in das Isolationsgebiet 108. Die IGBT Body-Gebiete 126 können sich auch lateral in das Diodengebiet 106 erstrecken. In diesem Fall kann das Anodengebiet 144 die gleiche oder eine verschiedene Implantationsdosis wie die IGBT-Diodengebiete 126.
  • In beiden Fällen ist gemäß der in den 8 und 9 gezeigten Ausführungsform das dotierte Gebiet 172 vom ersten Leitfähigkeitstyp unter dem IGBT-Body-Gebiet 126 in dem Isolationsgebiet 108 gebildet, so dass dazwischen ein pn-Übergang bereitgestellt wird, um ein Sperren zu gewährleisten. Ein oder mehrere optionale Kontakte 176 können gebildet sein, um den Teil des Body-Gebiets 126, der sich über dem dotierten Gebiet 172 in dem Isolationsgebiet 108 befindet, zu verbinden, wie in den 8 und 9 gezeigt ist.
  • Obgleich die vorliegende Offenbarung nicht so eingeschränkt ist, zeigen die folgenden nummerierten Beispiele ein oder mehrere Aspekte der Offenbarung auf.
  • Beispiel 1. Eine Halbleitervorrichtung, umfassend: ein Halbleitersubstrat, das ein Transistorgebiet und ein Diodengebiet aufweist, wobei das Transistorgebiet mehrere IGBT-Zellen (IGBT, insulated gate bipolar transistor - Bipolartransistor mit isoliertem Gate) und ein Ladungsträgerkompensationsgebiet umfasst, das dazu konfiguriert ist, Minoritätsladungsträger der Driftzone basierend auf einem eingeschalteten Zustand oder einem ausgeschalteten Zustand der mehreren IGBT-Zellen auszustoßen oder einzulassen, wobei das Diodengebiet mehrere Diodenzellen umfasst; und eine Isolationsstruktur zwischen dem Transistorgebiet und dem Diodengebiet, wobei die Isolationsstruktur einen ersten Graben, der sich in Längsrichtung entlang mindestens einem Teil eines Umfangs des Diodengebiets erstreckt, und einen zweiten Graben, der zwischen dem ersten Graben und dem Transistorgebiet angeordnet ist, umfasst, wobei sich das Ladungsträgerkompensationsgebiet zu dem zweiten Graben der Isolationsstruktur, aber nicht zu dem ersten Graben erstreckt, so dass das Ladungsträgerkompensationsgebiet von einem Anodenpotenzial des Diodengebiets elektrisch isoliert ist.
  • Beispiel 2. Die Halbleitervorrichtung nach Beispiel 1, wobei jede IGBT-Zelle der mehreren IGBT-Zellen ein Emittergebiet von einem ersten Leitfähigkeitstyp, ein Body-Gebiet von einem zweiten Leitfähigkeitstyp und einen sich durch das Emittergebiet und das Body-Gebiet und in eine Driftzone vom ersten Leitfähigkeitstyp erstreckenden Gate-Graben umfasst, wobei jede Diodenzelle der mehreren Diodenzellen ein Anodengebiet vom zweiten Leitfähigkeitstyp und einen sich durch das Anodengebiet und in ein Kathodengebiet vom ersten Leitfähigkeitstyp erstreckenden Feldelektrodengraben umfasst, wobei das Ladungsträgerkompensationsgebiet vom zweiten Leitfähigkeitstyp ist, wobei die Isolationsstruktur das Ladungsträgerkompensationsgebiet von dem Anodengebiet der entlang dem Umfang des Diodengebiets angeordneten Diodenzellen elektrisch isoliert.
  • Beispiel 3. Die Halbleitervorrichtung nach Beispiel 2, ferner umfassend: eine elektrisch leitende Schicht, die über dem Halbleitersubstrat gebildet ist, wobei die elektrisch leitende Schicht einen ersten Teil und einen zweiten Teil aufweist, die voneinander getrennt sind, wobei der erste Teil ein Gate-Potenzial für eine Gate-Elektrode in den Gate-Gräben der IGBT-Zellen bereitstellt, wobei der zweite Teil ein Emitter-Potenzial für eine Feldelektrode in den Feldelektrodengräben der Diodenzellen bereitstellt, wobei das Gate-Potenzial und das Emitter-Potenzial verschieden voneinander sind, und wobei der erste Teil und der zweite Teil der elektrisch leitenden Schicht zwischen dem zweiten Graben der Isolationsstruktur und dem Gate-Graben von äußersten der IGBT-Zellen, die dem Diodengebiet zugekehrt sind, voneinander getrennt sind, so dass sich der zweite Teil über den ersten Graben und mindestens einen Teil des zweiten Grabens der Isolationsstruktur erstreckt.
  • Beispiel 4. Die Halbleitervorrichtung nach Beispiel 3, ferner umfassend: ein dotiertes Gebiet vom ersten Leitfähigkeitstyp zwischen dem ersten Graben und dem zweiten Graben der Isolationsstruktur.
  • Beispiel 5. Die Halbleitervorrichtung nach Beispiel 4, wobei das dotierte Gebiet unter einem IGBT Body-Gebiet gebildet ist.
  • Beispiel 6. Die Halbleitervorrichtung nach einem der Beispiele 1 bis 5, ferner umfassend: ein dotiertes Gebiet vom ersten Leitfähigkeitstyp zwischen dem ersten Graben und dem zweiten Graben der Isolationsstruktur.
  • Beispiel 7. Die Halbleitervorrichtung nach einem der Beispiele 1 bis 6, wobei die IGBT-Zellen quadratisch sind, und wobei die Diodenzellen streifenförmig sind.
  • Beispiel 8. Die Halbleitervorrichtung nach einem der Beispiele 1 bis 6, wobei die IGBT-Zellen streifenförmig sind, und wobei die Diodenzellen streifenförmig sind.
  • Beispiel 9. Die Halbleitervorrichtung nach Beispiel 8, wobei an und Ende der Gate-Gräben, die dem Diodengebiet zugekehrt sind, die Gate-Gräben näher an dem Diodengebiet als dem Emittergebiet und dem Body-Gebiet der IGBT-Zellen enden, und wobei sich das Ladungsträgerkompensationsgebiet an dem Ende, das dem Diodengebiet zugekehrt ist, von Seitenwand zu Seitenwand der Gate-Gräben erstreckt.
  • Beispiel 10. Die Halbleitervorrichtung nach Beispiel 8 oder 9, wobei sich die streifenförmigen Diodenzellen in Längsrichtung quer zu den streifenförmigen IGBT-Zellen erstrecken.
  • Beispiel 11. Die Halbleitervorrichtung nach einem der Beispiele 1 bis 10, wobei sich der erste Graben und der zweite Graben der Isolationsstruktur in Längsrichtung parallel zueinander erstrecken.
  • Beispiel 12. Die Halbleitervorrichtung nach einem der Beispiele 1 bis 11, wobei sich die Isolationsstruktur in Längsrichtung entlang der gesamten Peripherie des Diodengebiets erstreckt.
  • Beispiel 13. Die Halbleitervorrichtung nach einem der Beispiele 1 bis 12, wobei das Ladungsträgerkompensationsgebiet durch das gesamte Transistorgebiet zusammenhängend ist.
  • Beispiel 14. Die Halbleitervorrichtung nach einem der Beispiele 1 bis 13, wobei das Ladungsträgerkompensationsgebiet elektrisch floatend ist.
  • Beispiel 15. Ein Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Bilden eines Transistorgebiets und eines Diodengebiets in einem Halbleitersubstrat, wobei das Transistorgebiet mehrere IGBT-Zellen (IGBT, insulated gate bipolar transistor - Bipolartransistor mit isoliertem Gate) und ein Ladungsträgerkompensationsgebiet, das dazu konfiguriert ist, Minoritätsladungsträger der Driftzone basierend auf einem eingeschalteten Zustand oder einem ausgeschalteten Zustand der mehreren IGBT-Zellen auszustoßen oder einzulassen, umfasst, wobei das Diodengebiet mehrere Diodenzellen umfasst; und Bilden einer Isolationsstruktur zwischen dem Transistorgebiet und dem Diodengebiet, wobei die Isolationsstruktur einen ersten Graben, der sich in Längsrichtung entlang mindestens einem Teil eines Umfangs des Diodengebiets erstreckt, und einen zweiten Graben, der zwischen dem ersten Graben und dem Transistorgebiet angeordnet ist, umfasst, wobei sich das Ladungsträgerkompensationsgebiet zu dem zweiten Graben der Isolationsstruktur, aber nicht zu dem ersten Graben erstreckt, so dass das Ladungsträgerkompensationsgebiet von einem Anodenpotenzial des Diodengebiets elektrisch isoliert ist.
  • Beispiel 16. Das Verfahren nach Beispiel 15, wobei jede IGBT-Zelle der mehreren IGBT-Zellen ein Emittergebiet von einem ersten Leitfähigkeitstyp, ein Body-Gebiet von einem zweiten Leitfähigkeitstyp und einen sich durch das Emittergebiet und das Body-Gebiet und in eine Driftzone vom ersten Leitfähigkeitstyp erstreckenden Gate-Graben umfasst, wobei jede Diodenzelle der mehreren Diodenzellen ein Anodengebiet vom zweiten Leitfähigkeitstyp und einen sich durch das Anodengebiet und in ein Kathodengebiet vom ersten Leitfähigkeitstyp erstreckenden Feldelektrodengraben umfasst, wobei das Ladungsträgerkompensationsgebiet vom zweiten Leitfähigkeitstyp ist, wobei die Isolationsstruktur das Ladungsträgerkompensationsgebiet von dem Anodengebiet der entlang dem Umfang des Diodengebiets angeordneten Diodenzellen elektrisch isoliert.
  • Beispiel 17. Das Verfahren nach Beispiel 16, ferner umfassend: Bilden einer elektrisch leitenden Schicht über dem Halbleitersubstrat, wobei die elektrisch leitende Schicht einen ersten Teil und einen zweiten Teil aufweist; Bereitstellen über den ersten Teil der elektrisch leitenden Schicht eines Gate-Potenzials für eine Gate-Elektrode in den Gate-Gräben der IGBT-Zellen; Bereitstellen über den zweiten Teil der elektrisch leitenden Schicht eines Emitter-Potenzials für eine Feldelektrode in den Feldelektrodengräben der Diodenzellen, wobei das Emitter-Potenzial von dem Gate-Potenzial verschieden ist; und Trennen des ersten Teils und des zweiten Teils der elektrisch leitenden Schicht zwischen dem zweiten Graben der Isolationsstruktur und dem Gate-Graben von äußersten der IGBT-Zellen, die dem Diodengebiet zugekehrt sind, so dass sich der zweite Teil über den ersten Graben und mindestens einen Teil des zweiten Grabens der Isolationsstruktur erstreckt.
  • Beispiel 18. Das Verfahren nach Beispiel 17, ferner umfassend: Bilden eines dotierten Gebiets vom ersten Leitfähigkeitstyp zwischen dem ersten Graben und dem zweiten Graben der Isolationsstruktur.
  • Beispiel 19. Das Verfahren nach Beispiel 18, wobei das dotierte Gebiet unter einem IGBT Body-Gebiet gebildet wird.
  • Beispiel 20. Das Verfahren nach einem der Beispiele 15 bis 19, ferner umfassend: Bilden eines dotierten Gebiets vom ersten Leitfähigkeitstyp zwischen dem ersten Graben und dem zweiten Graben der Isolationsstruktur.
  • Begriffe wie zum Beispiel „erste/r/s“, „zweite/r/s“ und dergleichen werden zum Beschreiben verschiedener Elemente, Gebiete, Abschnitte usw. verwendet und sollen nicht einschränkend sein. Gleiche Begriffe beziehen sich in der gesamten Beschreibung auf gleiche Elemente.
  • Wie hier verwendet, sind die Begriffe „aufweisen“, „enthalten“, „beinhalten“, „umfassen“ und dergleichen offene Begriffe, die das Vorhandensein der angegebenen Elemente oder Merkmale angeben, aber keine zusätzlichen Elemente oder Merkmale ausschließen. Die Artikel „ein/e/r/es“ und „der/die/das“ sollen den Plural sowie den Singular einschließen, es sei denn der Kontext gibt deutlich etwas Anderes an.
  • Obgleich hier bestimmte Ausführungsformen dargestellt und beschrieben wurden, versteht sich für den Durchschnittsfachmann, dass die gezeigten und beschriebenen bestimmten Ausführungsformen durch verschiedenste alternative und/oder äquivalente Implementierungen ersetzt werden können, ohne von dem Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Die Anmeldung soll jegliche Anpassungen oder Variationen der bestimmten Ausführungsformen, die hier besprochen werden, abdecken. Daher soll die vorliegende Erfindung nur durch die Ansprüche und ihre Äquivalente eingeschränkt werden.

Claims (20)

  1. Halbleitervorrichtung, umfassend: ein Halbleitersubstrat, das ein Transistorgebiet und ein Diodengebiet aufweist, wobei das Transistorgebiet mehrere IGBT-Zellen (IGBT, insulated gate bipolar transistor - Bipolartransistor mit isoliertem Gate) und ein Ladungsträgerkompensationsgebiet umfasst, das dazu konfiguriert ist, Minoritätsladungsträger der Driftzone basierend auf einem eingeschalteten Zustand oder einem ausgeschalteten Zustand der mehreren IGBT-Zellen auszustoßen oder einzulassen, wobei das Diodengebiet mehrere Diodenzellen umfasst; und eine Isolationsstruktur zwischen dem Transistorgebiet und dem Diodengebiet, wobei die Isolationsstruktur einen ersten Graben, der sich in Längsrichtung entlang mindestens einem Teil eines Umfangs des Diodengebiets erstreckt, und einen zweiten Graben, der zwischen dem ersten Graben und dem Transistorgebiet angeordnet ist, umfasst, wobei sich das Ladungsträgerkompensationsgebiet zu dem zweiten Graben der Isolationsstruktur, aber nicht zu dem ersten Graben erstreckt, so dass das Ladungsträgerkompensationsgebiet von einem Anodenpotenzial des Diodengebiets elektrisch isoliert ist.
  2. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, wobei jede IGBT-Zelle der mehreren IGBT-Zellen ein Emittergebiet von einem ersten Leitfähigkeitstyp, ein Body-Gebiet von einem zweiten Leitfähigkeitstyp und einen sich durch das Emittergebiet und das Body-Gebiet und in eine Driftzone vom ersten Leitfähigkeitstyp erstreckenden Gate-Graben umfasst, wobei jede Diodenzelle der mehreren Diodenzellen ein Anodengebiet vom zweiten Leitfähigkeitstyp und einen sich durch das Anodengebiet und in ein Kathodengebiet vom ersten Leitfähigkeitstyp erstreckenden Feldelektrodengraben umfasst, wobei das Ladungsträgerkompensationsgebiet vom zweiten Leitfähigkeitstyp ist, wobei die Isolationsstruktur das Ladungsträgerkompensationsgebiet von dem Anodengebiet der entlang dem Umfang des Diodengebiets angeordneten Diodenzellen elektrisch isoliert.
  3. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 2, ferner umfassend: eine elektrisch leitende Schicht, die über dem Halbleitersubstrat gebildet ist, wobei die elektrisch leitende Schicht einen ersten Teil und einen zweiten Teil aufweist, die voneinander getrennt sind, wobei der erste Teil ein Gate-Potenzial für eine Gate-Elektrode in den Gate-Gräben der IGBT-Zellen bereitstellt, wobei der zweite Teil ein Emitter-Potenzial für die Feldelektrode in den Feldelektrodengräben der Diodenzellen bereitstellt, wobei das Gate-Potenzial und das Emitter-Potenzial verschieden voneinander sind, und wobei der erste Teil und der zweite Teil der elektrisch leitenden Schicht zwischen dem zweiten Graben der Isolationsstruktur und dem Gate-Graben von äußersten der IGBT-Zellen, die dem Diodengebiet zugekehrt sind, voneinander getrennt sind, so dass sich der zweite Teil über den ersten Graben und mindestens einen Teil des zweiten Grabens der Isolationsstruktur erstreckt.
  4. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 3, ferner umfassend: ein dotiertes Gebiet vom ersten Leitfähigkeitstyp zwischen dem ersten Graben und dem zweiten Graben der Isolationsstruktur.
  5. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 4, wobei das dotierte Gebiet unter einem IGBT Body-Gebiet gebildet ist.
  6. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, ferner umfassend: ein dotiertes Gebiet vom ersten Leitfähigkeitstyp zwischen dem ersten Graben und dem zweiten Graben der Isolationsstruktur.
  7. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, wobei die IGBT-Zellen quadratisch sind, und wobei die Diodenzellen streifenförmig sind.
  8. Halbleitervorrichtungen nach Anspruch 1, wobei die IGBT-Zellen streifenförmig sind, und wobei die Diodenzellen streifenförmig sind.
  9. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 8, wobei an und Ende der Gate-Gräben, die dem Diodengebiet zugekehrt sind, die Gate-Gräben näher an dem Diodengebiet als dem Emittergebiet und dem Body-Gebiet der IGBT-Zellen enden, und wobei sich das Ladungsträgerkompensationsgebiet an dem Ende, das dem Diodengebiet zugekehrt ist, von Seitenwand zu Seitenwand der Gate-Gräben erstreckt.
  10. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 8, wobei sich die streifenförmigen Diodenzellen in Längsrichtung quer zu den streifenförmigen IGBT-Zellen erstrecken.
  11. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, wobei sich der erste Graben und der zweite Graben der Isolationsstruktur in Längsrichtung parallel zueinander erstrecken.
  12. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, wobei sich die Isolationsstruktur in Längsrichtung entlang der gesamten Peripherie des Diodengebiets erstreckt.
  13. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Ladungsträgerkompensationsgebiet durch das gesamte Transistorgebiet zusammenhängend ist.
  14. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Ladungsträgerkompensationsgebiet elektrisch floatend ist.
  15. Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Bilden eines Transistorgebiets und eines Diodengebiets in einem Halbleitersubstrat, wobei das Transistorgebiet mehrere IGBT-Zellen (IGBT, insulated gate bipolar transistor - Bipolartransistor mit isoliertem Gate) und ein Ladungsträgerkompensationsgebiet, das dazu konfiguriert ist, Minoritätsladungsträger der Driftzone basierend auf einem eingeschalteten Zustand oder einem ausgeschalteten Zustand der mehreren IGBT-Zellen auszustoßen oder einzulassen, umfasst; wobei das Diodengebiet mehrere Diodenzellen umfasst; und Bilden einer Isolationsstruktur zwischen dem Transistorgebiet und dem Diodengebiet, wobei die Isolationsstruktur einen ersten Graben, der sich in Längsrichtung entlang mindestens einem Teil eines Umfangs des Diodengebiets erstreckt, und einen zweiten Graben, der zwischen dem ersten Graben und dem Transistorgebiet angeordnet ist, umfasst, wobei sich das Ladungsträgerkompensationsgebiet zu dem zweiten Graben der Isolationsstruktur, aber nicht zu dem ersten Graben erstreckt, so dass das Ladungsträgerkompensationsgebiet von einem Anodenpotenzial des Diodengebiets elektrisch isoliert ist.
  16. Verfahren nach Anspruch 15, wobei jede IGBT-Zelle der mehreren IGBT-Zellen ein Emittergebiet von einem ersten Leitfähigkeitstyp, ein Body-Gebiet von einem zweiten Leitfähigkeitstyp und einen sich durch das Emittergebiet und das Body-Gebiet und in eine Driftzone vom ersten Leitfähigkeitstyp erstreckenden Gate-Graben umfasst, wobei jede Diodenzelle der mehreren Diodenzellen ein Anodengebiet vom zweiten Leitfähigkeitstyp und einen sich durch das Anodengebiet und in ein Kathodengebiet vom ersten Leitfähigkeitstyp erstreckenden Feldelektrodengraben umfasst, wobei das Ladungsträgerkompensationsgebiet vom zweiten Leitfähigkeitstyp ist, wobei die Isolationsstruktur das Ladungsträgerkompensationsgebiet von dem Anodengebiet der entlang dem Umfang des Diodengebiets angeordneten Diodenzellen elektrisch isoliert.
  17. Verfahren nach Anspruch 16, ferner umfassend: Bilden einer elektrisch leitenden Schicht über dem Halbleitersubstrat, wobei die elektrisch leitende Schicht einen ersten Teil und einen zweiten Teil aufweist; Bereitstellen über den ersten Teil der elektrisch leitenden Schicht eines Gate-Potenzials für eine Gate-Elektrode in den Gate-Gräben der IGBT-Zellen; Bereitstellen über den zweiten Teil der elektrisch leitenden Schicht eines Emitter-Potenzials für die Feldelektrode in den Feldelektrodengräben der Diodenzellen, wobei das Emitter-Potenzial von dem Gate-Potenzial verschieden ist; und Trennen des ersten Teils und des zweiten Teils der elektrisch leitenden Schicht zwischen dem zweiten Graben der Isolationsstruktur und dem Gate-Graben von äußersten der IGBT-Zellen, die dem Diodengebiet zugekehrt sind, so dass sich der zweite Teil über den ersten Graben und mindestens einen Teil des zweiten Grabens der Isolationsstruktur erstreckt.
  18. Verfahren nach Anspruch 17, ferner umfassend: Bilden eines dotierten Gebiets vom ersten Leitfähigkeitstyp zwischen dem ersten Graben und dem zweiten Graben der Isolationsstruktur.
  19. Verfahren nach Anspruch 18, wobei das dotierte Gebiet unter einem IGBT Body-Gebiet gebildet wird.
  20. Verfahren nach Anspruch 15, ferner umfassend: Bilden eines dotierten Gebiets vom ersten Leitfähigkeitstyp zwischen dem ersten Graben und dem zweiten Graben der Isolationsstruktur.
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