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DE102018106992B3 - Siliziumcarbid halbleiterbauelement - Google Patents

Siliziumcarbid halbleiterbauelement Download PDF

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DE102018106992B3
DE102018106992B3 DE102018106992.8A DE102018106992A DE102018106992B3 DE 102018106992 B3 DE102018106992 B3 DE 102018106992B3 DE 102018106992 A DE102018106992 A DE 102018106992A DE 102018106992 B3 DE102018106992 B3 DE 102018106992B3
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region
diode
dopant concentration
semiconductor body
doping
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English (en)
Inventor
Larissa Wehrhahn-Kilian
Reinhold Schörner
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Infineon Technologies AG
Original Assignee
Infineon Technologies AG
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Publication date
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Abstract

In einem SiC Halbleiterkörper (100) eines Halbleiterbauelements (500) ist eine Driftstruktur (130) mit einer Driftzone (131) von einem ersten Leitfähigkeitstyp ausgebildet. Transistorzellen (TC) weisen in dem SiC Halbleiterkörper (100) jeweils ein Dotiergebiet (120) und ein Sourcegebiet (110) auf. Das Dotiergebiet (120) bildet einen ersten pn-Übergang (pn1) mit der Driftstruktur (130) und einen zweiten pn-Übergang (pn2) mit dem Sourcegebiet (110) aus und ist mit einer ersten Lastelektrode (310) elektrisch verbunden. Zwischen den Transistorzellen (TC) und einer Seitenfläche (103) des SiC Halbleiterkörpers (100) ist ein Diodengebiet (220) ausgebildet. Das Diodengebiet (220) ist mit der ersten Lastelektrode (310) elektrisch verbunden und bildet einen dritten pn-Übergang (pn3) mit der Driftstruktur (130) aus. Eine Emittereffizienz des Diodengebiets (220) ist höher als eine Emittereffizienz des Dotiergebiets (120).

Description

  • HINTERGRUND
  • In Halbleiterbauelementen mit Feldeffekttransistorstrukturen und Driftzone sind typischerweise neben den Sourcegebieten auch die Bodygebiete mit der Sourcemetallisierung verbunden. Der pn-Übergang zwischen den Bodygebieten und der Driftzone bildet eine intrinsische Bodydiode, die im rückwärts vorgespannten Zustand des Halbleiterbauelements in Flussrichtung betrieben wird. Elektrische Eigenschaften der Bodydiode, zum Beispiel Einsatzspannung, Flussspannung und Stromtragfähigkeit, ergeben sich u.a. aus den Dotierungen der Bodygebiete und der Driftzone, geometrischen Abmessungen der pn-Übergänge sowie Materialeigenschaften an den Halbleiter/Metallübergängen, die üblicherweise auf die angestrebten Transistoreigenschaften abgestimmt werden. JTE-(junction termination extension) Gebiete wie in der Druckschrift DE 10 2015 114 429 A1 beschrieben, dienen dem lateralen Feldabbau auf der Bauteilvorderseite und können p-dotierte Gebiete mit nach außen abnehmender mittlerer Dotierstoffkonzentration und/oder abnehmender vertikaler Ausdehnung umfassen.
  • Die vorliegende Anmeldung zielt auf ein SiC(Siliziumcarbid) Halbleiterbauelement mit integrierter Rückwärtsdiode, deren Betrieb möglichst ohne negativen Einfluss auf die Transistoreigenschaften bleibt.
  • ZUSAMMENFASSUNG
  • Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung betrifft ein Halbleiterbauelement mit einem SiC Halbleiterkörper, in dem eine Driftstruktur mit einer Driftzone von einem ersten Leitfähigkeitstyp ausgebildet ist. Transistorzellen weisen im SiC Halbleiterkörper jeweils ein Dotiergebiet und ein Sourcegebiet auf. Das Dotiergebiet bildet einen ersten pn-Übergang mit der Driftstruktur und einen zweiten pn-Übergang mit dem Sourcegebiet aus und ist mit einer ersten Lastelektrode elektrisch verbunden. Zwischen den Transistorzellen und einer Seitenfläche des SiC Halbleiterkörpers ist ein Diodengebiet ausgebildet. Das Diodengebiet ist mit der ersten Lastelektrode elektrisch verbunden und bildet einen dritten pn-Übergang mit der Driftstruktur aus. Eine Emittereffizienz des Diodengebiets ist höher als in dem Dotiergebiet.
  • Ein weiteres Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung betrifft ein Halbleiterbauelement, das einen SiC Halbleiterkörper aufweist. In dem SiC Halbleiterkörper ist eine Driftstruktur mit einer Driftzone von einem ersten Leitfähigkeitstyp ausgebildet. Eine Transistorzelle in einem Zellenfeldbereich weist ein Dotiergebiet und ein Sourcegebiet auf. Das Dotiergebiet bildet einen ersten pn-Übergang mit der Driftstruktur und einen zweiten pn-Übergang mit dem Sourcegebiet und ist mit einer ersten Lastelektrode elektrisch verbunden. In einem Diodenbereich zwischen dem Zellenfeldbereich und einer Seitenfläche des SiC Halbleiterkörpers ist ein Diodengebiet ausgebildet. Das Diodengebiet ist mit der ersten Lastelektrode elektrisch verbunden, bildet einen dritten pn-Übergang mit der Driftstruktur und weist eine höhere Emittereffizienz auf als das Dotiergebiet.
  • Weitere Merkmale und Vorteile des hier beschriebenen Halbleiterbauelements erschließen sich dem Fachmann aus den nachfolgend detailliert beschriebenen Ausführungsbeispielen, den Figuren sowie den Patentansprüchen.
  • Figurenliste
  • Die begleitenden Zeichnungen dienen dem Verständnis von Ausführungsbeispielen für ein Siliziumcarbid Halbleiterbauelement, sind in die Offenbarung einbezogen und bilden einen Teil von ihr. Die Zeichnungen veranschaulichen lediglich Ausführungsbeispiele und dienen zusammen mit der Beschreibung deren Erläuterung. Das hier beschriebene Siliziumcarbid Halbleiterbauelement ist somit nicht durch die Beschreibung der Ausführungsbeispiele auf diese beschränkt. Weitere Ausführungsbeispiele und zahlreiche der beabsichtigten Vorteile ergeben sich aus dem Verständnis der nachfolgenden Detailbeschreibung sowie aus Kombinationen der nachfolgenden Ausführungsbeispiele, selbst wenn diese nicht explizit beschreiben sind. Die in den Zeichnungen gezeigten Elemente und Strukturen sind nicht notwendigerweise zueinander maßstabsgetreu dargestellt. Gleiche Bezugszeichen verweisen auf gleiche oder einander entsprechende Elemente und Strukturen.
    • 1A und 1B zeigen schematisch eine Draufsicht und einen vertikalen Querschnitt eines SiC Halbleiterkörpers mit einem Diodengebiet mit hoher Emittereffizienz.
    • 2 ist ein Kennlinienfeld für einen ersten und einen zweiten Abschnitt der Bodydiode des SiC Halbleiterbauelements nach 1A und 1B.
    • 3A und 3B zeigen schematisch eine Draufsicht und einen vertikalen Querschnitt eines Halbleiterbauelements gemäß einer Ausführungsform mit einem Diodengebiet, das einen Zellenfeldbereich allseitig einschließt.
    • 4A und 4B zeigen schematisch eine Draufsicht und einen vertikalen Querschnitt eines Halbleiterbauelements gemäß einer Ausführungsform mit zwei einander gegenüberliegenden Diodenteilgebieten.
    • 5A und 5B zeigen schematisch eine Draufsicht und einen vertikalen Querschnitt eines Halbleiterbauelements gemäß einer Ausführungsform mit einem Diodengebiet, das nur auf einer Seite eines Zellenfeldbereichs ausgebildet ist.
    • 6 zeigt ein Elektrolumineszenzbild eines SiC Halbleiterkörpers mit Diodengebieten zur Erläuterung von Eigenschaften der Ausführungsformen.
    • 7A und 7B zeigen schematisch einen horizontalen und einen vertikalen Querschnitt durch einen Abschnitt eines Halbleiterbauelements gemäß einer Ausführungsform mit streifenartigen Transistorzellen mit tiefen Grabengateelektroden und einseitigem Transistorkanal.
    • Die 8 ist ein schematischer vertikaler Querschnitt durch einen Abschnitt eines Halbleiterbauelements gemäß einer Ausführungsform mit planaren Gatestrukturen.
    • Die 9 ist ein schematischer vertikaler Querschnitt durch einen Abschnitt eines Halbleiterbauelements gemäß einer Ausführungsform mit flachen Grabengatestrukturen.
    • Die 10 ist ein schematischer vertikaler Querschnitt durch einen Abschnitt eines Halbleiterbauelements gemäß einer weiteren Ausführungsform mit tiefen Grabengatestrukturen.
    • Die 11A ist ein schematischer vertikaler Querschnitt durch einen Abschnitt eines SiC Halbleiterbauelements gemäß einer Ausführungsform mit einer Randabschlussstruktur mit einem VLD(variation of lateral doping)-Gebiet.
    • Die 11B ist ein schematischer vertikaler Querschnitt durch einen Abschnitt eines SiC Halbleiterbauelements gemäß einer Ausführungsform mit einer Randabschlussstruktur mit Potentialringen.
    • Die 12 ist ein schematischer vertikaler Querschnitt durch einen Abschnitt eines SiC Halbleiterbauelements gemäß einer Ausführungsform mit einem Diodengebiet mit einer MPS(merged pin Schottky)-Struktur.
  • DETAILBESCHREIBUNG
  • Der Begriff oder Ausdruck „elektrisch verbunden“ beschreibt eine niederohmige Verbindung zwischen den elektrisch verbundenen Elementen, beispielsweise einen direkten Kontakt zwischen den betreffenden Elementen oder eine Verbindung über ein Metall und/oder einen hochdotierten Halbleiter. Der Ausdruck „elektrisch gekoppelt“ schließt ein, dass ein oder mehrere dazwischen liegende und zur Signal- oder Energieübertragung geeignete Elemente zwischen den „elektrisch gekoppelten“ Elementen vorhanden sein können, bspw. Elemente die so steuerbar sind, dass sie abwechselnd eine niederohmige Verbindung in einem ersten Zustand und eine hochohmige Entkopplung in einem zweiten Zustand herstellen können.
  • Manche Figuren stellen durch die Angabe „-“ oder „+“ neben dem Dotiertyp relative Dotierstoffkonzentrationen dar. Beispielsweise weist die Bezeichnung „n-“ auf eine Dotierstoffkonzentration hin, die kleiner ist als die Dotierstoffkonzentration eines „n“-dotierten Halbleiterbereichs, während ein „n+“-dotierter Halbleiterbereich eine höhere Dotierstoffkonzentration aufweist als ein „n“-dotierter Halbleiterbereich. Die Angabe der relativen Dotierstoffkonzentration bedeutet nicht, dass dotierte Halbleiterbereiche mit der gleichen relativen Dotierstoffkonzentrationsangabe die gleiche absolute Dotierstoffkonzentration aufweisen müssen, sofern nichts anderes ausgesagt ist. Demnach können zwei verschiedene „n“-dotierte Halbleiterbereiche die gleiche oder unterschiedliche absolute Dotierstoffkonzentrationen aufweisen.
  • Wird für eine physikalische Größe ein Wertebereich mit der Angabe eines Grenzwerts oder zweier Grenzwerte definiert, dann schließen die Präpositionen „von“ und „bis“ und die Zahlwörter „weniger“ und „mehr“ den jeweiligen Grenzwert mit ein. Eine Angabe der Art „von ... bis“ versteht sich demnach als „von mindestens ... bis höchstens“. Entsprechend versteht sich eine Angabe der Art „weniger ...“ („mehr ...“) als „höchstens ...“ („wenigstens ...“) .
  • Hauptbestandteile einer Schicht oder Struktur aus einer chemischen Verbindung bilden die Elemente, deren Atome die chemische Verbindung eingehen. Beispielsweise sind Silizium und Kohlenstoff die Hauptbestandteile eines Siliziumcarbidkristalls. Neben den Hauptbestandteilen kann eine Schicht oder Struktur herstellungsbedingte Verunreinigungen aufweisen und/oder Nebenbestandteile enthalten, die in geringfügigen Mengen den Hauptbestandteilen gezielt zugefügt werden, zum Beispiel Dotierstoffe.
  • In zumindest einer Ausführungsform kann ein Halbleiterbauelement einen SiC Halbleiterkörper aufweisen, in dem eine Driftstruktur mit einer Driftzone von einem ersten Leitfähigkeitstyp ausgebildet sein kann. In dem SiC Halbleiterkörper können Transistorzellen ausgebildet sein. Jede Transistorzelle kann je ein Dotiergebiet und ein Sourcegebiet im SiC Halbleiterkörper aufweisen. Insbesondere können das Dotiergebiet und/oder das Sourcegebiet der jeweils einer einzigen Transistorzelle eineindeutig zugeordnet sein.
  • In zumindest einer Ausführungsform bildet das Dotiergebiet einen ersten pn-Übergang mit der Driftstruktur und einen zweiten pn-Übergang mit dem Sourcegebiet aus. Das Halbleiterbauelement kann somit mehrere erste pn-Übergänge und mehrere zweite pn-Übergänge aufweisen, wobei jeder erste pn-Übergang mit der Driftstruktur und jeder zweite pn-Übergang mit dem Sourcegebiet der Transistorzelle des Dotiergebiets ausgebildet sein kann.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist das Dotiergebiet mit einer ersten Lastelektrode des Halbleiterbauelements elektrisch verbunden. Beispielsweise können mehrere Dotiergebiete, beispielsweise alle Dotiergebiete des Halbleiterbauelements, mit der ersten Lastelektrode elektrisch verbunden sein.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist zwischen den Transistorzellen und einer Seitenfläche des SiC Halbleiterkörpers ein Diodengebiet ausgebildet. Das Diodengebiet ist mit der ersten Lastelektrode elektrisch verbunden und bildet einen dritten pn-Übergang mit der Driftstruktur aus. Eine Emittereffizienz des Diodengebiets kann höher sein als eine Emittereffizienz des Dotiergebiets.
  • Es ist möglich, dass das Diodengebiet den bipolaren Rückwärtsstrom trägt. Eine bipolare Degradation kann damit überwiegend oder ausschließlich einen Bereich des SiC Halbleiterkörpers, in dem Transistorzellen fehlen, betreffen. Das Diodengebiet des Halbleiterbauelements kann damit eine interne Bodydiode bilden, die im Rückwärtsbetrieb z.B. als Flyback-Diode eingesetzt werden kann, ohne dass durch diese Art des Betriebs die Leistungsfähigkeit des Halbleiterbauelements im Vorwärtsbetrieb abnimmt.
  • Das Diodengebiet kann z.B. das Dotiergebiet lateral umschließen. Es ist möglich, dass das Diodengebiet jedes Dotiergebiet des Halbleiterbauelements lateral umschließt.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform kann das Diodengebiet zwei voneinander getrennte Diodenteilgebiete auf einander lateral gegenüberliegenden Seiten des SiC Halbleiterkörpers aufweisen. Die zwei Diodenteilgebiete können entlang einer <11-20> Kristallrichtung voneinander beabstandet sein.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform kann das Diodengebiet auf einer ersten Seite des SiC Halbleiterkörpers ausgebildet sein, wobei bezogen auf eine erste Oberfläche des SiC Halbleiterkörpers (0001)-Gitterebenen im SiC Halbleiterkörper zur ersten Seite des SiC Halbleiterkörpers hin abfallen. Beispielsweise können die (0001)-Gitterebenen einen Winkel von höchstens 4° mit der ersten Seite einschließen.
  • Eine laterale Weite des Diodengebiets beträgt z.B. mindestens 10 µm und höchstens 3 mm. Es ist möglich, dass das Diodengebiet eine einheitliche laterale Weite aufweist. Mit anderen Worten, entlang einer vertikalen Richtung kann die laterale Weite des Diodengebiets gleichbleibend, d.h. gleichmäßig, sein. Alternativ oder zusätzlich kann entlang einer zur lateralen Weite orthogonalen horizontalen Längserstreckung die laterale Weite des Diodengebiets gleichbleibend, d.h. gleichmäßig, sein. Beispielsweise kann das Diodengebiet eine rechteckige horizontale Querschnittsfläche aufweisen.
  • Gemäß einer Ausführungsform kann eine Dotierstoffkonzentration in einem Abschnitt des Diodengebiets entlang des dritten pn-Übergangs eine Dotierstoffkonzentration in einem Abschnitt des Dotiergebiets entlang des ersten pn-Übergangs um mindestens 50% übersteigen.
  • Gemäß einer Ausführungsform kann die Dotierstoffkonzentration in dem Abschnitt des Diodengebiets entlang des dritten pn-Übergangs gleich der Dotierstoffkonzentration in einem Abschnitt des Dotiergebiets entlang der ersten pn-Übergänge sein.
  • Das Diodengebiet kann ein Diodenkontaktgebiet aufweisen, das an die erste Lastelektrode grenzt. Das Dotiergebiet kann ein Kontaktgebiet aufweisen, das an die erste Lastelektrode grenzt. Beispielsweise kann jedes Dotiergebiet ein Kontaktgebiet aufweisen, das jeweils an die erste Lastelektrode grenzt. Eine Dotierstoffkonzentration in dem Diodenkontaktgebiet kann höher sein als eine Dotierstoffkonzentration in dem Kontaktgebiet des Dotiergebiets.
  • Gemäß einer Ausführungsform kann eine Dotierstoffkonzentration in Abschnitten der Driftstruktur entlang der ersten pn-Übergänge eine Dotierstoffkonzentration in einem Abschnitt der Driftstruktur entlang des dritten pn-Übergangs um mindestens 10% übersteigen. Die Driftstruktur kann ein dotiertes Hilfsgebiet aufweisen. Das dotierte Hilfsgebiet kann eine um mindestens 10% höhere Dotierstoffkonzentration aufweisen als ein Abschnitt der Driftzone, der unmittelbar an die ersten pn-Übergänge angrenzt.
  • Gemäß einer Ausführungsform wird der dritte pn-Übergang von der Driftzone und dem Diodengebiet gebildet. Die Driftzone und das Diodengebiet können folglich direkt aneinandergrenzen.
  • Gemäß einer Ausführungsform weist das Diodengebiet laterale Lücken auf. Kanalabschnitte der Driftstruktur können in den Lücken Schottky-Kontakte mit der ersten Lastelektrode ausbilden.
  • Zwischen dem Diodengebiet und einer Seitenfläche des SiC Halbleiterkörpers kann ein JTE-Gebiet vom Leitfähigkeitstyp des Diodengebiets ausgebildet sein. Zwischen dem JTE-Gebiet und der ersten Lastelektrode kann ein Felddielektrikum ausgebildet sein. Eine Dotierstoffkonzentration in dem JTE-Gebiet beträgt z.B. höchstens 50% der Dotierstoffkonzentration im Diodengebiet. Eine mittlere Dotierstoffkonzentration in dem JTE-Gebiet beträgt z.B. höchstens 5 × 1017 cm-3. Eine Dotierstoffkonzentration in dem Diodengebiet kann mindestens 1018 cm-3 betragen.
  • Ein Zellenfeldbereich des SiC Halbleiterkörpers kann die Transistorzellen aufweisen. Ein Diodenbereich des SiC Halbleiterkörpers kann das Diodengebiet aufweisen. In dem Zellenfeldbereich kann eine Dichte an elektrisch inaktiven Rekombinationszentren höher sein als in dem Diodengebiet.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist ein Halbleiterbauelement einen SiC Halbleiterkörper auf. In dem SiC-Halbleiterkörper kann eine Driftstruktur mit einer Driftzone von einem ersten Leitfähigkeitstyp ausgebildet sein. Das Halbleiterbauelement kann einen Zellenfeldbereich mit zumindest einer Transistorzelle aufweisen.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist die Transistorzelle ein Dotiergebiet auf. Ferner kann die Transistorzelle ein Sourcegebiet aufweisen. Das Dotiergebiet kann einen ersten pn-Übergang mit der Driftstruktur bilden. Ferner kann das Dotiergebiet einen zweiten pn-Übergang mit dem Sourcegebiet bilden. Das Dotiergebiet ist beispielsweise mit einer ersten Lastelektrode des Halbleiterbauelements elektrisch verbunden.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist in einem Diodenbereich zwischen dem Zellenfeldbereich und einer Seitenfläche des SiC Halbleiterkörpers ein Diodengebiet ausgebildet. Das Diodengebiet ist mit der ersten Lastelektrode elektrisch verbunden. Das Diodengebiet kann einen dritten pn-Übergang mit der Driftstruktur bilden.
  • In zumindest einer Ausführungsform des Halbleiterbauelements weist das Diodengebiet eine höhere Emittereffizienz auf als das Dotiergebiet.
  • Die 1A und 1B zeigen ein Halbleiterbauelement 500 mit Transistorzellen TC. Das Halbleiterbauelement 500 kann ein IGFET (Feldeffekttransistor mit isoliertem Gate) sein, zum Beispiel ein MOSFET (Metall-Oxid-Halbleiter-FET), wobei die Abkürzung MOSFET neben FETs mit metallischer Gateelektrode auch FETs mit Gateelektroden aus einem Halbleitermaterial umfasst. Bei dem Halbleiterbauelement 500 kann es sich auch um eine MCD (MOS-gesteuerte Diode), um einen IGBT (Bipolartransistor mit isoliertem Gate) oder um ein Halbleiterbauelement handeln, das neben den Transistorzellen TC noch weitere elektronische Elemente aufweist.
  • Das Halbleiterbauelement 500 basiert auf einem mit Siliziumcarbid gebildeten SiC Halbleiterkörper 100. Beispielsweise weist der SiC Halbleiterkörper 100 einen Siliziumcarbidkristall auf oder besteht aus einem solchen, wobei der Siliziumcarbidkristall neben den Hauptbestandteilen Silizium und Kohlenstoff Dotieratome und/oder Verunreinigungen, z.B. Wasserstoff- und/oder Sauerstoffatome aufweisen kann. Der Polytyp des Siliziumcarbidkristalls kann beispielsweise 2H-SiC (SiC des 2H-Polytyps), 6H-SiC oder 15R-SiC sein. Gemäß einer Ausführungsform ist das Material des SiC Halbleiterkörpers 100 4H-SiC.
  • Eine erste Oberfläche 101 auf der Vorderseite des SiC Halbleiterkörpers 100 ist planar oder gerippt. Eine Normale 104 auf eine planare erste Oberfläche 101 oder auf eine Mittelebene einer gerippten ersten Oberfläche 101 definiert eine vertikale Richtung. Richtungen parallel zu einer planaren ersten Oberfläche 101 oder zur Mittelebene einer gerippten ersten Oberfläche 101 sind horizontale und laterale Richtungen.
  • Auf der Rückseite weist der SiC Halbleiterkörper 100 eine zur ersten Oberfläche 101 parallele zweite Oberfläche 102 auf. Die Gesamtdicke des SiC Halbleiterkörpers 100 zwischen der ersten und der zweiten Oberfläche 101, 102 kann im Bereich von mehreren hundert Nanometern bis mehreren hundert Mikrometern liegen. Eine Seitenfläche 103 bildet die laterale Außenfläche des SiC Halbleiterkörpers 100 und verbindet die erste Oberfläche 101 mit der zweiten Oberfläche 102. Die Seitenfläche 103 kann orthogonal zur ersten Oberfläche 101 orientiert sein.
  • Im SiC Halbleiterkörper 100 ist eine Driftstruktur 130 ausgebildet, die mindestens eine hoch dotierte Kontaktschicht 139 entlang der zweiten Oberfläche 102 und eine schwach dotierte Driftzone 131 von einem ersten Leitfähigkeitstyp zwischen der ersten Oberfläche 101 und der hochdotierten Kontaktschicht 139 aufweisen kann. Ein im Sperrfall im SiC Halbleiterkörper 100 wirksames elektrisches Feld wird überwiegend in der Driftzone 131 abgebaut. Dotierung und vertikale Ausdehnung der Driftzone 131 werden entsprechend der nominalen Sperrfähigkeit des Halbleiterbauelements 500 ausgelegt. Die mittlere Dotierung in der Driftzone 131 hängt von der nominalen Sperrfähigkeit ab und kann für nominale Sperrspannungen zwischen 600 V und 3.3 kV in einem Bereich von 5 × 1015 cm-3 bis 5 × 1016 cm-3 liegen. Beispielsweise kann für ein SiC Halbleiterbauelement mit einer nominalen Durchbruchsspannung von 600V die Dotierung in einem Bereich von 1 × 1016 cm-3 bis 3 × 1016 cm-3 liegen. Die vertikale Ausdehnung der Driftzone 131 kann für ein Halbleiterbauelement 500 mit einer nominalen Durchbruchspannung (Engl.: breakdown voltage) von 600 V und einer mittleren Dotierung von etwa 2 × 1016 cm-3 in einem Bereich von 3 µm bis 10 µm liegen.
  • Neben der Driftzone 131 und der Kontaktschicht 139 kann die Driftstruktur 130 noch andere dotierte Halbleiterbereiche vom Leitfähigkeitstyp der Driftzone 131 oder vom entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp aufweisen.
  • Die Transistorzellen TC sind auf der Vorderseite des SiC Halbleiterkörpers 100 in einem zentralen Zellenfeldbereich 610 ausgebildet und umfassen jeweils ein Dotiergebiet 120 von einem zum ersten Leitfähigkeitstyp komplementären zweiten Leitfähigkeitstyp.
  • Das Dotiergebiet 120 einer Transistorzelle TC bildet einen ersten pn-Übergang pn1 mit der Driftstruktur 130 und einen zweiten pn-Übergang pn2 mit einem Sourcegebiet 110 der Transistorzelle TC. Das Dotiergebiet 120 kann im wesentlich homogen dotiert sein. Nach einer anderen Ausführungsform kann das Dotiergebiet 120 ein höher dotiertes Kontaktgebiet und ein oder mehrere schwächer und unterschiedlich dotierte Hauptgebiete umfassen. Ein solches Hauptgebiet kann beispielsweise ein Bodygebiet der Transistorzelle TC sein, in dem im eingeschalteten Zustand der Transistorzelle TC ein Inversionskanal ausgebildet wird, der das Sourcegebiet 110 mit der Driftstruktur 130 verbindet. Ein weiteres Hauptgebiet kann ein Abschirmgebiet sein, das Teile der Transistorzelle TC gegen ein hohes elektrisches Potential abschirmt.
  • Die Sourcegebiete 110 und das Dotiergebiet 120 sind mit einem ersten Lastanschluss L1 des Halbleiterbauelements 500 elektrisch verbunden. Die hochdotierte Kontaktschicht 139 der Driftstruktur 130 ist mit einem zweiten Lastanschluss L2 des Halbleiterbauelements 500 elektrisch verbunden.
  • Die Transistorzellen TC können laterale Transistorzellen mit lateralem Kanal und mit auf der ersten Oberfläche 101 ausgebildeten planaren Gatestrukturen oder vertikale Transistorzellen mit vertikalem Kanal und mit Grabengatestrukturen sein, die sich von der ersten Oberfläche 101 aus in den SiC Halbleiterkörper 100 erstrecken. Die Gatestrukturen umfassen jeweils Gateelektroden 155, die mit einem Gateanschluss G des Halbleiterbauelements 500 elektrisch verbunden sind.
  • Die ersten pn-Übergänge pn1 zwischen den Dotiergebieten 120 und der Driftstruktur 130 bilden einen ersten Abschnitt einer intrinsischen Bodydiode BD des Halbleiterbauelements 500.
  • Ein an die Seitenfläche 103 anschließender Randabschlussbereich 690 des SiC Halbleiterkörpers 100 ist frei von funktionsfähigen Transistorzellen TC. Stattdessen kann im Randabschlussbereich 690 eine Randabschlusskonstruktion ausgebildet sein, die dafür sorgt, dass im Betrieb des Halbleiterbauelements 500 die Seitenfläche 103 feldfrei bleibt, d.h., dass im Sperrzustand des Halbleiterbauelements 500 im Bereich der Seitenwand 103 keine oder nahezu keine Potentialdifferenz zwischen der ersten Oberfläche 101 und der zweiten Oberfläche 102 feststellbar ist. Zum Beispiel kann eine im Randabschlussbereich 690 ausgebildete Randabschlusskonstruktion im Sperrbetrieb des Halbleiterbauelements 500 ein elektrisches Feld, das auf eine Potentialdifferenz zwischen dem ersten Lastanschluss L1 und dem zweiten Lastanschluss L2 zurückgeht, in lateraler Richtung abbauen. Die Spannungsfestigkeit der Randabschlusskonstruktion kann mindestens so hoch sein wie die vertikale Spannungsfestigkeit im Zellenfeldbereich 610.
  • In einem Diodenbereich 620 zwischen dem Randabschlussbereich 690 und dem Zellenfeldbereich 610 ist ein Diodengebiet 220 ausgebildet, das einen dritten pn-Übergang pn3 mit der Driftstruktur 130 ausbildet. Der dritte pn-Übergang pn3 bildet einen zweiten Abschnitt der intrinsischen Bodydiode BD. Das Diodengebiet 220 ist mit dem ersten Lastanschluss L1 und damit auch mit den Dotiergebieten 120 niederohmig elektrisch verbunden. Das Diodengebiet 220 kann lateral unmittelbar an das Dotiergebiet 120 anschließen oder von diesem beabstandet sein.
  • Das Diodengebiet 220 weist eine höhere Emittereffizienz auf als das Dotiergebiet 120. Zum Beispiel kann bei einem Betrieb des Halbleiterbauelements 500 innerhalb der Absolutgrenzdaten (Englisch: absolute maximum ratings), d.h., innerhalb der für das Halbleiterbauelement 500 nach IEC60134 spezifizierten Grenzwerte für Betriebs- und Umweltbedingungen, das Diodengebiet 220 den gesamten, mindestens aber 90% oder mindestens 98% des Rückwärtsstroms durch das Halbleiterbauelement 500 aufnehmen. Das Zellenfeldgebiet 610 bleibt im Wesentlichen frei von jedem Rückwärtsstrom, d.h., das Zellenfeldgebiet 610 nimmt maximal 10% des Rückwärtsstroms auf, beispielsweise maximal 2%.
  • Die höhere Emittereffizienz des Diodengebiets 220 kann beispielsweise aus einem höheren Kontaktwiderstand zwischen dem Dotiergebiet 120 und einer ersten Lastelektrode 310 als zwischen dem Diodengebiet 220 und der ersten Lastelektrode 310 resultieren. Alternativ oder zusätzlich kann die höhere Emittereffizienz aus einer niedrigeren Dotierung in Abschnitten der Dotiergebiete 120 entlang der ersten pn-Übergänge pn1 als in Abschnitten des Diodengebiets 220 entlang des dritten pn-Übergangs pn3 resultieren. Alternativ oder zusätzlich kann die höhere Emittereffizienz aus einer höheren Dotierung der Driftstruktur 130 in einem Abschnitt entlang der ersten pn-Übergänge pn1 als in einem Abschnitt entlang des dritten pn-Übergangs pn3 resultieren. Alternativ oder zusätzlich kann die höhere Emittereffizienz die Folge einer höheren Dichte an elektrisch inaktiven Rekombinationszentren im Zellenfeldbereich 610 als im Diodenbereich 620 sein und/oder aus einer Konfiguration des Diodengebiets 220 als Teil einer MPS-Diode resultieren.
  • Der Strom durch die intrinsische Bodydiode BD ist ein bipolarer Ladungsträgerfluss aus Löchern und Elektronen, wobei es im SiC Halbleiterkörper 100 zu einer Rekombination von Löchern und Elektronen kommen kann. Die bei der Rekombination von Löchern und Elektronen freiwerdende Energie kann das Wachstum kristallographischer Defekte fördern und den SiC Kristall zunehmend schädigen. Beispielsweise können Versetzungen zwischen Gitterebenen (basal plane dislocations, BPDs) in Stapelfehler (stacking faults, SFs) transformieren, die sich vornehmlich entlang den <0001>-Gitterebenen und damit meist quer zur Stromflussrichtung in der Driftstruktur 130 fortsetzen und so den Stromfluss zwischen den Lastelektroden zunehmend behindern.
  • Diese auf Ladungsträgerrekombination zurückzuführende bipolare Degradation erhöht lokal den elektrischen Widerstand im SiC Halbleiterkörper 100. Bipolare Degradation im Zellenfeldbereich 610 resultiert demnach in einem allmählichen, stetigen Anstieg des Einschaltwiderstands RDSon der betroffenen Transistorzellen (TC).
  • Dagegen ist im Halbleiterbauelement 500 nach 1A und 1B der bipolare Rückwärtsstrom vom unipolaren Transistorstrom räumlich getrennt. Der bipolare Rückwärtsstrom der Bodydiode BD wird ausschließlich oder zum weitaus überwiegenden Teil durch das Diodengebiet 220 und damit außerhalb des Zellenfeldbereichs 610 geführt. Die bipolare Degradation betrifft damit ausschließlich oder zumindest überwiegend den Diodenbereich 620, verschont den Zellenfeldbereich 610 und bleibt damit ohne Einfluss auf den Einschaltwiderstand der Transistorzellen TC. Eine eventuelle bipolare Degradation im Diodenbereich 620 bleibt dagegen von untergeordneter Bedeutung, da eine gewisse Zunahme der Flussspannung des betroffenen Abschnitts der Bodydiode durch deren negativen Temperaturkoeffizienten teilweise ausgeglichen wird. Zudem wird in vielen Anwendungen, zum Beispiel in Halbbrücken, der Rückwärtsstrom des Halbleiterbauelements 500 nur kurzzeitig über die Bodydiode geführt wird, weil nach einer kurzen Verriegelungszeit, die einem Kurzschluss durch gleichzeitig geöffnete High-Side- und Low-Side Schalter der Halbbrücke vorbeugt, die Transistorzellen TC eingeschaltet werden und damit der Rückwärtsstrom vollständig über die eingeschalteten Transistorzellen TC geführt wird.
  • In 2 geben eine erste Vorwärtskennlinie (Englisch: voltage-current characteristic) 401 die Abhängigkeit des Durchlassstroms (Englisch: forward current) IF von der Flussspannung (Englisch: forward voltage) VF für den aus den ersten pn-Übergängen gebildeten ersten Abschnitt der intrinsischen Bodydiode und eine zweite Vorwärtskennlinie 402 die Abhängigkeit des Durchlassstroms IF von der Flussspannung VF für den aus dem dritten pn-Übergang gebildeten zweiten Abschnitt der intrinsischen Bodydiode an.
  • Die zweite Vorwärtskennlinie 402 für den zweiten Abschnitt der Bodydiode liegt für jede Flussspannung VF deutlich über der ersten Vorwärtskennlinie 401 für den ersten Abschnitt. Für die gleiche Flussspannung VF kann der Durchlassstrom IF durch den zweiten Abschnitt der Bodydiode mindestens das 10-fache, beispielsweise mindestens das 20-fache oder das 98-fache des Durchlassstromes IF durch den ersten Abschnitt der Bodydiode betragen.
  • Beide Abschnitte der Bodydiode weisen das gleiche Temperaturverhalten auf, so dass der Anteil des Durchlassstroms IF durch den ersten Abschnitt der Bodydiode über den gesamten erlaubten Temperaturbereich immer deutlich kleiner ist als der Anteil des Durchlassstroms IF durch den zweiten Abschnitt der Bodydiode.
  • Die 3A und 3B beziehen sich auf eine Ausführungsform, bei der der Diodenbereich 620 mit dem Diodengebiet 220 einen zentralen Zellenfeldbereich 610 mit den Dotiergebieten 120 auf allen Seiten vollständig einschließt. Ein Randabschlussbereich trennt das Diodengebiet 220 von der lateralen Außenfläche 103 des SiC Halbleiterkörpers 100. Der Randabschlussbereich 690 ist frei von funktionalen Transistorzellen und kann stattdessen eine Randabschlusskonstruktion aufweisen.
  • Eine laterale Weite w1 des Diodengebiets 220 kann entlang des gesamten Umfangs gleich sein und beträgt mindestens 10 µm, beispielsweise mindestens 100 µm und höchstens 3 mm, beispielsweise höchstens 1 mm. Eine Dotierstoffkonzentration im Diodengebiet 220 beträgt mindestens 1018 cm-3, beispielsweise mindestens 5 × 1018 cm-3 und maximal 1020 cm-3, beispielsweise maximal 5 × 1019 cm-3.
  • Im Randabschlussbereich 690 kann eine Randabschlusskonstruktion ausgebildet sein, die beispielsweise ein JTE(junction terminaiton extension)-Gebiet vom Leitfähigkeitstyp der Dotiergebiete 120 aufweisen kann, wobei eine mittlere Dotierstoffkonzentration in einem solchen JTE-Gebiet maximal 5 × 1017 cm-3 beträgt. Das JTE-Gebiet kann lateral an das Diodengebiet 220 anschließen und ist mindestens teilweise durch ein Felddielektrikum von einer mit dem Diodengebiet 220 unmittelbar verbundenen ersten Lastelektrode auf der Vorderseite des SiC Halbleiterkörpers 100 separiert. Das JTE-Gebiet kann ein einziges zusammenhängendes Gebiet sein oder mehrere voneinander separierte Teilgebiete umfassen. Eine maximale vertikale Ausdehnung des JTE-Gebiets kann kleiner sein als eine maximale vertikale Ausdehnung des Diodengebiets 220. Eine Emittereffizienz des JTE-Gebiets ist kleiner als die des Diodengebiets 220, z.B. kleiner als die des Dotiergebiets 120.
  • Das Halbleiterbauelement 500 gemäß den 4A und 4B umfasst zwei voneinander separierte Diodenteilbereiche 621, 622 aufeinander gegenüberliegenden Seiten des dazwischen liegenden Zellenfeldbereichs 610. Im ersten Diodenteilbereich 621 ist ein erstes Diodenteilgebiet 221 und im zweiten Diodenteilbereich 622 ein zweites Diodenteilgebiet 222 ausgebildet.
  • Die Auswahl der Seiten, an denen die beiden einander gegenüberliegenden Diodenteilbereiche 621, 622 ausgebildet werden, kann von der Orientierung des SiC Kristalls im SiC Halbleiterkörper 100 abhängig sein.
  • Gemäß der dargestellten Ausführungsform kann die <0001>-Kristallrichtung parallel zu einer Normalen 104 auf die erste Oberfläche 101 verlaufen oder um eine Winkelabweichung (offaxis angle) α von der Normalen 104 abweichen, wobei die Winkelabweichung α mindestens 0° und höchstens 12°, zum Beispiel etwa 4° betragen kann, so dass die (0001)-Gitterebene zur ersten Oberfläche 101 parallel oder schwach geneigt ist. Ferner ist gemäß der dargestellten Ausführungsform die <11-20>-Kristallrichtung um die Winkelabweichung α zur horizontalen Ebene geneigt. Die <1-100>-Kristallrichtung steht orthogonal zur Querschnittsebene.
  • Die beiden Diodenteilgebiete 221, 222 sind entlang der <11-20>-Kristallrichtung voneinander getrennt. Die Längsachsen der beiden Diodenteilgebiete 221, 222 verlaufen parallel zur <1-100>-Kristallrichtung. Soweit die bipolare Degradation in den Diodenteilbereichen 621, 622 auch ein Wachstum von Kristallfehlern senkrecht zur <11-20>-Kristallrichtung und parallel zu den (0001)-Gitterebenen umfasst, so bleibt die Wirkung der bipolaren Degradation insoweit auf die Diodenteilbereiche 621, 622 und die in Längsrichtung an die Diodenteilbereiche 621, 622 anschließenden Abschnitte des Randabschlussbereichs 690 beschränkt.
  • Die 5A bis 5B beziehen sich auf ein Ausführungsbeispiel mit einem Diodenbereich 220, das lediglich auf genau einer ersten Seite des Zellenfeldbereichs 610 ausgebildet ist.
  • Das Diodengebiet 220 ist dabei entlang derjenigen Kante des Zellenfeldbereichs 610 ausgebildet, die zum einen parallel zur <1-100>-Kristallrichtung verläuft und zum anderen zu derjenigen Seite des SiC Halbleiterkörpers 100 orientiert ist, zu der hin die (0001)-Gitterebenen abfallen, d.h., zu der hin sich der Abstand zwischen der ersten Oberfläche 101 und der jeweiligen (0001)-Gitterebene vergrößert.
  • Breiten sich bei einer solchen Anordnung des Diodengebiets 220 Kristallfehler am oder nahe dem dritten pn-Übergang pn3 entlang der <1-100>-Kristallrichtung aus, so wachsen sie entweder, bei steigenden Abstand zur ersten Oberfläche 101, in den Randabschlussbereich 690 oder, mit abnehmenden Abstand zur ersten Oberfläche 101, in den Zellenfeldbereich 610. Die maximale Reichweite des Kristallfehlerwachstums in den Zellenfeldbereich 610 hinein ist begrenzt, da die betroffenen Gitterebenen an der ersten Oberfläche 101 enden.
  • Im Falle eines gedachten Diodengebiets auf der gegenüberliegenden Seite des Zellenfeldbereichs 610 wachsen Kristallfehler an dem oder nahe an dem dritten pn-Übergang pn3, die sich entlang der <1-100>-Kristallrichtung ausbreiten, mit zunehmendem Abstand zur ersten Oberfläche 101 in den Zellenfeldbereich 610 und mit abnehmendem Abstand zur ersten Oberfläche 101 in den Randabschlussbereich 690 hinein, wobei der Winkel zur ersten Oberfläche 101 vergleichsweise flach ist. Eine maximale Reichweite rw des Kristallfehlerwachstums in den Zellenfeldbereich 610 hinein wird nur durch den vertikalen Abstand v1 des dritten pn-Übergangs pn3 von einer Unterkante 108 einer schwach dotierten Driftzone und der Winkelabweichung α bestimmt, wobei rw = v1/(tan(α)) gilt. Für ein Halbleiterbauelement 500 mit einer Sperrspannungsfestigkeit von etwa 6kV mit v1 = 60 µm und mit einer Winkelabweichung α von 4° ergibt sich für einen Kristallfehler nahe dem dritten pn-Übergang pn3 eine maximale Reichweite rw von etwa 857 µm.
  • Im Halbleiterbauelement 500 der 5A und 5B wachsen Kristallfehler, die sich ausgehend vom Diodengebiet 220 entlang der <11-20>-Kristallrichtung in den (0001)-Gitterebenen ausbreiten, entweder in Richtung des Randabschlussbereichs 690 oder allenfalls in einen kleinen, unmittelbar an das Diodengebiet 220 anschließenden Teilbereich des Zellenfeldbereichs 610 hinein.
  • Die 6 zeigt anhand der horizontalen Elektrolumineszenzverteilung in einem SiC Halbleiterkörper die Wirkung bipolarer Degradation auf ein Halbleiterbauelement mit Transistorzellen und ohne ein separates Diodengebiet.
  • Im Elektrolumineszenzbild ist die <0001>-Kristallrichtung um eine Winkelabweichung α von 4° gegen die Normale auf die Zeichenebene nach links gekippt. Die <11-20>-Kristallrichtung ist gegenüber der Zeichenebene um 4° gekippt und weist im Wesentlichen nach rechts. Die <1-100>-Kristallrichtung verläuft parallel zur Zeichenebene nach oben oder unten.
  • Die dunklen Bereiche stehen für eine geringe Stromdichte und die hellen Bereiche stehen für eine vergleichsweise hohe Stromdichte, wobei eine geringere Stromdichte auf die Existenz von Stapelfehlern hindeutet. Die Elektrolumineszenzverteilung zeigt das anisotrope Wachsen von anfänglich kleinräumigen Kristallfehlern entlang vorgegebener Kristallrichtungen.
  • Die 7A und 7B zeigen ein Halbleiterbauelement 500 mit einem SiC-Halbleiterkörper 100 mit streifenartigen Transistorzellen TC und tiefen Grabengatestrukturen 150. Zu im Folgenden nicht beschriebenen Einzelheiten wird auf die vorangehende Beschreibung zu den 1A und 1B verwiesen.
  • Auf einer Vorderseite weist der SiC Halbleiterkörper 100 eine erste Oberfläche 101 auf, welche koplanare Oberflächenabschnitte umfassen kann. Die erste Oberfläche 101 kann mit einer Hauptgitterebene zusammenfallen oder unter einer Winkelabweichung α schräg zu einer Gitterebene verlaufen, z.B. zur (0001)-Gitterebene, wobei die Winkelabweichung höchstens 12°, z.B. etwa 4°, betragen kann.
  • In der dargestellten Ausführungsform ist die <0001>-Kristallrichtung um eine Winkelabweichung α zur Normalen 104 geneigt. Die <11-20>-Kristallrichtung ist um die gleiche Winkelabweichung α zur horizontalen Ebene geneigt. Die <1-100>-Kristallrichtung steht orthogonal zur Querschnittsebene.
  • Auf der Rückseite weist der SiC Halbleiterkörper 100 eine zur ersten Oberfläche 101 parallele zweite Oberfläche 102 auf. Eine Gesamtdicke des SiC Halbleiterkörpers 100 zwischen der ersten Oberfläche 101 und der zweiten Oberfläche 101, 102 kann im Bereich von mehreren hundert nm bis mehreren µm liegen.
  • Eine im SiC Halbleiterkörper 100 ausgebildete Driftstruktur 130 umfasst mindestens eine hoch dotierte Kontaktschicht 139, die an die zweite Oberfläche 102 angrenzt, sowie eine schwach dotierte Driftzone 131 von einem ersten Leitfähigkeitstyp zwischen der ersten Oberfläche 101 und der hochdotierten Kontaktschicht 139 auf.
  • Die hochdotierte Kontaktschicht 139 ist vom gleichen Leitfähigkeitstyp wie die Driftzone 131 und kann einen Substratabschnitt aufweisen, der aus einem Kristall gesägt oder durch ein anderes Verfahren von einem Kristall abgetrennt ist. Alternativ kann der Substratabschnitt teilweise oder vollständig aus einem Epitaxieverfahren hervorgegangen sein. Die Kontaktschicht 139 bildet einen ohmschen Kontakt mit einer zweiten Lastelektrode 320, die direkt an die zweite Oberfläche 102 angrenzen kann. Entlang der zweiten Oberfläche 102 ist die Dotierstoffkonzentration der Kontaktschicht 139 ausreichend hoch, um einen ohmschen, insbesondere einen niederohmigen Kontakt mit der zweiten Lastelektrode 320 auszubilden.
  • Die Driftzone 131 kann in einer durch Epitaxie auf der Kontaktschicht 139 aufgewachsenen Schicht ausgebildet sein. Eine mittlere Dotierstoffkonzentration in der Driftzone 131 liegt beispielsweise in einem Bereich von 1015 cm-3 bis 5 × 1016 cm-3. Neben der Driftzone 131 und der Kontaktschicht 139 kann die Driftstruktur 130 weitere dotierte Halbleiterbereiche aufweisen, zum Beispiel Feldstoppzonen, Sperrzonen, Barrierenzonen und/oder Stromspreizzonen des Leitfähigkeitstyps der Driftzone 131 und/oder inselartige Gebiete vom komplementären Leitfähigkeitstyp.
  • Die Transistorzellen TC auf der Vorderseite des SiC Halbleiterkörpers 100 sind entlang von Gatestrukturen 150 ausgebildet, die sich von der ersten Oberfläche 101 aus in den SiC Halbleiterkörper 100 erstrecken, wobei Mesaabschnitte 190 des SiC Halbleiterkörpers 100 benachbarte Gatestrukturen 150 voneinander trennen.
  • Eine Längsausdehnung der Gatestrukturen 150 entlang einer ersten horizontalen Richtung ist größer als eine Weite der Gatestrukturen 150 entlang einer zweiten horizontalen Richtung orthogonal zur ersten horizontalen Richtung und quer zur Längsausdehnung. Die Gatestrukturen 150 können Langgräben sein, die sich von einer Seite eines die Transistorzellen TC aufweisenden Zellenfeldbereichs 610 bis zu einer gegenüberliegenden Seite erstrecken, wobei die Länge der Gatestrukturen 150 bis zu mehreren 100 µm oder bis zu mehreren Millimetern betragen kann.
  • Gemäß anderen Ausführungsformen können die Gatestrukturen 150 entlang von parallelen Linien ausgebildet sein, die sich jeweils von einer Seite des Zellenfeldbereichs zur gegenüberliegenden Seite erstrecken, wobei jeweils entlang dergleichen Linie eine Vielzahl voneinander getrennter Gatestrukturen 150 ausgebildet sind. Die Gatestrukturen 150 können auch ein Gitter bilden, wobei die Mesaabschnitte 190 die Maschen des Gitters bilden.
  • Die Gatestrukturen 150 können gleichmäßig voneinander beabstandet sein, können die gleiche Breite aufweisen und können ein regelmäßiges Muster bilden, wobei ein Mitte-zu-Mitte Abstand der Gatestrukturen 150 in einem Bereich von 1 µm bis 10 µm, z.B. von 2 µm bis 5 µm, liegen kann. Eine vertikale Ausdehnung der Gatestrukturen 150 kann 300 nm bis 5 µm betragen, z.B. in einem Bereich von 500 nm bis 2 µm liegen.
  • Seitenwände der Gatestrukturen 150 können vertikal zur ersten Oberfläche 101 ausgerichtet sein oder können leicht gegen die vertikale Richtung gekippt sein, wobei einander gegenüberliegende Seitenwände parallel zueinander oder aufeinander zu verlaufen können. Gemäß einer Ausführungsform nimmt die Weite der Gatestrukturen 150 mit zunehmender Distanz zur ersten Oberfläche 101 ab. Beispielsweise weicht die eine Seitenwand um die Winkelabweichung α und die andere Seitenwand um -α von der Vertikalen ab.
  • Die Mesaabschnitte 190 weisen zwei gegenüberliegende longitudinale Mesa-Seitenwände 191, 192 auf, die unmittelbar an zwei benachbarte Gatestrukturen 150 angrenzen. Mindestens eine erste Mesa-Seitenwand 191 liegt in einer Gitterebene mit hoher Ladungsträgerbeweglichkeit, z.B. in einer (11-20)-Gitterebene. Die der ersten Mesa-Seitenwand 191 gegenüberliegende zweite Mesa-Seitenwand 192 kann um das Doppelte der Winkelabweichung α, beispielsweise um etwa 8 Grad, zur betreffenden Gitterebene geneigt sein.
  • Die Gatestrukturen 150 weisen eine leitfähige Gateelektrode 155 auf, die eine hochdotierte polykristalline Siliziumschicht, eine ein- oder mehrteilige Metallstruktur oder beides aufweisen kann und mit einer Gate-Metallisierung elektrisch verbunden ist, die einen Gateanschluss ausbildet oder mit einem solchen elektrisch verbunden oder gekoppelt ist.
  • Entlang mindestens einer Seite der Gatestruktur 150 trennt ein Gatedielektrikum 151 die Gateelektrode 155 vom SiC Halbleiterkörper 100. Das Gatedielektrikum 151 kann ein Halbleiter-Dielektrikum, zum Beispiel ein thermisch gewachsenes oder abgeschiedenes Halbleiteroxid, z.B. Siliziumoxid, ein Halbleiternitrid, zum Beispiel ein abgeschiedenes oder thermisch gewachsenes Siliziumnitrid, ein Halbleiteroxidnitrid, zum Beispiel ein Siliziumoxynitrid, ein anderes abgeschiedenes dielektrisches Material oder eine beliebige Kombination aus den genannten Materialien aufweisen. Die Schichtdicke des Gatedielektrikums 151 kann so gewählt sein, dass eine Schwellenspannung der Transistorzellen TC in einem Bereich von 1V bis 8V liegt.
  • Die Gatestrukturen 150 können ausschließlich die Gateelektrode 155 und das Gatedielektrikum 151 aufweisen oder können zusätzlich zur Gateelektrode 155 und zum Gatedielektrikum 151 weitere leitfähige und/oder dielektrische Strukturen, z.B. Kompensationsstrukturen, Feldplatten und/oder Trenndielektrika aufweisen.
  • In den Mesaabschnitten 190 sind zur Vorderseite des SiC Halbleiterkörpers 100 hin Sourcegebiete 110 ausgebildet, die direkt an die erste Oberfläche 101 und an die erste Mesa-Seitenwand 191 des jeweiligen Mesaabschnitts 190 angrenzen können. Dabei kann jeder Mesaabschnitt 190 ein Sourcegebiet 110 mit im SiC Halbleiterkörper 100 miteinander verbundenen Abschnitten oder mit mindestens zwei im SiC Halbleiterkörper 100 voneinander getrennten Abschnitten aufweisen, die über einen an den Mesaabschnitt 190 angrenzenden Kontakt und/oder Grabenkontakt niederohmig miteinander verbunden sind.
  • Die Mesaabschnitte 190 umfassen ferner Dotiergebiete 120, die die Sourcegebiete 110 von der Driftstruktur 130 trennen, und erste pn-Übergänge pn1 mit der Driftstruktur 130 und zweite pn-Übergänge pn2 mit den Sourcegebieten 110 bilden. Die Dotiergebiete 120 bilden einen ohmschen Kontakt mit der ersten Lastelektrode 310. Die Dotiergebiete 120 können im Wesentlichen einheitlich dotiert sein.
  • Im gezeichneten Ausführungsbeispiel umfasst ein Dotiergebiet 120 ein schwächer dotiertes Bodygebiet 121 und ein stärker dotiertes Abschirmgebiet 122.
  • Das Bodygebiet 121 grenzt unmittelbar an die erste Mesa-Seitenwand 191 an. Im eingeschalteten Zustand der Transistorzelle TC wird im Bodygebiet 121 entlang der Gatestruktur 130 ein das Sourcegebiet 110 mit der Driftstruktur 130 verbindender Inversionskanal ausgebildet. Eine vertikale Ausdehnung des Bodygebiets 121 entspricht einer Kanallänge der Transistorzellen TC und kann 200 nm bis 1500 nm betragen.
  • Die Abschirmgebiete 122 sind zwischen den Bodygebieten 121 und den zweiten Mesa-Seitenwänden 192 ausgebildet und können unmittelbar an die Bodygebiete 121 angrenzen. Eine vertikale Ausdehnung der Abschirmgebiete 122 kann größer sein als eine vertikale Ausdehnung der Bodygebiete 121, beispielsweise größer als eine vertikale Ausdehnung der Gatestrukturen 150. Ein Teil eines Abschirmgebietes 122 kann direkt zwischen dem Boden der Gatestruktur 150 und der zweiten Oberfläche 102 ausgebildet sein und die Gatestruktur 150 gegen das Potential der zweiten Lastelektrode 320 abschirmen. Eine Dotierstoffkonzentration p12 in den Abschirmgebieten 122 entlang der zweiten Mesa-Seitenwände 192 ist höher, z.B. mindestens fünfmal höher, als eine Dotierstoffkonzentration p11 in den Bodygebieten 121 entlang der ersten Mesa-Seitenwände 191.
  • Die erste Lastelektrode 310 kann einen Sourceanschluss S ausbilden oder mit dem Sourceanschluss S elektrisch verbunden oder gekoppelt sein. Die zweite Lastelektrode 320 auf der Rückseite kann einen Drainanschluss D ausbilden oder mit dem Drainanschluss D elektrisch verbunden oder gekoppelt sein.
  • Gemäß einer Ausführungsform sind die Transistorzellen TC n-Kanal-FET-Zellen mit p-dotierten Bodygebieten 121, n-dotierten Sourcegebieten 110 und einer n-dotierten Driftzone 131. Gemäß einer anderen Ausführungsform sind die Transistorzellen TC p-Kanal-FET-Zellen mit n-dotierten Bodygebieten 121, p-dotierten Sourcegebieten 110 und einer p-dotierten Driftzone 131.
  • Ein im eingeschalteten Zustand des Halbleiterbauelements 500 zwischen der ersten und der zweiten Lastelektrode 310, 320 durch den SiC Halbleiterkörper 100 fließender Laststrom passiert die Bodygebiete 121 als Minoritätsladungsträgerfluss in entlang dem Gatedielektrikum 151 induzierten Inversionskanälen. Die im Vergleich zur Dotierstoffkonzentration in den Bodygebieten 121 höhere Dotierstoffkonzentration in den Abschirmgebieten 122 unterdrückt bei Betrieb innerhalb der Absolutgrenzdaten die Ausbildung von Inversionskanälen entlang der zweiten Mesa-Seitenwände 192.
  • Ein Diodenbereich 620, in dem ein Diodengebiet 220 ausgebildet ist, grenzt seitlich an den Zellenfeldbereich 610 an. Dabei kann das Diodengebiet 220 beispielsweise, wie gezeichnet, an ein Abschirmgebiet 122 der äußersten Transistorzelle TC und/oder an das Bodygebiet 121 der äußersten Transistorzelle TC angrenzen. Das Diodengebiet 220 kann ein höher dotiertes Diodenkontaktgebiet 229 entlang der ersten Oberfläche 101 und ein schwächer dotiertes Diodenhauptgebiet 225 aufweisen.
  • Das Diodengebiet 220 bildet einen dritten pn-Übergang pn3 mit der Driftstruktur 130. Die ersten pn-Übergänge pn1 bilden einen ersten Abschnitt und der dritte pn-Übergang pn3 einen zweiten Abschnitt einer intrinsischen Bodydiode.
  • Das Diodengebiet 220 weist zum Beispiel eine höhere Emittereffizienz auf als das Abschirmgebiet 122 und als das Bodygebiet 121, und/oder eine MPS-Struktur, und/oder einen ausreichend kleinen Kontaktwiderstand zur ersten Lastelektrode 310, so dass bei einem Betrieb des Halbleiterbauelements 500 innerhalb dessen Absolutgrenzdaten das Diodengebiet 220 den überwiegenden Teil des Rückwärtsstroms durch den SiC Halbleiterkörper 100 aufnimmt.
  • Die 8 zeigt ein Halbleiterbauelement 500 mit planaren Gatestrukturen 150 auf der Vorderseite eines SiC Halbleiterkörpers 100, wobei innerhalb eines Zellenfeldbereichs 610 eine einzelne Gatestruktur 150 zwei symmetrisch zur Gatestruktur 150 ausgebildeten Transistorzellen TC zugeordnet ist.
  • Die Gatestrukturen 150 umfassen eine leitfähige Gateelektrode 155 und ein Gatedielektrikum 151, das direkt auf der ersten Oberfläche 101 ausgebildet ist und die Gateelektrode 155 vom SiC Halbleiterkörper 100 trennt. Ein sich von einer ersten Oberfläche 101 aus in den SiC Halbleiterkörper 100 erstreckendes Dotiergebiet 120 ist jeweils zwei benachbarten Transistorzellen TC zweier benachbarter Gatestrukturen 150 zugeordnet. Sourcegebiete 110 der zwei Transistorzellen TC erstrecken sich von der ersten Oberfläche 101 aus in das Dotiergebiet 120. Das Dotiergebiet 120 weist ein Kontaktgebiet 129 auf, in dem die Dotierstoffkonzentration höher ist als die Dotierstoffkonzentration in einem Hauptgebiet des Dotiergebiets 120 außerhalb des Kontaktgebiets 129, das zwischen den Sourcegebieten 110 an die erste Oberfläche 101 angrenzen kann. Das Hauptgebiet des Dotiergebiets 120 bildet das Bodygebiet 121 der Transistorzelle TC aus.
  • Eine Driftstruktur 130 mit einer Driftzone 131 und einer Kontaktschicht 139 trennt die Transistorzellen TC von einer zweiten Oberfläche 102 des SiC Halbleiterkörpers 100, wobei die Driftzone 131 zwischen benachbarten Bodygebieten 121 und unterhalb der Gateelektroden 155 an die erste Oberfläche 101 reichen kann.
  • Im eingeschalteten Zustand bilden die Transistorzellen TC in Kanalbereichen der Bodygebiete 121 entlang dem Gatedielektrikum 159 laterale Inversionskanäle, die die Sourcegebiete 110 mit den an die erste Oberfläche 101 angrenzenden Abschnitten der Driftstruktur 130, z.B. mit der Driftzone 131 verbinden.
  • Ein Zwischenlagendielektrikum 210 trennt die Gateelektrode 155 von einer ersten Lastelektrode 310 auf der Vorderseite des SiC Halbleiterkörpers 100. Kontakte 315 in Öffnungen des Zwischenlagendielektrikums 210 verbinden die erste Lastelektrode 310 mit den Kontaktgebieten 129 und den Sourcegebieten 110.
  • Ein Diodenbereich 620, in dem ein Diodengebiet 220 ausgebildet ist, grenzt seitlich an den Zellenfeldbereich 610 an. Dabei kann das Diodengebiet 220 beispielsweise, wie gezeichnet, bis unter die äußerste Gatestruktur 150 reichen und von dem äußersten Dotiergebiet 120 des Zellenfeldbereichs 610 beabstandet sein oder an dieses angrenzen. Das Diodengebiet 220 kann ein höher dotiertes Diodenkontaktgebiet 229 entlang der ersten Oberfläche 101 und ein schwächer dotiertes Diodenhauptgebiet 225 aufweisen.
  • Das Diodenhauptgebiet 225 bildet einen dritten pn-Übergang pn3 mit der Driftstruktur 130. Die ersten pn-Übergänge pn1 bilden den ersten Abschnitt und der dritte pn-Übergang den zweiten Abschnitt der intrinsischen Bodydiode.
  • Das Diodengebiet 220 ist so konfiguriert, dass bei einem Betrieb des Halbleiterbauelements 500 innerhalb dessen Absolutgrenzdaten das Diodengebiet 220 den überwiegenden Teil des Rückwärtsstroms durch den SiC Halbleiterkörper 100 aufnimmt. Gemäß einer Ausführungsform weist das Diodengebiet 220 eine höhere Emittereffizienz auf als das Dotiergebiet 120. Beispielsweise ist eine mittlere Dotierstoffkonzentration p2 im Diodenhauptgebiet 225 mindestens doppelt so hoch, beispielsweise mindestens zehnmal so hoch wie eine Dotierstoffkonzentration p11 im Bodygebiet 121. Die mittlere Dotierstoffkonzentration p2 im Diodenhauptgebiet 225 kann aber auch zum Beispiel genauso hoch sein wie im Bodygebiet 124.
  • Alternativ oder zusätzlich kann die mittlere Dotierstoffkonzentration im Diodenkontaktgebiet 229 höher, z.B. mindestens doppelt so hoch sein wie im Konkaktgebiet 129 des Dotiergebiets 120.
  • Alternativ oder zusätzlich kann die Driftstruktur 130 ein dotiertes Hilfsgebiet 134 vom Leitfähigkeitstyp der Driftzone 131 und mit einer höheren Dotierstoffkonzentration als die Driftzone 131 aufweisen, die entlang der ersten pn-Übergänge pn1 ausgebildet ist und entlang des dritten pn-Übergangs pn3 fehlt. Beispielsweise beträgt die Dotierstoffkonzentration im Hilfsgebiet 134 mindestens das Doppelte der Dotierstoffkonzentration in der Driftzone 131.
  • In 9 sind die Gatestrukturen 150 in flachen Gräben mit annähernd V-förmiger vertikaler Querschnittsfläche ausgebildet. Die Gateelektrode 155 kann sich in annähernd gleichmäßiger Schichtdicke entlang der Seitenwände und des Bodens der Gräben erstrecken. Mesaabschnitte 190 des SiC Halbleiterkörpers 100 zwischen benachbarten Gatestrukturen 150 umfassen entlang der ersten Oberfläche 101 ausgebildete Sourcegebiete 110 sowie Dotiergebiete 120 zwischen den Sourcegebieten 110 und der Driftstruktur 130, wobei die Dotiergebiete 120 jeweils ein schwächer dotiertes Bodygebiet 121 und ein stärker dotiertes Kontaktgebiet 129 aufweisen können. Ein Diodengebiet 220 mit höherer Emittereffizienz als die Dotiergebiete 120 kann unmittelbar an die äußersten Gatestrukturen 150 anschließen. Das Halbleiterbauelement 500 der 10 weist sich von einer ersten Oberfläche 101 in einen SiC Halbleiterkörper 100 erstreckende Gatestrukturen 150 auf, wobei die Seitenwände der Gatestrukturen 150 vertikal zur ersten Oberfläche 101 verlaufen. In Mesaabschnitten 190 des SiC Halbleiterköpers 100 zwischen benachbarten Gatestrukturen 150 sind Dotiergebiete 120 ausgebildet, die erste pn-Übergänge pn1 mit einer Driftstruktur 130 und zweite pn-Übergänge pn2 mit entlang der ersten Oberfläche 101 ausgebildeten Sourcegebieten 110 ausbilden.
  • Ein Zwischenlagendielektrikum 210 trennt eine Gateelektrode 155 der Gatestrukturen 150 von einer ersten Lastelektrode 310. Zwischen benachbarten Gatestrukturen 150 erstrecken sich Grabenkontakte 316 von der ersten Lastelektrode 310 aus in die Mesaabschnitte 190, kontaktieren den SiC Halbleiterkörper 100 seitlich und verbinden die Sourcegebiete 110 mit der ersten Lastelektrode 310. Eine vertikale Ausdehnung eines Abschnitts des Grabenkontakts 316 im SiC Halbleiterkörper 100 kann in etwa der vertikalen Ausdehnung der Gatestrukturen 150 entsprechen.
  • Ein Teil des Dotiergebiets 120 kann jeweils unterhalb der Grabenkontakte 316 ausgebildet sein und diesen von der Driftstruktur 130 trennen. Ein stärker dotiertes Kontaktgebiet 129 des Dotiergebiets 120 kann unmittelbar an den Grabenkontakt 316 anschließen. Ein Diodengebiet 220 mit höherer Emittereffizienz als die Dotiergebiete 120 kann unmittelbar an die äußersten Gatestrukturen 150 anschließen.
  • Die 11A und 11B beziehen sich auf Einzelheiten einer Randabschlusskonstruktion, die zusätzlich zu einem Diodengebiet 220 ausgebildet sein können. Die Randabschlusskonstruktion können u.a. ein oder mehrere JTE-Gebiete 290 aufweisen, wobei die JTE-Gebiete 290 nicht unmittelbar oder nur in einem unmittelbar an den Diodenbereich 620 anschließenden Teilbereich des Randabschlussbereichs 690 an die erste Lastelektrode 310 angrenzen. Die JTE-Gebiete 290 haben eine deutlich geringere Emittereffizienz als die Diodengebiete 220, z.B. eine geringere Emittereffizienz als die Dotiergebiete 120 der Transistorzellen TC.
  • In 11A umschließt ein einziges JTE(junction termination extension)-Gebiet 290 einen inneren Bereich des SiC-Halbleiterkörpers 100 mit dem Zellenfeldbereich 610 und dem Diodenbereich 620 vollständig. Das JTE-Gebiet 290 kann seitlich unmittelbar an das Diodengebiet 220 anschließen. Die auf die erste Oberfläche 101 bezogene horizontale Dotierstoffdosis des JTE-Gebiets 290 kann mit zunehmendem Abstand zum Zellenfeldbereich 610 allmählich oder in Stufen abnehmen. Ein Felddielektrikum 230 kann das JTE-Gebiet 290 vollständig von der ersten Lastelektrode 310 trennen. Nach einer anderen Ausführungsform kann die erste Lastelektrode 310 im Randabschlussbereich 690 vollständig fehlen. Eine mittlere Dotierstoffkonzentration im JTE-Gebiet 290 beträgt höchstens 50% der mittleren Dotierstoffkonzentration p2 im Diodengebiet 220, zum Beispiel liegt die mittlere Dotierstoffkonzentration im JTE-Gebiet 290 bei 1% bis 10% der mittleren Dotierstoffkonzentration p2 im Diodengebiet 220. Die mittlere Dotierstoffkonzentration im JTE-Gebiet 290 kann maximal 5 × 1017 cm-3 betragen.
  • Der Randabschlussbereich 690 des Halbleiterbauelements 500 in 11B umfasst mehrere lateral voneinander separierte JTE-Gebiete 290, die jeweils einen inneren Bereich des SiC-Halbleiterkörpers 100 mit dem Zellenfeldbereich 610 und den Diodenbereich 620 vollständig umschließen. Eine mittlere Dotierstoffkonzentration in den JTE-Gebieten 290 beträgt höchstens 50% der mittleren Dotierstoffkonzentration p2 im Diodengebiet 220, zum Beispiel liegt die mittlere Dotierstoffkonzentration im JTE-Gebiet 290 bei 1% bis 10% der mittleren Dotierstoffkonzentration p2 im Diodengebiet 220. Entlang der Außenkante des Halbleiterbauelements 500 kann eine Randelektrode 325 ausgebildet sein, die über ein hoch dotiertes Randkontaktgebiet 135 vom Leitfähigkeitstyp der Driftzone 131 an das Potential der rückseitigen zweiten Lastelektrode angeschlossen ist.
  • In der 12 weist der Diodenbereich 620 ein strukturiertes Diodengebiet 220 mit lateralen Lücken auf, wobei in den Lücken Kanalabschnitte 138 der Driftstruktur 130 im Diodenbereich 620 an die erste Oberfläche 101 angrenzen. Das Diodengebiet 220 kann beispielsweise ein Gitter bilden, in dessen Maschen die Kanalabschnitte 138 ausgebildet sind. Nach einer anderen Ausführungsform umfasst das Diodengebiet 220 mehrere lateral voneinander separierte Streifenabschnitte.
  • Die Kanalabschnitte 138 sind vom Leitfähigkeitstyp der Driftzone 131 und bilden Schottky-Kontakte mit der ersten Lastelektrode 310. Die erste Lastelektrode 310 kann eine Grenzflächenschicht 311 aufweisen, die für einen Schottky-Kontakt geeignet ist, z.B. eine Schicht, die Titan und/oder Molybdän enthält, sowie eine auf der Grenzflächenschicht 311 aufliegende Hauptschicht 312, die beispielsweise eine Legierung mit Aluminium und/oder Kupfer enthält, beispielsweise AlCu und/oder AlSiCu.
  • Das strukturierte Diodengebiet 220 des SiC-Halbleiterbauelements 500 bildet den pn-Diodenanteil einer MPS(merged-pin-Schottky)-Diode und die Kanalabschnitte 138 deren Schottkydiodenanteil. Der Vorwärtsstrom der MPS-Diode fließt bis zu einer gewissen Höhe überwiegend über die Schottky-Kontakte, so dass das SiC-Halbleiterbauelement 500 insoweit von der vergleichsweise niedrigen Flussspannung einer Schottky-Diode profitiert. Die gegenüber den Dotiergebieten 120 im Zellenfeldbereich 610 höhere Emittereffizienz des Diodengebiets 220 stellt sicher, dass auch dann, wenn die Flussspannung über die Schottky-Diode allmählich ansteigt, der Rückwärtsstrom weiter überwiegend im Diodenbereich 620 fließt und das Wachstum von Kristallfehlern im Zellenfeldbereich 610 unterdrückt wird. Zusätzlich können im Rückwärtssperrbetrieb der MPS-Diode Raumladungszonen, die vom Diodengebiet 220 aus in die Kanalabschnitte 128 ausgreifen, die Kanalabschnitte 128 abschnüren und so den Leckstrom durch die Schottky-Diode klein halten.

Claims (21)

  1. Halbleiterbauelement, das aufweist: einen SiC-Halbleiterkörper (100), in dem eine Driftstruktur (130) mit einer Driftzone (131) von einem ersten Leitfähigkeitstyp ausgebildet ist; Transistorzellen (TC), die jeweils ein Dotiergebiet (120) und ein Sourcegebiet (110) in dem SiC-Halbleiterkörper (100) aufweisen, wobei das Dotiergebiet (120) einen ersten pn-Übergang (pn1) mit der Driftstruktur (130) ausbildet, einen zweiten pn-Übergang (pn2) mit dem Sourcegebiet (110) ausbildet, und mit einer ersten Lastelektrode (310) elektrisch verbunden ist; und ein Diodengebiet (220), das zwischen den Transistorzellen (TC) und einer Seitenfläche (103) des SiC-Halbleiterkörpers (100) ausgebildet ist und mit der ersten Lastelektrode (310) elektrisch verbunden ist, wobei das Diodengebiet (220) einen dritten pn-Übergang (pn3) mit der Driftstruktur (130) ausbildet und eine höhere Emittereffizienz aufweist als das Dotiergebiet (120).
  2. Halbleiterbauelement nach Anspruch 1, wobei das Diodengebiet (220) das Dotiergebiet (120) lateral umschließt.
  3. Halbleiterbauelement nach Anspruch 1, wobei das Diodengebiet (220) zwei voneinander getrennte Diodenteilgebiete (221, 222) aufweist, wobei die Diodenteilgebiete (221, 222) auf einander lateral gegenüberliegenden Seiten des SiC-Halbleiterkörpers (100) ausgebildet sind.
  4. Halbleiterbauelement nach Anspruch 3, wobei die zwei Diodenteilgebiete (221, 222) entlang einer <11-20> Kristallrichtung voneinander beabstandet sind.
  5. Halbleiterbauelement nach Anspruch 1, wobei wobei, bezogen auf eine erste Oberfläche (101) des SiC-Halbleiterkörpers (100), (0001)-Gitterebenen zur ersten Seite des SiC-Halbleiterkörpers (100) hin abfallen und das Diodengebiet (220) auf einer ersten Seite des SiC-Halbleiterkörpers (100) ausgebildet ist.
  6. Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei eine laterale Weite des Diodengebiets (220) mindestens 10 µm und höchstens 3 mm beträgt.
  7. Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei eine laterale Weite des Diodengebiets (220) entlang einer vertikalen Erstreckung des Diodengebiets (220) einheitlich ist.
  8. Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei eine Dotierstoffkonzentration in einem Abschnitt des Diodengebiets (220) entlang des dritten pn-Übergangs (pn3) eine Dotierstoffkonzentration in einem Abschnitt des Dotiergebiets (120) entlang der ersten pn-Übergänge (pn1) um mindestens 50% übersteigt.
  9. Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei eine Dotierstoffkonzentration in einem Abschnitt des Diodengebiets (220) entlang des dritten pn-Übergangs (pn3) gleich einer Dotierstoffkonzentration in einem Abschnitt des Dotiergebiets (120) entlang der ersten pn-Übergänge (pn1) ist.
  10. Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei das Diodengebiet (220) ein Diodenkontaktgebiet (229) aufweist und das Diodenkontaktgebiet (229) an die erste Lastelektrode (310) grenzt, das Dotiergebiet (120) ein Kontaktgebiet (129) aufweist und das Kontaktgebiet (129) an die erste Lastelektrode (310) grenzt, und wobei eine Dotierstoffkonzentration in dem Diodenkontaktgebiet (229) höher ist als eine Dotierstoffkonzentration in dem Kontaktgebiet (129) des Dotiergebiets (120).
  11. Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei eine Dotierstoffkonzentration in einem Abschnitt der Driftstruktur (130) entlang des ersten pn-Übergangs (pn1) eine Dotierstoffkonzentration in einem Abschnitt der Driftstruktur (130) entlang des dritten pn-Übergangs (pn3) um mindestens 10% übersteigt.
  12. Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei die Driftstruktur (130) ein dotiertes Hilfsgebiet (134) aufweist, wobei das dotierte Hilfsgebiet (134) eine um mindestens 10% höhere Dotierstoffkonzentration aufweist als die Driftzone (131) und unmittelbar an den ersten pn-Übergang (pn1) angrenzt.
  13. Halbleiterbauelement nach Ansprüche 1 bis 12, wobei der dritte pn-Übergang (pn3) von der Driftzone (131) und dem Diodengebiet (220) gebildet wird.
  14. Halbleiterbauelement nach Ansprüche 1 bis 13, wobei das Diodengebiet (220) lateral Lücken aufweist und in den Lücken Kanalabschnitte (138) der Driftstruktur (130) Schottky-Kontakte mit der ersten Lastelektrode (310) ausbilden.
  15. Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 14, ferner aufweisend: ein JTE-Gebiet (290) von einem Leitfähigkeitstyp des Diodengebiets (220) zwischen dem Diodengebiet (220) und einer Seitenfläche (103) des SiC-Halbleiterkörpers (100).
  16. Halbleiterbauelement nach Anspruch 15, ferner aufweisend: ein Felddielektrikum (230) zwischen dem JTE-Gebiet (290) und der ersten Lastelektrode (310).
  17. Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 15 oder 16, wobei eine Dotierstoffkonzentration in dem JTE-Gebiet (290) höchstens 50% der Dotierstoffkonzentration in dem Diodengebiet (220) beträgt.
  18. Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 15 bis 17, wobei eine mittlere Dotierstoffkonzentration in dem JTE-Gebiet (290) höchstens 5 × 1017 cm-3 beträgt.
  19. Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 18, wobei eine Dotierstoffkonzentration in dem Diodengebiet (220) mindestens 1018 cm-3 beträgt.
  20. Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 19, wobei die Transistorzellen (TC) in einem Zellenfeldbereich (610) des SiC-Halbleiterkörpers (100) ausgebildet sind, das Diodengebiet (220) in einem Diodenbereich (620) des SiC-Halbleiterkörpers (100) ausgebildet ist, und der Zellenfeldbereich (610) eine höhere Dichte an elektrisch inaktiven Rekombinationszentren aufweist als der Diodenbereich (620).
  21. Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 20, wobei: die Transistorzellen (TC) in einem Zellenfeldbereich (610) des SiC-Halbleiterkörpers (100) ausgebildet sind und das Diodengebiet (220) in einem Diodenbereich (620) des SiC-Halbleiterkörpers (100) und zwischen dem Zellenfeldbereich (610) und einer Seitenfläche (103) des SiC-Halbleiterkörpers (100) ausgebildet ist.
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