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DE102018111231B4 - Power semiconductor device and method for manufacturing a power semiconductor device - Google Patents

Power semiconductor device and method for manufacturing a power semiconductor device

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Publication number
DE102018111231B4
DE102018111231B4 DE102018111231.9A DE102018111231A DE102018111231B4 DE 102018111231 B4 DE102018111231 B4 DE 102018111231B4 DE 102018111231 A DE102018111231 A DE 102018111231A DE 102018111231 B4 DE102018111231 B4 DE 102018111231B4
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DE
Germany
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layer
semiconductor device
semi
passivation layer
power semiconductor
Prior art date
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DE102018111231.9A
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German (de)
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Wolfgang Lehnert
Anton Mauder
Stephan Pindl
Hans-Joachim Schulze
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Infineon Technologies AG
Original Assignee
Infineon Technologies AG
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Publication date
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  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)

Abstract

Leistungshalbleitervorrichtung (1), die Folgendes umfasst:
- einen Halbleiterkörper (10), der Folgendes aufweist:
- ein aktives Gebiet (106), das zum Leiten eines Laststroms konfiguriert ist,
- einen Chiprand (109), der den Halbleiterkörper (10) lateral abschließt, und
- ein Randabschlussgebiet (108), das lateral zwischen dem Chiprand (109) und dem aktiven Gebiet (106) angeordnet ist;
- eine halbisolierende Schicht (15), die wenigstens einen Teil des Halbleiterkörpers (10) innerhalb des Randabschlussgebiets (108) bedeckt; und
- eine erste Passivierungsschicht (16), die auf wenigstens einem Teil der halbisolierenden Schicht (15) angeordnet ist; wobei:
- die erste Passivierungsschicht (16) ein mit Silicium dotiertes amorphes Aluminiumoxid umfasst;
- eine Dicke der ersten Passivierungsschicht (16) oder, falls eine Siliciumnitridschicht (19) auf der ersten Passivierungsschicht (16) angeordnet ist, eine Gesamtdicke der ersten Passivierungsschicht (16) und der Siliciumnitridschicht (19) in dem Bereich von 1 nm bis 60 nm liegt;
- die erste Passivierungsschicht (16) und/oder die Siliciumnitridschicht (19) nicht strukturiert sind.
Power semiconductor device (1) comprising the following:
- a semiconductor body (10) comprising the following:
- an active area (106) configured to carry a load current,
- a chip edge (109) that laterally closes off the semiconductor body (10), and
- a border termination area (108) that is arranged laterally between the chip edge (109) and the active area (106);
- a semi-insulating layer (15) covering at least part of the semiconductor body (10) within the edge termination region (108); and
- a first passivation layer (16) arranged on at least a part of the semi-insulating layer (15); wherein:
- the first passivation layer (16) comprises a silicon-doped amorphous aluminium oxide;
- a thickness of the first passivation layer (16) or, if a silicon nitride layer (19) is arranged on the first passivation layer (16), a total thickness of the first passivation layer (16) and the silicon nitride layer (19) is in the range of 1 nm to 60 nm;
- the first passivation layer (16) and/or the silicon nitride layer (19) are not structured.

Description

TECHNISCHES GEBIETTECHNICAL AREA

Diese Beschreibung bezieht sich auf Ausführungsformen einer Leistungshalbleitervorrichtung und auf Ausführungsformen eines Verfahrens zum Herstellen einer Leistungshalbleitervorrichtung. Insbesondere betrifft diese Beschreibung Ausführungsformen einer Leistungshalbleitervorrichtung mit einer halbisolierenden Schicht innerhalb eines Randabschlussgebiets und Ausführungsformen eines Verfahrens zum Herstellen einer solchen Vorrichtung.This description relates to embodiments of a power semiconductor device and to embodiments of a method for manufacturing a power semiconductor device. In particular, this description relates to embodiments of a power semiconductor device with a semi-insulating layer within an edge termination region and embodiments of a method for manufacturing such a device.

HINTERGRUNDBACKGROUND

Viele Funktionen moderner Vorrichtungen in Automobil-, Verbraucher- und Industrieanwendungen, wie etwa das Umwandeln elektrischer Energie und das Antreiben eines Elektromotors oder einer Elektromaschine, hängen von Leistungshalbleitervorrichtungen ab. Bipolartransistoren mit isoliertem Gate (IGBTs), Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistoren (MOSFETs) und Dioden, um nur einige zu nennen, wurden zum Beispiel für verschiedenste Anwendungen verwendet, einschließlich unter anderem für Schalter in Leistungsversorgungen und Leistungswandlern.Many functions of modern devices in automotive, consumer, and industrial applications, such as converting electrical energy and driving an electric motor or machine, depend on power semiconductor devices. Insulated-gate bipolar transistors (IGBTs), metal-oxide-semiconductor field-effect transistors (MOSFETs), and diodes, to name just a few, have been used for a wide variety of applications, including, among others, switches in power supplies and power converters.

Eine Leistungshalbleitervorrichtung umfasst üblicherweise einen Halbleiterkörper, der dazu konfiguriert ist, einen Laststrom entlang eines Laststrompfads zwischen zwei Lastanschlüssen der Vorrichtung zu leiten. Ferner kann der Laststrompfad mittels einer isolierten Elektrode, die manchmal als Gate-Elektrode bezeichnet wird, gesteuert werden. Zum Beispiel kann die Steuerelektrode beim Empfangen eines entsprechenden Steuersignals, z. B. von einer Treibereinheit, die Leistungshalbleitervorrichtung in einen leitenden Zustand oder einen sperrenden Zustand versetzen.A power semiconductor device typically comprises a semiconductor body configured to conduct a load current along a load current path between two load terminals of the device. Furthermore, the load current path can be controlled by an insulated electrode, sometimes referred to as a gate electrode. For example, upon receiving an appropriate control signal, such as from a driver unit, the control electrode can switch the power semiconductor device into a conducting or a blocking state.

Ferner kann die Leistungshalbleitervorrichtung zum Leiten des Laststroms eine oder mehrere Leistungszellen umfassen, die in einem sogenannten aktiven Gebiet der Leistungshalbleitervorrichtung angeordnet sein können. Die Leistungshalbleitervorrichtung kann lateral durch einen Rand begrenzt sein und zwischen dem Rand und dem aktiven Gebiet, das die eine oder mehreren Leistungszellen umfasst, kann ein Randabschlussgebiet, das eine Randabschlussstruktur umfassen kann, angeordnet sein. Eine solche Randabschlussstruktur kann dem Zweck des Beeinflussens des Verlaufs eines elektrischen Feldes innerhalb des Halbleiterkörpers dienen, z. B. um eine zuverlässige Sperrfähigkeit der Leistungshalbleitervorrichtung sicherzustellen. Die Abschlussstruktur kann eine oder mehrere Komponenten, die innerhalb des Halbleiterkörpers angeordnet sind, und auch eine oder mehrere Komponenten, die oberhalb einer Oberfläche des Halbleiterkörpers angeordnet sind, umfassen.Furthermore, the power semiconductor device for conducting the load current can comprise one or more power cells, which may be arranged in a so-called active region of the power semiconductor device. The power semiconductor device may be laterally bounded by a border, and between the border and the active region containing the one or more power cells, a border termination region, which may include a border termination structure, may be arranged. Such a border termination structure may serve the purpose of influencing the distribution of an electric field within the semiconductor body, for example, to ensure reliable blocking capability of the power semiconductor device. The termination structure may comprise one or more components arranged within the semiconductor body and also one or more components arranged above a surface of the semiconductor body.

Zum Beispiel kann bei einer solchen Halbleitervorrichtung mit einem Randabschlussgebiet eine aktive Passivierungsschicht, z. B. in der Form einer halbisolierenden Schicht, die wenigstens einen Teil des Halbleiterkörpers bedeckt, innerhalb des Randabschlussgebiets angeordnet sein. Eine solche aktive Passivierungsschicht kann zum Beispiel dem Zweck des Abschwächens eines ungewollten Einflusses von Ladungsträgern, die von außerhalb des Halbleiterkörpers (z. B. einer Vergussmasse, die den Halbleiterkörper verkapselt) stammen, auf elektrische Eigenschaften, wie etwa eine Spannungssperrfähigkeit, der Halbleitervorrichtung dienen. Es ist ein allgemeiner Zweck, Lecks eines elektrischen Feldes innerhalb des Randabschlussgebiets zu vermeiden sowie die elektrische Feldstärke als Ganzes in der Nähe der Oberflächen des Halbleiterkörpers und z. B. innerhalb einer Passivierungsschicht zu begrenzen. Ferner kann es wünschenswert sein, dass Strukturen, die innerhalb des Randabschlussgebiets angeordnet sind, wie etwa Randabschlussstrukturen und Passivierungsschichten, einer feuchten Umgebung widerstehen, die möglicherweise elektrochemische Reaktionen, wie etwa Korrosion, solcher Strukturen fördern kann.For example, in such a semiconductor device with an edge termination region, an active passivation layer, e.g., in the form of a semi-insulating layer covering at least part of the semiconductor body, can be arranged within the edge termination region. Such an active passivation layer can, for example, serve the purpose of attenuating the unwanted influence of charge carriers originating from outside the semiconductor body (e.g., a potting compound encapsulating the semiconductor body) on electrical properties, such as voltage-blocking capability, of the semiconductor device. A general purpose is to prevent leakage of an electric field within the edge termination region and to limit the electric field strength as a whole near the surfaces of the semiconductor body and, for example, within a passivation layer. Furthermore, it may be desirable for structures arranged within the edge termination region, such as edge termination structures and passivation layers, to withstand a humid environment that could potentially promote electrochemical reactions, such as corrosion, in such structures.

Die US 2018 / 0 047 652 A1 beschreibt ein Leistungshalbleiterbauelement, umfassend einen Wafer, wobei in einer Abschlussregion des Bauelements eine Passivierungsschichtstruktur auf mindestens einem Anteil einer Oberfläche des Wafers gebildet ist; die Passivierungsschichtstruktur in einer Reihenfolge von der Oberfläche des Wafers in eine Richtung weg von dem Wafer eine halbisolierende Schicht, eine Siliziumnitridschicht, eine undotierte Silikatglasschicht umfasst; wobei das Leistungshalbleiterbauelement ferner eine organische dielektrische Schicht umfasst; wobei die Siliziumnitridschicht eine Schichtdicke von mindestens 0,5 µm aufweist; wobei die organische dielektrische Schicht sich an die undotierte Silikatglasschicht anschliesst und dass die undotierte Silikatglasschicht sich an die Siliziumnitridschicht anschliesst.The US 2018 / 0 047 652 A1 Describes a power semiconductor device comprising a wafer, wherein a passivation layer structure is formed on at least a portion of a wafer surface in a termination region of the device; the passivation layer structure comprises, in sequence from the surface of the wafer in a direction away from the wafer, a semi-insulating layer, a silicon nitride layer, and an undoped silicate glass layer; wherein the power semiconductor device further comprises an organic dielectric layer; wherein the silicon nitride layer has a thickness of at least 0.5 µm; wherein the organic dielectric layer adjoins the undoped silicate glass layer, and the undoped silicate glass layer adjoins the silicon nitride layer.

Die DE 10 2014 108 986 A1 beschreibt ein Leistungshalbleiterbauelement. Das Leistungshalbleiterbauelement enthält einen Halbleiterkörper mit einer aktiven Zone und einer Hochspannungsperipheriezone seitlich beieinander, wobei die Hochspannungsperipheriezone die aktive Zone seitlich umgibt, eine Metallisierungsschicht auf der vorderen Oberfläche des Halbleiterkörpers, mit der aktiven Zoneverbunden, eine erste Barrierenschicht, umfassend ein hochschmelzendes Metall oder eine hochschmelzende Legierung, zwischen der aktiven Zone und der Metallisierungsschicht angeordnet, eine zweite Barrierenschicht, die mindestens einen Teil der Peripheriezone bedeckt, wobei die zweite Barrierenschicht ein amorphes halbisolierendes Material umfasst, wobei die erste Barrierenschicht und die zweite Barrierenschicht teilweise überlappen und eine Überlappungszone bilden, wobei sich die Überlappungszone über einen ganzen Umfang der aktiven Zone erstreckt.The DE 10 2014 108 986 A1 This describes a power semiconductor device. The power semiconductor device comprises a semiconductor body with an active zone and a high-voltage peripheral zone laterally adjacent to each other, wherein the high-voltage peripheral zone laterally surrounds the active zone, a metallization layer on the front surface of the semiconductor body, bonded to the active zone, a first barrier layer comprising a high-melting-point metal or a high-melting-point alloy, arranged between the active zone and the metallization layer, and a second barrier layer comprising at least a portion the peripheral zone is covered, wherein the second barrier layer comprises an amorphous semi-insulating material, wherein the first barrier layer and the second barrier layer partially overlap and form an overlap zone, the overlap zone extending over the entire circumference of the active zone.

Die US 2011 / 0 297 958 A1 sowie die US 2008 / 0 308 911 A1 beschreiben die Verwendung von Diamant in der Nähe einer Steuerelektrode.The US 2011 / 0 297 958 A1 as well as the US 2008 / 0 308 911 A1 describe the use of diamond near a control electrode.

Die DE 11 2015 004 093 T5 beschreibt, dass auf einer Vorderflächenseite einer Siliciumcarbid-Halbleiterbasis eine MOS-Gate-Struktur vorgesehen ist, die eine p--Wannenschicht, ein n+-Source-Gebiet, einen Gate-Isolierfilm und eine Gate-Elektrode enthält. Ein Zwischenschicht-Isolierfilm ist so vorgesehen, dass er die Gate-Elektrode bedeckt und Kontakt mit dem Gate-Isolierfilm hat. Ein Titanfilm bedeckt den Zwischenschicht-Isolierfilm über einen Titannitridfilm. Eine Source-Elektrode ist auf einer Oberfläche des Titanfilms so vorgesehen, dass sie keinen Kontakt mit dem Zwischenschicht-Isolierfilm hat. Die Source-Elektrode ist mit der p--Wannenschicht und dem n+-Source-Gebiet über den Titanfilm und eine vordere Silicidschicht elektrisch verbunden. Der Titanfilm hat die Funktion, aus dem Inneren der Source-Elektrode im Hochtemperaturbetrieb erzeugte Wasserstoffatome/Wasserstoffionen zu absorbieren/zu sperren.The DE 11 2015 004 093 T5 This describes a MOS gate structure on the front surface of a silicon carbide semiconductor base, comprising a p-well layer, an n+ source region, a gate insulating film, and a gate electrode. An intermediate insulating film covers the gate electrode and is in contact with the gate insulating film. A titanium film covers the intermediate insulating film over a titanium nitride film. A source electrode is positioned on a surface of the titanium film, but not in contact with the intermediate insulating film. The source electrode is electrically connected to the p-well layer and the n+ source region via the titanium film and a front silicide layer. The titanium film serves to absorb/block hydrogen atoms/hydrogen ions generated from within the source electrode during high-temperature operation.

Weitere Beispiele für Passivierungsschichten sind aus den Dokumenten C. Yang et al.: Characteristic Study of Silicon Nitride Films Deposited by LPCVD and PECVD in Silicon, Vol. 10(6), 2018, S. 2561 bis 2567. - ISSN: 1876-990X sowie J. Schmidt et al.: Effective surface passivation of crystalline silicon using ultrathin Al2O3 films and Al2O3/SiNx stacks in Phys. Status Solidi RRL, Vol. 3(9), 2009, S. 287 bis 289. - ISSN: 1862-6254 bekannt.Further examples of passivation layers can be found in the documents C. Yang et al.: Characteristic Study of Silicon Nitride Films Deposited by LPCVD and PECVD in Silicon, Vol. 10(6), 2018, pp. 2561 to 2567. - ISSN: 1876-990X as well as J. Schmidt et al.: Effective surface passivation of crystalline silicon using ultrathin Al2O3 films and Al2O3/SiNx stacks in Phys. Status Solidi RRL, Vol. 3(9), 2009, pp. 287 to 289. - ISSN: 1862-6254 known.

KURZDARSTELLUNGSUMMARY

Die Erfindung ist in den unabhängigen Ansprüchen angegeben. Merkmale einiger Ausführungsbeispiele sind in den Unteransprüchen angegeben.The invention is specified in the independent claims. Features of some embodiments are specified in the dependent claims.

Zum Beispiel umfasst eine Leistungshalbleitervorrichtung Folgendes: einen Halbleiterkörper, der ein aktives Gebiet, das zum Leiten eines Laststroms konfiguriert ist, einen Chiprand, der den Halbleiterkörper lateral abschließt, und ein Randabschlussgebiet, das lateral zwischen dem Chiprand und dem aktiven Gebiet angeordnet ist, aufweist; eine halbisolierende Schicht, die wenigstens einen Teil des Halbleiterkörpers innerhalb des Randabschlussgebiets bedeckt; und eine erste Passivierungsschicht, die auf wenigstens einem Teil der halbisolierenden Schicht angeordnet ist. Die erste Passivierungsschicht umfasst ein mit Silicium dotiertes amorphes Aluminiumoxid.For example, a power semiconductor device comprises the following: a semiconductor body having an active region configured to conduct a load current, a chip edge that laterally terminates the semiconductor body, and an edge termination region arranged laterally between the chip edge and the active region; a semi-insulating layer covering at least a portion of the semiconductor body within the edge termination region; and a first passivation layer arranged on at least a portion of the semi-insulating layer. The first passivation layer comprises silicon-doped amorphous aluminum oxide.

Gemäß einem anderen Beispiel umfasst eine Leistungshalbleitervorrichtung Folgendes: einen Halbleiterkörper, der ein aktives Gebiet, das zum Leiten eines Laststroms konfiguriert ist, einen Chiprand, der den Halbleiterkörper lateral abschließt, und ein Randabschlussgebiet, das lateral zwischen dem Chiprand und dem aktiven Gebiet angeordnet ist, aufweist; eine halbisolierende Schicht, die wenigstens einen Teil des Halbleiterkörpers innerhalb des Randabschlussgebiets bedeckt; und eine erste Passivierungsschicht, die auf wenigstens einem Teil der halbisolierenden Schicht angeordnet ist. Die erste Passivierungsschicht umfasst Atome, die dazu in der Lage sind, Valenzbindungen mit Atomen der halbisolierenden Schicht auszubilden, wodurch eine Oxidation der halbisolierenden Schicht gehindert wird.According to another example, a power semiconductor device comprises the following: a semiconductor body having an active region configured to conduct a load current, a chip edge that laterally terminates the semiconductor body, and an edge termination region arranged laterally between the chip edge and the active region; a semi-insulating layer covering at least a portion of the semiconductor body within the edge termination region; and a first passivation layer arranged on at least a portion of the semi-insulating layer. The first passivation layer comprises atoms capable of forming valence bonds with atoms of the semi-insulating layer, thereby preventing oxidation of the semi-insulating layer.

Gemäß einem anderen Beispiel umfasst eine Leistungshalbleitervorrichtung Folgendes: einen Halbleiterkörper, der ein aktives Gebiet, das zum Leiten eines Laststroms konfiguriert ist, einen Chiprand, der den Halbleiterkörper lateral abschließt, und ein Randabschlussgebiet, das lateral zwischen dem Chiprand und dem aktiven Gebiet angeordnet ist, aufweist; eine halbisolierende Schicht, die wenigstens einen Teil des Halbleiterkörpers innerhalb des Randabschlussgebiets bedeckt; und eine erste Passivierungsschicht, die auf wenigstens einem Teil der halbisolierenden Schicht angeordnet ist, wobei die erste Passivierungsschicht durch Atomlagenabscheidung gebildet wurde.According to another example, a power semiconductor device comprises: a semiconductor body having an active region configured to conduct a load current, a chip edge terminating the semiconductor body laterally, and an edge termination region arranged laterally between the chip edge and the active region; a semi-insulating layer covering at least a portion of the semiconductor body within the edge termination region; and a first passivation layer arranged on at least a portion of the semi-insulating layer, the first passivation layer being formed by atomic layer deposition.

Ein weiteres Beispiel betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Leistungshalbleitervorrichtung, wobei die Leistungshalbleitervorrichtung einen Halbleiterkörper umfasst, der ein aktives Gebiet, das zum Leiten eines Laststroms konfiguriert ist, einen Chiprand, der den Halbleiterkörper lateral abschließt, und ein Randabschlussgebiet, das lateral zwischen dem Chiprand und dem aktiven Gebiet angeordnet ist, aufweist. Das Verfahren umfasst Folgendes: Bilden einer halbisolierenden Schicht auf wenigstens einem Teil des Halbleiterkörpers innerhalb des Randabschlussgebiets; und Bilden einer ersten Passivierungsschicht auf wenigstens einem Teil der halbisolierenden Schicht, wobei die erste Passivierungsschicht ein mit Silicium dotiertes amorphes Aluminiumoxid umfasst.Another example relates to a method for fabricating a power semiconductor device, wherein the power semiconductor device comprises a semiconductor body having an active region configured to conduct a load current, a chip edge that laterally terminates the semiconductor body, and an edge termination region arranged laterally between the chip edge and the active region. The method comprises: forming a semi-insulating layer on at least a portion of the semiconductor body within the edge termination region; and forming a first passivation layer on at least a portion of the semi-insulating layer, wherein the first passivation layer comprises silicon-doped amorphous aluminum oxide.

Ein anderes Beispiel betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Leistungshalbleitervorrichtung, wobei die Leistungshalbleitervorrichtung einen Halbleiterkörper umfasst, der ein aktives Gebiet, das zum Leiten eines Laststroms konfiguriert ist, einen Chiprand, der den Halbleiterkörper lateral abschließt, und ein Randabschlussgebiet, das lateral zwischen dem Chiprand und dem aktiven Gebiet angeordnet ist, aufweist. Das Verfahren umfasst Folgendes: Bilden einer halbisolierenden Schicht auf wenigstens einem Teil des Halbleiterkörpers innerhalb des Randabschlussgebiets; und Bilden einer ersten Passivierungsschicht auf wenigstens einem Teil der halbisolierenden Schicht, wobei die erste Passivierungsschicht Atome umfasst, die dazu in der Lage sind, Valenzbindungen mit Atomen der halbisolierenden Schicht auszubilden, wodurch eine Oxidation der halbisolierenden Schicht gehindert wird.Another example relates to a method for manufacturing a power semiconductor device, wherein the power semiconductor device comprises a semiconductor body containing an active region configured to conduct a load current, a chip edge that laterally encloses the semiconductor body, and The method comprises: forming a border termination region located laterally between the chip edge and the active region; and forming a first passivation layer on at least a portion of the semiconductor body within the border termination region; and forming a first passivation layer on at least a portion of the semi-insulating layer, wherein the first passivation layer comprises atoms capable of forming valence bonds with atoms of the semi-insulating layer, thereby preventing oxidation of the semi-insulating layer.

Ein weiteres Beispiel betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Leistungshalbleitervorrichtung, wobei die Leistungshalbleitervorrichtung einen Halbleiterkörper umfasst, der ein aktives Gebiet, das zum Leiten eines Laststroms konfiguriert ist, einen Chiprand, der den Halbleiterkörper lateral abschließt, und ein Randabschlussgebiet, das lateral zwischen dem Chiprand und dem aktiven Gebiet angeordnet ist, aufweist. Das Verfahren umfasst Folgendes: Bilden einer halbisolierenden Schicht auf wenigstens einem Teil des Halbleiterkörpers innerhalb des Randabschlussgebiets; und Bilden einer ersten Passivierungsschicht auf wenigstens einem Teil der halbisolierenden Schicht, wobei das Bilden der ersten Passivierungsschicht einen Atomlagenabscheidungsprozess umfasst.Another example relates to a method for fabricating a power semiconductor device, wherein the power semiconductor device comprises a semiconductor body having an active region configured to conduct a load current, a chip edge that laterally terminates the semiconductor body, and an edge termination region arranged laterally between the chip edge and the active region. The method comprises: forming a semi-insulating layer on at least a portion of the semiconductor body within the edge termination region; and forming a first passivation layer on at least a portion of the semi-insulating layer, wherein the formation of the first passivation layer comprises an atomic layer deposition process.

Zusätzliche Merkmale und Vorteile werden für einen Fachmann bei der Lektüre der folgenden ausführlichen Beschreibung und bei der Betrachtung der begleitenden Zeichnungen ersichtlich.Additional features and advantages will become apparent to a specialist upon reading the following detailed description and examining the accompanying drawings.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Die Teile in den Figuren sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu, stattdessen wird Wert auf die Veranschaulichung von Prinzipien der Erfindung gelegt. Darüber hinaus bezeichnen in den Figuren gleiche Bezugszeichen entsprechende Teile. In den Zeichnungen gilt:

  • 1 veranschaulicht schematisch und beispielhaft einen Abschnitt einer vertikalen Projektion der Leistungshalbleitervorrichtung gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen;
  • 2 veranschaulicht schematisch und beispielhaft einen Abschnitt einer vertikalen Projektion einer Leistungshalbleitervorrichtung gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen;
  • 3 veranschaulicht schematisch und beispielhaft einen Abschnitt einer vertikalen Projektion einer Leistungshalbleitervorrichtung gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen;
  • 4 veranschaulicht schematisch und beispielhaft einen Abschnitt eines vertikalen Querschnitts einer Leistungshalbleitervorrichtung gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen;
  • 5 veranschaulicht schematisch und beispielhaft einen Abschnitt eines vertikalen Querschnitts einer Leistungshalbleitervorrichtung gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen;
  • 6 veranschaulicht schematisch und beispielhaft einen Abschnitt eines vertikalen Querschnitts einer Leistungshalbleitervorrichtung gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen; und
  • 7 veranschaulicht schematisch und beispielhaft einen Abschnitt eines vertikalen Querschnitts einer Leistungshalbleitervorrichtung gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen.
The parts in the figures are not necessarily to scale; instead, the emphasis is on illustrating the principles of the invention. Furthermore, identical reference numerals in the figures denote corresponding parts. The following applies to the drawings:
  • 1 schematically and exemplarily illustrates a section of a vertical projection of the power semiconductor device according to one or more embodiments;
  • 2 schematically and exemplarily illustrates a section of a vertical projection of a power semiconductor device according to one or more embodiments;
  • 3 schematically and exemplarily illustrates a section of a vertical projection of a power semiconductor device according to one or more embodiments;
  • 4 schematically and exemplarily illustrates a section of a vertical cross-section of a power semiconductor device according to one or more embodiments;
  • 5 schematically and exemplarily illustrates a section of a vertical cross-section of a power semiconductor device according to one or more embodiments;
  • 6 schematically and exemplarily illustrates a section of a vertical cross-section of a power semiconductor device according to one or more embodiments; and
  • 7 schematically and exemplarily illustrates a section of a vertical cross-section of a power semiconductor device according to one or more embodiments.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNGDETAILED DESCRIPTION

In dieser Hinsicht wird Richtungsterminologie wie etwa „oben“, „unten“, „unterhalb“, „vor“, „hinter“, „rück“, „anführend“, „anhängend“, „unter“, „über“ usw. unter Bezugnahme auf die Orientierung der beschriebenen Figuren verwendet. Weil Teile von Ausführungsformen in einer Reihe verschiedener Orientierungen positioniert sein können, wird die Richtungsterminologie zu Zwecken der Veranschaulichung verwendet.In this respect, directional terminology such as "above," "below," "below," "in front of," "behind," "back," "leading," "attached," "under," "over," etc., is used with reference to the orientation of the described figures. Because parts of embodiments can be positioned in a number of different orientations, the directional terminology is used for illustrative purposes.

Es wird nun ausführlich auf verschiedene Ausführungen Bezug genommen, von denen ein oder mehrere Beispiele in den Figuren veranschaulicht sind. Jedes Beispiel wird als Erklärung bereitgestellt und soll die Erfindung nicht beschränken. Merkmale, die als Teil einer Ausführungsform veranschaulicht oder beschrieben werden, können beispielsweise auf andere Ausführungsformen angewandt oder mit diesen kombiniert verwendet werden, um noch eine weitere Ausführungsform zu erhalten. Die Zeichnungen sind nicht maßstabsgetreu und dienen lediglich veranschaulichenden Zwecken. Zum Zwecke der Klarheit wurden in den verschiedenen Zeichnungen die gleichen Elemente oder Herstellungsschritte mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet, sofern nichts anderes angegeben ist.Various embodiments will now be discussed in detail, one or more of which are illustrated in the figures. Each example is provided as an explanation and is not intended to limit the invention. Features illustrated or described as part of one embodiment can, for example, be applied to other embodiments or combined with them to obtain yet another embodiment. The drawings are not to scale and are for illustrative purposes only. For clarity, the same elements or manufacturing steps have been designated with the same reference numerals in the various drawings, unless otherwise indicated.

Der Ausdruck „horizontal“, wie er in dieser Beschreibung verwendet wird, soll eine Orientierung im Wesentlichen parallel zu einer horizontalen Oberfläche eines Halbleitersubstrats oder einer Halbleiterstruktur beschreiben. Dies kann beispielsweise die Oberfläche eines Halbleiterwafers oder eines Dies sein. Sowohl die unten erwähnte erste laterale Richtung X als auch die zweite laterale Richtung Y können beispielsweise horizontale Richtungen sein, wobei die erste laterale Richtung X und die zweite laterale Richtung Y senkrecht zueinander sein können.The term "horizontal," as used in this description, is intended to describe an orientation essentially parallel to a horizontal surface of a semiconductor substrate or structure. This could be, for example, the surface of a semiconductor wafer or die. Both the first lateral direction X and the second lateral direction Y mentioned below could, for example, be horizontal directions, with the first lateral direction X and the second lateral direction Y being horizontal. The lateral direction Y can be perpendicular to each other.

Der Ausdruck „vertikal“, wie er in dieser Beschreibung verwendet wird, soll eine Orientierung beschreiben, die im Wesentlichen senkrecht zu der horizontalen Oberfläche ausgerichtet ist, d. h. parallel zu der Normalen der Oberfläche des Halbleiterwafers. Die unten erwähnte Ausdehnungsrichtung Z kann zum Beispiel eine Ausdehnungsrichtung sein, die sowohl zur ersten lateralen Richtung X als auch zur zweiten lateralen Richtung Y senkrecht ist.The term "vertical," as used in this description, is intended to describe an orientation that is essentially perpendicular to the horizontal surface, i.e., parallel to the normal of the semiconductor wafer's surface. The extension direction Z mentioned below, for example, can be an extension direction that is perpendicular to both the first lateral direction X and the second lateral direction Y.

In dieser Beschreibung wird n-dotiert als ein „erster Leitfähigkeitstyp“ bezeichnet, wohingegen p-dotiert als ein „zweiter Leitfähigkeitstyp“ bezeichnet wird. Alternativ dazu können umgekehrte Dotierungsbeziehungen eingesetzt werden, so dass der erste Leitfähigkeitstyp p-dotiert und der zweite Leitfähigkeitstyp n-dotiert sein kann.In this description, n-doped is referred to as a "first conductivity type," whereas p-doped is referred to as a "second conductivity type." Alternatively, reverse doping relationships can be used, so that the first conductivity type can be p-doped and the second conductivity type n-doped.

Ferner kann sich der Ausdruck „Dotierungsstoffkonzentration“ in dieser Beschreibung auf eine durchschnittliche Dotierungsstoffkonzentration bzw. auf eine mittlere Dotierungsstoffkonzentration oder auf eine Flächenladungsträgerkonzentration eines speziellen Halbleitergebiets oder einer speziellen Halbleiterzone beziehen. Demnach kann z. B. eine Aussage, dass ein spezielles Halbleitergebiet eine bestimmte Dotierungsstoffkonzentration aufweist, die vergleichsweise höher oder niedriger als eine Dotierungsstoffkonzentration eines anderen Halbleitergebiets ist, angeben, dass sich die entsprechenden mittleren Dotierungsstoffkonzentrationen der Halbleitergebiete voneinander unterscheiden.Furthermore, the term "doping concentration" in this description can refer to an average doping concentration, a mean doping concentration, or a surface charge carrier concentration of a specific semiconductor region or zone. Thus, for example, a statement that a specific semiconductor region has a certain doping concentration that is comparatively higher or lower than the doping concentration of another semiconductor region can indicate that the corresponding mean doping concentrations of the semiconductor regions differ from one another.

In dem Zusammenhang der vorliegenden Beschreibung sollen die Ausdrücke „in ohmschem Kontakt“, „in elektrischem Kontakt“, „in ohmscher Verbindung“ und „elektrisch verbunden“ beschreiben, dass eine niederohmige elektrische Verbindung oder ein niederohmiger Strompfad zwischen zwei Gebieten, Abschnitten, Zonen, Anteilen oder Teilen einer Halbleitervorrichtung oder zwischen verschiedenen Anschlüssen einer oder mehrerer Vorrichtungen oder zwischen einem Anschluss oder einer Metallisierung oder einer Elektrode und einem Anteil oder einem Teil einer Halbleitervorrichtung vorliegt. Ferner soll der Ausdruck „in Kontakt“ in dem Zusammenhang der vorliegenden Beschreibung beschreiben, dass eine direkte physische Verbindung zwischen zwei Elementen der entsprechenden Halbleitervorrichtung vorliegt; z. B. beinhaltet ein Übergang zwischen zwei miteinander in Kontakt stehenden Elementen möglicherweise kein weiteres Zwischenelement oder dergleichen.In the context of this description, the terms "in ohmic contact," "in electrical contact," "in ohmic connection," and "electrically connected" are intended to describe the existence of a low-resistance electrical connection or current path between two regions, sections, zones, portions, or parts of a semiconductor device, or between different terminals of one or more devices, or between a terminal, metallization, or electrode and a portion or part of a semiconductor device. Furthermore, the term "in contact" in the context of this description is intended to describe the existence of a direct physical connection between two elements of the semiconductor device in question; for example, a junction between two elements in contact may not include any further intermediate element or the like.

Zusätzlich wird in dem Zusammenhang der vorliegenden Beschreibung der Ausdruck „elektrische Isolation“ in dem Kontext seines allgemein gültigen Verständnisses, falls nicht anderweitig angegeben, verwendet und soll somit beschreiben, dass zwei oder mehr Komponenten getrennt voneinander positioniert sind und dass es keine ohmsche Verbindung gibt, die diese Komponenten verbindet. Jedoch können Komponenten, die voneinander elektrisch isoliert sind, trotzdem miteinander gekoppelt, beispielsweise mechanisch gekoppelt und/oder kapazitiv gekoppelt und/oder induktiv gekoppelt, sein. Um ein Beispiel anzuführen, können zwei Elektroden eines Kondensators elektrisch voneinander isoliert sein und können gleichzeitig mechanisch und kapazitiv miteinander gekoppelt sein, z. B. mittels einer Isolierung, z. B. eines Dielektrikums.Additionally, in the context of this description, the term "electrical isolation" is used in its generally accepted sense, unless otherwise specified, and thus describes a situation where two or more components are positioned separately from one another and there is no ohmic connection connecting these components. However, components that are electrically isolated from one another may still be coupled, for example, mechanically coupled and/or capacitively coupled and/or inductively coupled. To give an example, two electrodes of a capacitor may be electrically isolated from one another and may simultaneously be mechanically and capacitively coupled to one another, e.g., by means of insulation, such as a dielectric.

Spezielle in dieser Beschreibung beschriebene Ausführungsformen betreffen eine Leistungshalbleitervorrichtung, die eine Streifenzellen- oder Nadelzellenkonfiguration aufweist, wie etwa einen Leistungshalbleitertransistor, der innerhalb eines Leistungswandlers oder einer Leistungsversorgung verwendet werden kann. Somit ist die Halbleitervorrichtung bei einer Ausführungsform dazu konfiguriert, einen Laststrom zu führen, der einer Last zugeführt werden soll und/oder der entsprechend von einer Leistungsversorgung bereitgestellt wird. Beispielsweise kann die Halbleitervorrichtung eine oder mehrere aktive Leistungseinheitszellen umfassen, wie etwa eine monolithisch integrierte Diodenzelle und/oder eine monolithisch integrierte Transistorzelle und/oder eine monolithisch integrierte IGBT-Zelle und/oder eine monolithisch integrierte RC-IGBT-Zelle und/oder eine monolithisch integrierte MOS-Gated-Diode(MGD)-Zelle und/oder eine monolithisch integrierte MOSFET-Zelle und/oder Ableitungen davon. Eine solche Diodenzelle und/oder solche Transistorzellen können in einem Leistungshalbleitermodul integriert sein. Mehrere solcher Zellen können ein Zellenfeld darstellen, das mit einem aktiven Gebiet der Leistungshalbleitervorrichtung angeordnet ist.Specific embodiments described in this description relate to a power semiconductor device having a strip-cell or needle-cell configuration, such as a power semiconductor transistor, which can be used within a power converter or power supply. Thus, in one embodiment, the semiconductor device is configured to carry a load current that is to be supplied to a load and/or that is accordingly provided by a power supply. For example, the semiconductor device may comprise one or more active power unit cells, such as a monolithically integrated diode cell and/or a monolithically integrated transistor cell and/or a monolithically integrated IGBT cell and/or a monolithically integrated RC-IGBT cell and/or a monolithically integrated MOS-gated diode (MGD) cell and/or a monolithically integrated MOSFET cell and/or derivatives thereof. Such a diode cell and/or such transistor cells may be integrated within a power semiconductor module. Several such cells may constitute a cell array arranged with an active region of the power semiconductor device.

Der Ausdruck „Leistungshalbleitervorrichtung“, wie in dieser Beschreibung verwendet, soll eine Halbleitervorrichtung auf einem einzigen Chip mit hohen Spannungssperr- und/oder hohen Stromführungsfähigkeiten beschreiben. Mit anderen Worten ist eine solche Leistungshalbleitervorrichtung für einen starken Strom, typischerweise im Ampere-Bereich, z. B. von bis zu einigen zehn oder hundert Ampere oder sogar bis zu mehreren kA, und/oder für hohe Spannungen, typischerweise oberhalb von 100 V, typischer 500 V und darüber, z. B. bis wenigstens 1kV, bis wenigstens 3 kV, gedacht. Zum Beispiel kann die unten beschriebene Halbleitervorrichtung eine Halbleitervorrichtung sein, die eine Streifenzellenkonfiguration oder eine Nadelzellenkonfiguration aufweistt und die dazu konfiguriert sein kann, als eine Leistungskomponente in einer Anwendung mit niedriger, mittlerer und/oder hoher Spannung eingesetzt zu werden.The term “power semiconductor device,” as used in this description, is intended to describe a semiconductor device on a single chip with high voltage blocking and/or high current carrying capabilities. In other words, such a power semiconductor device is designed to handle high currents, typically in the ampere range, e.g., up to several tens or hundreds of amperes or even up to several kA, and/or high voltages, typically above 100 V, typically 500 V and above, e.g., up to at least 1 kV, up to at least 3 kV. For example, the semiconductor device described below may be a semiconductor device having a striped cell configuration or a needle cell configuration and may be configured to serve as a power component in an application with to be used at low, medium and/or high voltage.

Zum Beispiel bezieht sich der Ausdruck „Leistungshalbleitervorrichtung“, wie in dieser Beschreibung verwendet, nicht auf logische Halbleitervorrichtungen, die z. B. zum Speichern von Daten, Berechnen von Daten und/oder für andere Arten von halbleiterbasierter Datenverarbeitung verwendet werden.For example, the term "power semiconductor device" as used in this description does not refer to logic semiconductor devices used, for example, for storing data, calculating data and/or for other types of semiconductor-based data processing.

1 bis 3 veranschaulichen jeweils einen Abschnitt einer vertikalen Projektion einer Leistungshalbleitervorrichtung 1 gemäß manchen Ausführungsformen schematisch und beispielhaft. Die veranschaulichte vertikale Projektion ist parallel zu einer Ebene, die durch eine erste laterale Richtung X und eine zweite laterale Richtung Y und senkrecht zu einer vertikalen Richtung Z definiert ist. Die Leistungshalbleitervorrichtung 1 umfasst einen Halbleiterkörper 10 mit einem lateralen Chiprand 109. Ferner zeigt der Halbleiterkörper 10 ein aktives Gebiet 106, das zum Leiten eines Laststroms (z. B. im Wesentlichen entlang der vertikalen Richtung Z) konfiguriert ist, und ein Randabschlussgebiet 108, das lateral zwischen dem Chiprand 109 und dem aktiven Gebiet 106 angeordnet ist, auf. Wie in jeder der 1 bis 3 gesehen werden kann, kann das aktive Gebiet 106 lateral von dem Randabschlussgebiet 108 umgeben seien, 1 to 3 Each of the following schematically and exemplarily illustrates a section of a vertical projection of a power semiconductor device 1 according to some embodiments. The illustrated vertical projection is parallel to a plane defined by a first lateral direction X and a second lateral direction Y, and perpendicular to a vertical direction Z. The power semiconductor device 1 comprises a semiconductor body 10 with a lateral chip edge 109. Furthermore, the semiconductor body 10 includes an active region 106 configured to conduct a load current (e.g., substantially along the vertical direction Z), and an edge termination region 108 arranged laterally between the chip edge 109 and the active region 106. As in each of the 1 to 3 It can be seen that the active area 106 may be laterally surrounded by the boundary closure area 108,

Zum Beispiel umfasst das aktive Gebiet 106 eine oder mehrere Leistungszellen 14, die sich jeweils wenigstens teilweise in den Halbleiterkörper 10 erstrecken. Die vorliegende Beschreibung ist nicht auf eine spezielle Art einer Konfiguration der einen oder der mehreren Leistungszellen 14 beschränkt. Vielmehr können die Leistungszellen 14 eine beliebige Konfiguration aufweisen, die für eine Leistungshalbleitervorrichtung üblich ist, z. B. eine Diodenkonfiguration, eine Thyristorkonfiguration, eine MOS-Gated-Diode(MGD)-Konfiguration, eine Transistorkonfiguration, wie etwa eine IGBT-Konfiguration, eine RC(Reverse Conducting - rückwärts leitende)-IGBT-Konfiguration, eine MOSFET-Konfiguration und/oder eine aus diesen abgeleitete Konfiguration. Ein Fachmann ist mit diesen Arten von Konfigurationen vertraut. Dementsprechend sind in 1-3 die Leistungszellen 14 nur schematisch veranschaulicht, da die genaue Konfiguration kein Hauptgegenstand dieser Beschreibung ist.For example, the active area 106 comprises one or more power cells 14, each of which extends at least partially into the semiconductor body 10. The present description is not limited to a specific type of configuration of the one or more power cells 14. Rather, the power cells 14 can have any configuration that is common for a power semiconductor device, e.g., a diode configuration, a thyristor configuration, a MOS-gated diode (MGD) configuration, a transistor configuration such as an IGBT configuration, an RC (reverse conducting) IGBT configuration, a MOSFET configuration, and/or a configuration derived from these. A person skilled in the art is familiar with these types of configurations. Accordingly, in 1-3 The power cells 14 are only schematically illustrated, as the exact configuration is not the main subject of this description.

Bei den beispielhaften und schematischen 1-3 zeigt ein Übergang zwischen dem aktiven Gebiet 106 zu dem Abschlussgebiet 108 scharfe Ecken. Gemäß manchen Ausführungsformen können die Ecken abgerundete Formen aufweisen, wie durch gestrichelte Linien angegeben ist.In the exemplary and schematic 1-3 The transition between the active region 106 and the termination region 108 shows sharp corners. According to some embodiments, the corners can have rounded shapes, as indicated by the dashed lines.

Zum Beispiel kann die in 1 gezeigte Konfiguration einer Leistungsdiodenkonfiguration entsprechen, die eine einzige Leistungszelle 14 umfasst. Im Gegensatz dazu repräsentieren die in 2 und 3 veranschaulichten Konfigurationen beispielsweise Halbleiterschalterkonfigurationen (wie etwa z. B. eine MOSFET- und/oder IGBT-Konfiguration), wobei die Leistungszellen 14 dazu konfiguriert sein können, einen Laststrom durch Schalten der Leistungshalbleitervorrichtung 1 in einen Leitungszustand oder einen Sperrzustand zu steuern. Solche Leistungszellen 14 können zum Beispiel eine Steuerstruktur, wie etwa eine MOS-Steuerstruktur, umfassen. Wie beispielhaft in 2 veranschaulicht, können die Leistungszellen 14 eine Streifenkonfiguration aufweisen, die sich z. B. durch das gesamte aktive Gebiet 106 hindurch entlang der zweiten lateralen Richtung Y erstreckt. Bei einer anderen Ausführungsform, wie in 3 veranschaulicht, können die Leistungszellen 14 die zellulare Konfiguration aufweisen, z. B. mit einem horizontalen Querschnitt, der eine quadratische Form, eine rechteckige Form, eine rechteckige Form mit abgerundeten Ecken, eine kreisförmige Form oder eine ellipsenförmige Form aufweist.For example, the one in 1 The configuration shown corresponds to a power diode configuration comprising a single power cell 14. In contrast, the configuration shown in 2 and 3 The illustrated configurations include, for example, semiconductor switch configurations (such as a MOSFET and/or IGBT configuration), where the power cells 14 can be configured to control a load current by switching the power semiconductor device 1 into a conducting or a blocking state. Such power cells 14 can, for example, include a control structure, such as a MOS control structure. As exemplified in 2 As illustrated, the power cells 14 can have a stripe configuration that extends, for example, through the entire active area 106 along the second lateral direction Y. In another embodiment, as in 3 To illustrate, the power cells 14 can have the cellular configuration, e.g. with a horizontal cross-section that has a square shape, a rectangular shape, a rectangular shape with rounded corners, a circular shape or an elliptical shape.

Die eine oder die mehreren Leistungszellen 14, die in dem aktiven Gebiet 106 der Leistungshalbleitervorrichtung 1 enthalten sein können zum selektiven Leiten eines Laststroms und Sperren einer Lastspannung in Abhängigkeit von z. B. einem Schaltzustand der Leistungshalbleitervorrichtung 1 und/oder einer Richtung, in der ein Strom und/oder eine Spannung an die Leistungshalbleitervorrichtung 1 angelegt wird, konfiguriert sein.The one or more power cells 14, which may be contained in the active area 106 of the power semiconductor device 1, may be configured to selectively conduct a load current and block a load voltage depending on, for example, a switching state of the power semiconductor device 1 and/or a direction in which a current and/or a voltage is applied to the power semiconductor device 1.

Zum Beispiel kann die wenigstens eine Leistungszelle 14 für eine Sperrspannung von wenigstens 300 V, von wenigstens 500 V, von wenigstens 1000 V, von wenigstens 1500 V oder von wenigstens 3000 V oder von sogar mehr als 6000 V konfiguriert sein. Ferner kann die wenigstens eine Leistungszelle 14 eine Kompensationsstruktur aufweisen, die auch als eine „Superjunction“-Struktur bezeichnet wird.For example, the at least one power cell 14 can be configured for a blocking voltage of at least 300 V, at least 500 V, at least 1000 V, at least 1500 V, at least 3000 V, or even more than 6000 V. Furthermore, the at least one power cell 14 can have a compensation structure, also known as a "superjunction" structure.

Zum Beispiel kann, um die eine oder die mehreren Leistungszellen 14 zu steuern, ein (nicht veranschaulichter) Steueranschluss bereitgestellt sein, der dazu konfiguriert sein kann, ein Steuersignal an eine Steuerelektrodenstruktur der einen oder der mehreren Leistungszellen 14 weiterzuleiten. Zum Beispiel kann der Steueranschluss ein Gate-Anschluss sein. Dadurch kann die Leistungshalbleitervorrichtung 1 in den Leitungszustand oder den Sperrzustand gesetzt werden. Bei einer Ausführungsform kann ein solches Steuersignal mittels Anlegen einer Spannung zwischen dem Steueranschluss und einem ersten Lastanschluss 11 (in 1 bis 3 nicht gezeigt, siehe 4 bis 6) bereitgestellt werden.For example, to control one or more power cells 14, a control terminal (not illustrated) can be provided, which can be configured to transmit a control signal to a control electrode structure of the one or more power cells 14. For example, the control terminal can be a gate terminal. This allows the power semiconductor device 1 to be set to the conducting or blocking state. In one embodiment, such a control signal can be generated by applying a voltage between the control terminal and a first load terminal 11 (in 1 to 3 not shown, see 4 to 6 ) will be provided.

Zwischen dem Chiprand 109, der z. B. mittels Waferzerteilen entstehen kann, und dem aktiven Gebiet 106 kann eine Randabschlussstruktur 18 angeordnet sein. Mit anderen Worten kann eine Randabschlussstruktur 18 in und/oder auf dem Randabschlussgebiet 108 angeordnet sein. Zum Beispiel umgibt das Randabschlussgebiet 18 (in 1 bis 3 nicht gezeigt, siehe 6) das aktive Gebiet 106 vollständig. Die Randabschlussstruktur 18 ist gemäß einer Ausführungsform nicht zum Leiten eines Laststroms konfiguriert, sondern ist stattdessen zum Sicherstellen einer zuverlässigen Sperrfähigkeit der Leistungshalbleitervorrichtung 1 konfiguriert. Zum Beispiel umfasst die Randabschlussstruktur 18 eine Junction-Termination-Extension(JTE))-Struktur, eine Variation-lateraler-Dotierung(VLD: Variation-of-Lateral-Doping)-Struktur 180 (siehe 6) und/oder eine Feldring-/Feldplattenabschlussstruktur. Ein Fachmann ist mit diesen Arten von Randabschlussstrukturen vertraut.An edge termination structure 18 can be arranged between the chip edge 109, which can be created, for example, by wafer cutting, and the active region 106. In other words, an edge termination structure 18 can be arranged in and/or on the edge termination region 108. For example, the edge termination region 18 (in 1 to 3 not shown 6 ) the active region 106 completely. According to one embodiment, the edge termination structure 18 is not configured to conduct a load current, but instead is configured to ensure reliable blocking capability of the power semiconductor device 1. For example, the edge termination structure 18 comprises a junction termination extension (JTE) structure, a variation-of-lateral doping (VLD) structure 180 (see 6 ) and/or a field ring/field plate termination structure. A person skilled in the art is familiar with these types of edge termination structures.

4 bis 7 veranschaulichen jeweils einen Abschnitt eines vertikalen Querschnitts der Leistungshalbleitervorrichtung 1 gemäß manchen Ausführungsformen schematisch und beispielhaft. Die veranschaulichten Querschnitte sind parallel zu einer Ebene, die durch die erste laterale Richtung X und die vertikale Richtung Z definiert sind, wobei sich jede der veranschaulichten Komponenten auch entlang der zweiten lateralen Richtung Y erstrecken kann. 4 to 7 Figure 1 schematically and exemplarily illustrates a section of a vertical cross-section of the power semiconductor device 1 according to some embodiments. The illustrated cross-sections are parallel to a plane defined by the first lateral direction X and the vertical direction Z, with each of the illustrated components also extending along the second lateral direction Y.

Die Abschnitte in 4 bis 7 befinden sich in jedem Fall nahe dem lateralen Chiprand 109 des Halbleiterkörpers 10 und umfassen insbesondere einen vertikalen Querschnitt des Randabschlussgebiets 108. Außerdem ist ein Teil des aktiven Gebiets 106 angrenzend an das Randgebiet 108 veranschaulicht.The sections in 4 to 7 are in any case located near the lateral chip edge 109 of the semiconductor body 10 and in particular comprise a vertical cross-section of the edge termination region 108. In addition, a part of the active region 106 adjacent to the edge region 108 is illustrated.

Der Halbleiterkörper 10 ist sowohl mit einem ersten Lastanschluss 11 als auch einem zweiten Lastanschluss 12 der Leistungshalbleitervorrichtung 1 gekoppelt. Der erste Lastanschluss 11 kann zum Beispiel ein Anodenanschluss, ein Emitteranschluss oder ein Source-Anschluss sein, der z. B. auf einer Vorderseite 10-1 des Halbleiterkörpers 10 angeordnet ist. Der zweite Lastanschluss 12 kann zum Beispiel ein Kathodenanschluss, ein Kollektoranschluss oder ein Drain-Anschluss sein, der z. B. auf einer Rückseite 10-2 des Halbleiterkörpers 10 angeordnet ist.The semiconductor body 10 is coupled to both a first load terminal 11 and a second load terminal 12 of the power semiconductor device 1. The first load terminal 11 can be, for example, an anode terminal, an emitter terminal, or a source terminal, located, for example, on a front face 10-1 of the semiconductor body 10. The second load terminal 12 can be, for example, a cathode terminal, a collector terminal, or a drain terminal, located, for example, on a back face 10-2 of the semiconductor body 10.

Der Halbleiterkörper 10 umfasst ein Driftgebiet 100, das Dotierungsstoffe eines ersten Leitfähigkeitstyps (z. B. n-Typs) umfasst. Bei einer Ausführungsform ist das Driftgebiet 100 ein n--dotiertes Gebiet. Wie in 4 bis 7 dargestellt, kann sich das Driftgebiet 100 in sowohl das aktive Gebiet 106 als auch das Randabschlussgebiet 108 der Leistungshalbleitervorrichtung 1 erstrecken. Jede der einen oder der mehreren Leistungszellen 14 kann einen Teil des Drift-Gebiets 100 umfassen. Ferner kann jede der einen oder der mehreren Leistungszellen 14, die in dem aktiven Gebiet 106 der Leistungshalbleitervorrichtung 1 enthalten sein können, dazu konfiguriert sein, einen Laststrom über das Driftgebiet 100 zwischen den Lastanschlüssen 11 und 12 zu leiten und eine Sperrspannung, die zwischen den Anschlüssen 11 und 12 angelegt wird, zu sperren.The semiconductor body 10 comprises a drift region 100, which includes dopants of a first conductivity type (e.g., n-type). In one embodiment, the drift region 100 is an n - doped region. As in 4 to 7 As shown, the drift region 100 can extend into both the active region 106 and the edge termination region 108 of the power semiconductor device 1. Each of the one or more power cells 14 can encompass a portion of the drift region 100. Furthermore, each of the one or more power cells 14, which may be contained within the active region 106 of the power semiconductor device 1, can be configured to conduct a load current across the drift region 100 between the load terminals 11 and 12 and to block a reverse voltage applied between the terminals 11 and 12.

Zum Beispiel kann bei den in 5 bis 6 veranschaulichten Ausführungsformen eine größere Leistungszelle 14 bereitgestellt sein, die als eine Leistungsdiodenzelle konfiguriert sein kann. Zum Beispiel umfassen die Leistungsdiodenzellen 14 ein Anodengebiet 102 eines zweiten Leitfähigkeitstyps (z. B. p-Typs), wobei das Anodengebiet 102 in Kontakt mit dem ersten Lastanschluss 11 angeordnet ist. Ferner bildet ein Übergang zwischen dem Anodengebiet 102 und dem Driftgebiet 100 einen pn-Übergang 103, der zum Sperren einer Sperrspannung zwischen dem ersten Lastanschluss 11 und dem zweiten Lastanschluss 12 konfiguriert ist.For example, in the 5 to 6 In the illustrated embodiments, a larger power cell 14 is provided, which can be configured as a power diode cell. For example, the power diode cells 14 comprise an anode region 102 of a second conductivity type (e.g., p-type), wherein the anode region 102 is arranged in contact with the first load terminal 11. Furthermore, a junction between the anode region 102 and the drift region 100 forms a pn junction 103, which is configured to block a reverse voltage between the first load terminal 11 and the second load terminal 12.

Bei der in 7 veranschaulichten beispielhaften Ausführungsform ist die Leistungshalbleitervorrichtung 1 eine Schaltvorrichtung, wie etwa z. B. ein IGBT oder ein MOSFET. Das aktive Gebiet 106 umfasst mehrere Leistungszellen 14, wobei jede Leistungszelle 14 eine Graben-Gate-Struktur 140 umfasst. Zum Beispiel kann die Graben-Gate-Struktur 140 in einer Streifenkonfiguration, wie in 2 veranschaulicht, oder einer zellularen Konfiguration (die z. B. eine quadratische oder rechteckige Form in einem horizontalen Querschnitt aufweist), wie in 3 veranschaulicht, angeordnet sein. Zum Beispiel umfasst jede der Leistungszellen 14 eine Steuerelektrode 141, die innerhalb eines Grabens angeordnet ist, wobei die Steuerelektrode 141 dazu konfiguriert sein kann, ein Steuersignal, wie etwa eine Gate-Spannung, von einem (nicht dargestellten) Steueranschluss der Leistungshalbleitervorrichtung 1 zu empfangen. Zum Beispiel ist innerhalb jeder Leistungszelle 14 die Steuerelektrode 141 elektrisch von dem ersten Lastanschluss mittels eines Isolationsblocks 143 isoliert.At the in 7 In the illustrated exemplary embodiment, the power semiconductor device 1 is a switching device, such as an IGBT or a MOSFET. The active region 106 comprises several power cells 14, each power cell 14 comprising a trench-gate structure 140. For example, the trench-gate structure 140 can be arranged in a strip configuration, as shown in 2 illustrated, or a cellular configuration (which, for example, has a square or rectangular shape in a horizontal cross-section), as in 3 The arrangement is illustrated. For example, each of the power cells 14 includes a control electrode 141 arranged within a trench, the control electrode 141 being configured to receive a control signal, such as a gate voltage, from a (not shown) control terminal of the power semiconductor device 1. For example, within each power cell 14, the control electrode 141 is electrically isolated from the first load terminal by means of an insulation block 143.

Ferner umfasst jede der Zellen 14 ein Körpergebiet 102 des zweiten Leitfähigkeitstyps (z. B. p-Typs) und wenigstens ein Source-Gebiet 104, das in Kontakt mit dem ersten Lastanschluss 11 angeordnet ist, wobei das Körpergebiet 102 das wenigstens eine Source-Gebiet 104 von dem Driftgebiet 100 isoliert. Ein Übergang zwischen dem Körpergebiet 102 und dem Driftgebiet 100 bildet einen pn-Übergang 103, der zum Sperren einer Sperrspannung konfiguriert ist, die in Durchlassrichtung zwischen dem ersten Lastanschluss 11 und dem zweiten Lastanschluss 12 angelegt wird. Die Steuerelektrode kann elektrisch von sowohl dem Source-Gebiet 104, dem Körpergebiet 102 als auch dem Driftgebiet 100 durch eine in dem Graben enthaltene Isolationsstruktur 142 isoliert sein. Zum Beispiel kann die Steuerelektrode 141 so konfiguriert sein, dass sie in Abhängigkeit von dem Steuersignal einen Transportkanal, wie etwa z. B. einen n-Kanal, in dem Körpergebiet 102 zwischen dem Source-Gebiet 104 und dem Driftgebiet 100 enthält, wodurch der Leitungszustand der Leistungshalbleitervorrichtung 1 ermöglicht wird. Anstelle der in 7 gezeigten Grabenzellen kann die Halbleitervorrichtung 1 mit (nicht gezeigten) sogenannten planaren Leistungsschaltzellen ausgerüstet sein, wobei sich die Gate-Elektrode vertikal oberhalb des Halbleiterkörpers 10 befindet. Ein Fachmann ist mit den Prinzipien und Varianten von Konfigurationen solcher Leistungsschaltzellen 14 vertraut.Furthermore, each of the cells 14 comprises a body region 102 of the second conductivity type (e.g., p-type) and at least one source region 104, which is arranged in contact with the first load terminal 11, wherein the body region 102 isolates the at least one source region 104 from the drift region 100. A junction between the body region 102 and the drift region 100 forms a pn junction 103, which is configured to block a reverse voltage applied in the forward direction between the first load terminal 11 and the second load terminal 11. The control electrode can be electrically isolated from both the source region 104, the body region 102, and the drift region 100 by an insulating structure 142 contained in the trench. For example, the control electrode 141 can be configured to include a transport channel, such as an n-channel, in the body region 102 between the source region 104 and the drift region 100, depending on the control signal, thereby enabling the conduction state of the power semiconductor device 1. Instead of the one in 7 The semiconductor device 1, as shown in the trench cells, can be equipped with (not shown) so-called planar power switching cells, wherein the gate electrode is located vertically above the semiconductor body 10. A person skilled in the art is familiar with the principles and variants of configurations of such power switching cells 14.

Der Halbleiterkörper 10 kann ferner ein Rückseitenemittergebiet 107 des zweiten Leitfähigkeitstyps (z. B. p-Typs) umfassen, das auf der Rückseite 10-2 in Kontakt mit dem zweiten Lastanschluss 12 angeordnet ist. In diesem Fall kann die Leistungshalbleitervorrichtung 1 als ein IGBT konfiguriert sein. Bei einer anderen Variante, bei der die Leistungshalbleitervorrichtung 1 z. B. als ein MOSFET konfiguriert ist, kann ein solches Rückseitenemittergebiet 107, wie beispielhaft in 7 veranschaulicht, fehlen.The semiconductor body 10 can further comprise a back-side emitter region 107 of the second conductivity type (e.g., p-type) arranged on the back side 10-2 in contact with the second load terminal 12. In this case, the power semiconductor device 1 can be configured as an IGBT. In another variant, where the power semiconductor device 1 is configured, e.g., as a MOSFET, such a back-side emitter region 107 can be arranged, as exemplified in 7 Illustrated, but missing.

Nun unter Zuwendung zu dem Randabschlussgebiet 108 umfasst das Randabschlussgebiet 108 bei allen in 4 bis 7 veranschaulichten Ausführungsformen eine halbisolierende Schicht 15, die einen Teil der Vorderseite 10-1 des Halbleiters 10 bedeckt. Die halbisolierende Schicht 15 ist durch eine elektrische Leitfähigkeit gekennzeichnet, die einen gewissen lateralen Stromfluss zwischen dem ersten Lastanschluss 11 oder einem entsprechenden Steueranschluss auf der Vorderseite der Leistungshalbleitervorrichtung und dem Chiprand 109 ermöglicht. Der Strom sollte stark genug sein, um einerseits statische Ladungen in der halbisolierenden Schicht 15 zu vermeiden und um übermäßige Leistungsverluste in der halbisolierenden Schicht 15 zu vermeiden, die durch den Betrag eines elektrischen Stroms und den Spannungsabfall zwischen dem ersten Lastanschluss 11 und dem Chiprand 109 bzw. dem zweiten Lastanschluss 12 verursacht werden. Die Leistungsverluste in der halbisolierenden Schicht 15 bei voller Sperrspannung sollten einige wenige 100 mW oder einige 10 mW nicht überschreiten. Ein Fachmann kann die maximal erlaubte spezifische Leitfähigkeit der halbisolierenden Schicht 15 für den gestalteten Spannungsabfall zwischen dem ersten Lastanschluss 11 und dem zweiten Lastanschluss 12 unter Verwendung des Ohm'schen Gesetzes und der geometrischen Abmessungen der halbisolierenden Schicht 15 (Dicke, Breite, Länge) leicht berechnen.Now, with attention to the boundary boundary area 108, the boundary boundary area 108 encompasses all in 4 to 7 The illustrated embodiments feature a semi-insulating layer 15 covering a portion of the front face 10-1 of the semiconductor 10. The semi-insulating layer 15 is characterized by an electrical conductivity that allows a certain lateral current flow between the first load terminal 11, or a corresponding control terminal on the front face of the power semiconductor device, and the chip edge 109. The current should be sufficient to prevent static charges in the semi-insulating layer 15 and to avoid excessive power losses in the semi-insulating layer 15 caused by the magnitude of the electric current and the voltage drop between the first load terminal 11 and the chip edge 109 or the second load terminal 12, respectively. The power losses in the semi-insulating layer 15 at full reverse voltage should not exceed a few hundred mW or a few tens of mW. A person skilled in the art can easily calculate the maximum permissible specific conductivity of the semi-insulating layer 15 for the designed voltage drop between the first load terminal 11 and the second load terminal 12 using Ohm's law and the geometric dimensions of the semi-insulating layer 15 (thickness, width, length).

Bei einer Ausführungsform umfasst die halbisolierende Schicht 15 wenigstens eines von Folgendem: amorphes Silicium (a-Si), halbisolierendes polykristallines Silicium (SIPOS) und ein elektroaktives Material, wie etwa diamantartiger Kohlenstoff (DLC) oder wasserstoffhaltiger amorpher Kohlenstoff (a-C:H).In one embodiment, the semi-insulating layer 15 comprises at least one of the following: amorphous silicon (a-Si), semi-insulating polycrystalline silicon (SIPOS) and an electroactive material, such as diamond-like carbon (DLC) or hydrogen-containing amorphous carbon (a-C:H).

Zum Beispiel kann die halbisolierende Schicht 15 elektrisch mit sowohl der ersten Lastanschlussstruktur 11 als auch der zweiten Lastanschlussstruktur 12 verbunden sein. Beispielsweise kann die halbisolierende Schicht 15 in Kontakt mit dem ersten Lastanschluss 11 angeordnet sein, wie in jeder der 4 bis 7 veranschaulicht ist. Ferner kann die halbisolierende Schicht 15 bei einer Ausführungsform in Kontakt mit einer Kanalstopperelektrode 13 angeordnet sein, die auf der Vorderseite 10-1 des Halbleiterkörpers 10 innerhalb des Randabschlussgebiets 108 angeordnet ist, wobei die Kanalstopperelektrode 13 elektrisch mit dem zweiten Lastanschluss 12 verbunden ist. Zum Beispiel kann eine elektrische Verbindung zwischen der Kanalstopperelektrode 13 und dem zweiten Anschluss 12 mittels eines ohmschen Pfades entlang dem Chiprand 109 bereitgestellt werden. Zum Beispiel kann ein solcher ohmscher Pfad entlang dem Chiprand 109, der im Wesentlichen entlang dem Chiprand 109 in der vertikalen Richtung z gerichtet sein kann, bei einer Chipvereinzelung, wie etwa mittels Sägen oder Laserzerteilen des Halbleiterkörpers 10, erzeugt worden sein, wobei Kristalldefekte an dem Chiprand 109 auftreten können. Zum Beispiel kann die Kanalstopperelektrode 13 in Kontakt mit und elektrisch verbunden mit dem dotierten Kanalstoppergebiet 130, z. B. des zweiten Leitfähigkeitstyps, angeordnet sein, das innerhalb des Halbleiterkörpers 10 bereitgestellt sein kann, wie in 6 veranschaulicht ist. Zum Beispiel können die Kanalstopperelektrode 13 und das dotierte Kanalstoppergebiet 130 dazu konfiguriert und angeordnet sein, die Bildung eines Inversionskanals in dem Randabschlussgebiet 108 während eines Betriebs der Leistungshalbleitervorrichtung 1 zu verhindern. Ein Fachmann ist mit solchen Arten von Kanalstopperstrukturen innerhalb eines Randabschlussgebiets einer Leistungshalbleitervorrichtung vertraut.For example, the semi-insulating layer 15 can be electrically connected to both the first load connection structure 11 and the second load connection structure 12. For example, the semi-insulating layer 15 can be arranged in contact with the first load connection 11, as in each of the 4 to 7 This is illustrated. Furthermore, in one embodiment, the semi-insulating layer 15 can be arranged in contact with a channel stop electrode 13, which is located on the front face 10-1 of the semiconductor body 10 within the edge termination region 108, wherein the channel stop electrode 13 is electrically connected to the second load terminal 12. For example, an electrical connection between the channel stop electrode 13 and the second terminal 12 can be provided by means of an ohmic path along the chip edge 109. For example, such an ohmic path along the chip edge 109, which can be directed substantially along the chip edge 109 in the vertical direction z, can be generated during chip singulation, such as by sawing or laser cutting of the semiconductor body 10, whereby crystal defects may occur at the chip edge 109. For example, the channel stop electrode 13 can be in contact with and electrically connected to the doped channel stop region 130, e.g. B. of the second conductivity type, which may be provided within the semiconductor body 10, as in 6 This is illustrated. For example, the channel stopper electrode 13 and the doped channel stopper region 130 can be configured and arranged to prevent the formation of an inversion channel in the edge termination region 108 during operation of the power semiconductor device 1. A person skilled in the art is familiar with such types of channel stopper structures within an edge termination region of a power semiconductor device.

Bei einer Ausführungsform, bei der der Halbleiterkörper 10 ein dotiertes Kanalstoppergebiet 130, wie oben beschrieben, beinhaltet, erstreckt sich die halbisolierende Schicht 15 lateral entlang der Gesamtheit des dotierten Kanalstoppergebiets 130 und der Kanalstopperelektrode 13, wie in 6 veranschaulicht ist.In an embodiment in which the semiconductor body 10 includes a doped channel stopper region 130 as described above, the semi-insulating layer 15 extends laterally along the entirety of the doped channel stopper region 130 and the channel stopper electrode 13, as shown in 6 This illustrates the point.

Ferner ist eine erste Passivierungsschicht 16 in jedem Fall auf wenigstens einem Teil der halbisolierenden Schicht 15 angeordnet. Die erste Passivierungsschicht 16 kann dazu konfiguriert sein, eine Oxidation der halbisolierenden Schicht 15 zu hindern. Zum Beispiel kann die erste Passivierungsschicht 16 Atome umfassen, die dazu in der Lage sind, Valenzbindungen mit Atomen der halbisolierenden Schicht 15 auszubilden, wodurch eine Oxidation der halbisolierenden Schicht 15 gehindert wird.Furthermore, a first passivation layer 16 is in each case arranged on at least a portion of the semi-insulating layer 15. The first passivation layer 16 can be configured to prevent oxidation of the semi-insulating layer 15. For example, the first passivation layer 16 can comprise atoms capable of forming valence bonds with atoms of the semi-insulating layer 15, thereby preventing oxidation of the semi-insulating layer 15.

Bei einer Ausführungsform umfasst die erste Passivierungsschicht 16 ein mit Silicium dotiertes amorphes Aluminiumoxid (Al2O3). Zum Beispiel kann die erste Passivierungsschicht 16 mittels eines Atomlagenabscheidung(ALD: Atomic Layer Deposition)-Prozesses entstanden sein. Mit anderen Worten kann das Bilden der ersten Passivierungsschicht 16 bei einem Verfahren zum Herstellen der Leistungshalbleitervorrichtung 1 gemäß der Erfindung einen Atomlagenabscheidung(ALD)-Prozess, wie etwa eine Atomlagenabscheidung von Aluminiumoxid, umfassen. Zum Beispiel kann ein Silicium umfassender Precursor in einem solchen ALD-Prozess verwendet werden.In one embodiment , the first passivation layer 16 comprises a silicon-doped amorphous aluminum oxide ( Al₂O₃ ). For example, the first passivation layer 16 can be formed by an atomic layer deposition (ALD) process. In other words, the formation of the first passivation layer 16 in a method for fabricating the power semiconductor device 1 according to the invention can include an atomic layer deposition (ALD) process, such as the atomic layer deposition of aluminum oxide. For example, a silicon-comprising precursor can be used in such an ALD process.

Bei einer Ausführungsform, wie in 5 veranschaulicht, umfasst die erste Passivierungsschicht 16 eine Aluminiumoxidschicht, wobei zusätzlich eine Siliciumnitrid(Si3N4)-Schicht 19 (Auch als SNIT-Schicht bezeichnet) auf der Aluminiumoxidschicht 16 angeordnet ist. Zum Beispiel kann Dotieren der Aluminiumoxidschicht 16 mit Silicium dementsprechend mittels der Siliciumnitridschicht 19, die auf dieser angeordnet ist, erreicht werden. Zum Beispiel kann die Siliciumnitridschicht 19 mittels eines PECVD-Prozesses (PECVD: Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition - plasmagestütze chemische Gasphasenabscheidung) entstehen.In one embodiment as in 5 As illustrated, the first passivation layer 16 comprises an aluminum oxide layer, with an additional silicon nitride ( Si₃N₄ ) layer 19 (also referred to as SNIT layer) arranged on top of the aluminum oxide layer 16. For example , doping the aluminum oxide layer 16 with silicon can be achieved by means of the silicon nitride layer 19 arranged on top of it. For example, the silicon nitride layer 19 can be produced by means of a PECVD process (PECVD: Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition).

Zum Beispiel kann eine Dicke der ersten Passivierungsschicht 16 oder, falls eine Siliciumnitridschicht 19 auf der ersten Passivierungsschicht 16 angeordnet ist, eine Gesamtdicke der ersten Passivierungsschicht 16 und der Siliciumnitridschicht 19 in dem Bereich von 1 nm bis 60 nm, wie etwa in dem Bereich von 1 nm bis 40 nm, 1 nm bis 10 nm, 3 nm bis 9 nm, 5 nm bis 7 nm, z. B. 6 nm, liegen. Zum Beispiel kann die erste Passivierungsschicht 16, möglicherweise in Kombination mit einer darauf angeordneten Siliciumnitridschicht 19, somit leicht gebondet werden. Zum Beispiel ist es bei einem Verfahren zum Herstellen einer solchen Leistungshalbleitervorrichtung 1 dementsprechend möglicherweise nicht notwendig, eine strukturierte Formation der ersten Passivierungsschicht 16 (möglicherweise in Kombination mit der Siliciumnitridschicht 19) vorzusehen. Stattdessen können die Schichten 16, 19 gleichmäßig gebildet werden, d. h. auch in Bereichen, die z. B. mittels Drahtbonden oder Bandbonden in einem späteren Prozessschritt oder durch andere Mittel kontaktiert werden müssen. Ferner kann die Dicke der ersten Passivierungsschicht 16 (und gegebenenfalls der Siliciumnitridschicht 19) eine einfache Chipvereinzelung, z. B. mittels Sägen oder Laserzerteilen, ermöglichen. Dementsprechend besteht möglicherweise keine Notwendigkeit, die Formation der Schichten 16, 19 in der Nähe des Chiprandes 109 zu strukturieren.For example, the thickness of the first passivation layer 16, or, if a silicon nitride layer 19 is arranged on the first passivation layer 16, the total thickness of the first passivation layer 16 and the silicon nitride layer 19, can be in the range of 1 nm to 60 nm, such as 1 nm to 40 nm, 1 nm to 10 nm, 3 nm to 9 nm, 5 nm to 7 nm, e.g., 6 nm. For example, the first passivation layer 16, possibly in combination with a silicon nitride layer 19 arranged on it, can thus be easily bonded. Accordingly, in a method for fabricating such a power semiconductor device 1, it may not be necessary to provide a structured formation of the first passivation layer 16 (possibly in combination with the silicon nitride layer 19). Instead, the layers 16, 19 can be formed uniformly, i.e., even in areas that are not structurally sound. B. by wire bonding or tape bonding in a later process step or by other means. Furthermore, the thickness of the first passivation layer 16 (and optionally the silicon nitride layer 19) can allow for simple chip singulation, e.g. by sawing or laser cutting. Accordingly, there may be no need to structure the formation of layers 16, 19 near the chip edge 109.

Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Bilden der ersten Passivierungsschicht 16 bei einem Verfahren zum Herstellen einer Leistungshalbleitervorrichtung 1 gemäß der Erfindung Bilden einer Schicht aus amorphem Aluminiumoxid und anschließendes Dotieren des amorphen Aluminiumoxids mit Silicium mittels eines Prozesses, der Siliciumionen an das amorphe Aluminiumoxid liefert. Zum Beispiel kann das Dotieren des amorphen Aluminiumoxids mit Silicium mittels wenigstens einem der folgenden Prozesse erzielt werden: einer plasmagestützten chemischen Gasphasenabscheidung (PECVD) einer Siliciumnitridschicht (SNIT-Schicht) auf der Schicht aus amorphem Aluminiumoxid; einer plasmagestützten chemischen Gasphasenabscheidung (PECVD) von Siliciumoxid auf der Schicht aus amorphem Aluminiumoxid; einer Gepulster-Laser-Abscheidung (PLD: Pulsed Laser Deposition) von Silicium auf der Schicht aus amorphem Aluminiumoxid; Aussetzung der Schicht aus amorphem Aluminiumoxid gegenüber einem siliciumhaltigen Plasma, wobei eine Potentialdifferenz zwischen dem Plasma und einem Wafer mit wenigstens einer der Leistungshalbleitervorrichtungen 1 Siliciumionen aus dem Plasma zu dem Wafer hin beschleunigt (sogenanntes Plasmadotieren); und einer Implantation von Silicium in die Schicht aus amorphem Aluminiumoxid. Zum Beispiel kann die Implantation als eine Beamline-Implantation mit einer geeigneten (d. h. relativ niedrigen) Energie ausgeführt werden.According to one embodiment, forming the first passivation layer 16 in a method for manufacturing a power semiconductor device 1 according to the invention comprises forming a layer of amorphous aluminum oxide and subsequently doping the amorphous aluminum oxide with silicon by means of a process that supplies silicon ions to the amorphous aluminum oxide. For example, the doping of the amorphous aluminum oxide with silicon can be achieved by at least one of the following processes: plasma-enhanced chemical vapor deposition (PECVD) of a silicon nitride layer (SNIT layer) on the amorphous aluminum oxide layer; plasma-enhanced chemical vapor deposition (PECVD) of silicon oxide on the amorphous aluminum oxide layer; pulsed laser deposition (PLD) of silicon on the amorphous aluminum oxide layer; Exposure of the amorphous aluminum oxide layer to a silicon-containing plasma, wherein a potential difference between the plasma and a wafer with at least one of the power semiconductor devices 1 accelerates silicon ions from the plasma towards the wafer (so-called plasma doping); and implantation of silicon into the amorphous aluminum oxide layer. For example, the implantation can be carried out as a beamline implantation with a suitable (i.e., relatively low) energy.

Bei einer Ausführungsform weisen sowohl die halbisolierende Schicht 15 als auch die erste Passivierungsschicht 16 einen ersten gemeinsamen lateralen Ausdehnungsbereich X1 mit der Kanalstopperelektrode 13 auf. Mit anderen Worten kann es eine Überlappung X1 zwischen der Kanalstopperelektrode 13 und sowohl der halbisolierenden Schicht 15 als auch der ersten Passivierungsschicht 16 geben, wobei die Überlappung zwischen der Kanalstopperelektrode 13 und der halbisolierenden Schicht 15 einerseits und die Überlappung zwischen der Kanalstopperelektrode 13 und der ersten Passivierungsschicht 16 andererseits nicht das gleiche Ausmaß aufweisen müssen. Das heißt, im Gegensatz zu zum Beispiel den Ausführungsbeispielen der 4 bis 7 kann sich die Überlappung zwischen der Kanalstopperelektrode 13 und der halbisolierenden Schicht 15 weiter entlang z. B. der ersten lateralen Richtung X als die Überlappung zwischen der Kanalstopperelektrode 13 und der ersten Passivierungsschicht 16 erstrecken. Bei einer anderen Ausführungsform kann sich die Überlappung zwischen der Kanalstopperelektrode 13 und der ersten Passivierungsschicht 16 weiter entlang z. B. der ersten lateralen Richtung X als die Überlappung zwischen der Kanalstopperelektrode 13 und der ersten halbisolierenden Schicht 15 erstrecken. In jedem Fall kann es eine erste gemeinsame laterale Ausdehnungsrichtung X1 sowohl der halbisolierenden Schicht 15 als auch der ersten Passivierungsschicht 16 mit der Kanalstopperelektrode 13 geben. Zum Beispiel kann der erste gemeinsame laterale Ausdehnungsbereich X1 größer als ein Abstand zwischen Außenenden (d. h. Enden, die zu dem Chiprand 109 zeigen) der halbisolierenden Schicht 15 und der ersten Passivierungsschicht 16, wie entlang der ersten lateralen Richtung X gemessen, sein. Zum Beispiel kann der Abstand der Außenenden der halbisolierenden Schicht 15 und der ersten Passivierungsschicht 16, wie entlang der ersten lateralen Richtung X gemessen, kleiner als dreimal eine Dicke der halbisolierenden Schicht 15 und/oder der ersten Passivierungsschicht 16 sein.In one embodiment, both the semi-insulating layer 15 and the first passivation layer 16 have a first common lateral extent X1 with the channel stopper electrode 13. In other words, there can be an overlap X1 between the channel stopper electrode 13 and both the semi-insulating layer 15 and the first passivation layer 16, whereby the overlap between the channel stopper electrode 13 and the semi-insulating layer 15 on the one hand and the overlap between the channel stopper electrode 13 and the first passivation layer 16 on the other hand need not be of the same extent. That is, in contrast to, for example, the embodiments of 4 to 7 The overlap between the channel stopper electrode 13 and the semi-insulating layer 15 can extend further along, for example, the first lateral direction X than the overlap between the The channel stopper electrode 13 and the first passivation layer 16 extend. In another embodiment, the overlap between the channel stopper electrode 13 and the first passivation layer 16 can extend further along, for example, the first lateral direction X than the overlap between the channel stopper electrode 13 and the first semi-insulating layer 15. In either case, there can be a first common lateral extension direction X1 of both the semi-insulating layer 15 and the first passivation layer 16 with the channel stopper electrode 13. For example, the first common lateral extension area X1 can be greater than the distance between the outer ends (i.e., ends pointing towards the chip edge 109) of the semi-insulating layer 15 and the first passivation layer 16, as measured along the first lateral direction X. For example, the distance between the outer ends of the semi-insulating layer 15 and the first passivation layer 16, as measured along the first lateral direction X, may be less than three times the thickness of the semi-insulating layer 15 and/or the first passivation layer 16.

Bei einer Ausführungsform weisen ferner sowohl die halbisolierende Schicht 15 als auch die erste Passivierungsschicht 16 einen zweiten gemeinsamen lateralen Ausdehnungsbereich X2 mit der ersten Lastanaschlussstruktur 11 auf. Ähnlich dem, was oben mit Bezug auf den ersten gemeinsamen Ausdehnungsbereich X1 beschrieben ist, ist es möglicherweise nicht notwendigerweise der Fall, dass eine Überlappung zwischen dem ersten Lastanschluss 11 und der halbisolierenden Schicht 15 das gleiche Ausmaß (z. B. entlang der ersten lateralen Richtung X) wie eine Überlappung zwischen dem ersten Lastanschluss 11 und der ersten Passivierungsschicht 16 aufweist. Das heißt, im Gegensatz zu zum Beispiel der beispielhaften Veranschaulichung in 4 bis 7 kann die Überlappung zwischen dem ersten Lastanschluss 11 und der halbisolierenden Schicht 15 größer als die Überlappung zwischen dem ersten Lastanschluss 11 und der ersten Passivierungsschicht 16 sein. Bei einer anderen Ausführungsform kann die Überlappung zwischen dem ersten Lastanschluss 11 und der ersten Passivierungsschicht 16 größer als die Überlappung zwischen dem ersten Lastanschluss 11 und der ersten halbisolierenden Schicht 15 sein. In jedem Fall kann es eine zweite gemeinsame laterale Ausdehnungsrichtung X2 sowohl der halbisolierenden Schicht 15 als auch der ersten Passivierungsschicht 16 mit dem ersten Lastanschluss 11 geben. Zum Beispiel kann der zweite gemeinsame laterale Ausdehnungsbereich X2 größer als ein Abstand zwischen Innenenden (d. h. Enden, die zu dem aktiven Gebiet 106 zeigen) der halbisolierenden Schicht 15 und der ersten Passivierungsschicht 16, wie entlang der ersten lateralen Richtung X gemessen, sein. Zum Beispiel kann der Abstand der Innenenden der halbisolierenden Schicht 15 und der ersten Passivierungsschicht 16, wie entlang der ersten lateralen Richtung X gemessen, kleiner als dreimal eine Dicke der halbisolierenden Schicht 15 und/oder der ersten Passivierungsschicht 16 sein.In one embodiment, both the semi-insulating layer 15 and the first passivation layer 16 have a second common lateral extent X2 with the first load connection structure 11. Similar to what is described above with regard to the first common extent X1, it may not necessarily be the case that an overlap between the first load connection 11 and the semi-insulating layer 15 has the same extent (e.g., along the first lateral direction X) as an overlap between the first load connection 11 and the first passivation layer 16. That is, unlike, for example, the exemplary illustration in 4 to 7 In one embodiment, the overlap between the first load connection 11 and the semi-insulating layer 15 can be greater than the overlap between the first load connection 11 and the first passivation layer 16. In another embodiment, the overlap between the first load connection 11 and the first passivation layer 16 can be greater than the overlap between the first load connection 11 and the first semi-insulating layer 15. In either case, there can be a second common lateral extension direction X2 of both the semi-insulating layer 15 and the first passivation layer 16 with the first load connection 11. For example, the second common lateral extension area X2 can be greater than the distance between the inner ends (i.e., ends facing the active region 106) of the semi-insulating layer 15 and the first passivation layer 16, as measured along the first lateral direction X. For example, the distance between the inner ends of the semi-insulating layer 15 and the first passivation layer 16, as measured along the first lateral direction X, may be less than three times the thickness of the semi-insulating layer 15 and/or the first passivation layer 16.

Zum Beispiel können sowohl die halbisolierende Schicht 15 als auch die erste Passivierungsschicht 16 durch einen strukturierten Abscheidungsprozess oder durch Strukturieren nach einer Abscheidung unter Verwendung derselben Maske entstehen.For example, both the semi-insulating layer 15 and the first passivation layer 16 can be formed by a structured deposition process or by structuring after deposition using the same mask.

Bei einer Ausführungsform umfasst die Leistungshalbleitervorrichtung 1 ferner eine Randabschlussstruktur 18, die in und/oder auf dem Randabschlussgebiet 108 angeordnet ist, wobei die Randabschlussstruktur 18 wenigstens eines von Folgendem umfassen kann: eine Junction-Termination-Extension (JTE)-Struktur, eine Variation-lateraler-Dotierung(VLD)-Struktur 180 und eine Feldring-/Feldplattenabschlussstruktur. Zum Beispiel ist bei der in 6 gezeigten Ausführungsform eine Randabschlussstruktur 18 bereitgestellt, die eine Variation-lateraler-Dotierung(VLD)-Konfiguration 180 umfasst. Zum Beispiel umfasst die VLD-Struktur 180 ein Halbleitergebiet 180 des zweiten Leitfähigkeitstyps (z. B. p-Typs), das auf der Vorderseite 10-1 innerhalb des Halbleiterkörpers 10 angeordnet ist. Zum Beispiel variiert eine Dotierungsstoffkonzentration des Halbleitergebiets 180 (z. B. eine Konzentration an Dotierungsstoffen des zweiten Leitfähigkeitstyps, wie etwa des p-Typs) in der ersten lateralen Richtung X. Zum Beispiel kann die Dotierungsstoffkonzentration entlang der ersten lateralen Richtung X abnehmen, z. B. kontinuierlich und/oder auf eine stufenartige Weise. Die VLD-Struktur 180 kann einen gemeinsamen lateralen Ausdehnungsbereich mit der halbisolierenden Schicht 15 in der ersten lateralen Richtung X aufweisen. Zum Beispiel kann die halbisolierende Schicht 15 in Kontakt mit wenigstens einem Teil der VLD-Abschlussstruktur 180 angeordnet sein, wie beispielhaft in 6 veranschaulicht ist.In one embodiment, the power semiconductor device 1 further comprises an edge termination structure 18 arranged in and/or on the edge termination region 108, wherein the edge termination structure 18 may comprise at least one of the following: a junction termination extension (JTE) structure, a variation lateral doping (VLD) structure 180, and a field ring/field plate termination structure. For example, in the 6 In the embodiment shown, an edge termination structure 18 is provided, comprising a variation lateral doping (VLD) configuration 180. For example, the VLD structure 180 comprises a second-conductivity-type (e.g., p-type) semiconductor region 180 located on the front face 10-1 within the semiconductor body 10. For example, a dopant concentration of the semiconductor region 180 (e.g., a second-conductivity-type dopant concentration, such as p-type) varies in the first lateral direction X. For example, the dopant concentration can decrease along the first lateral direction X, e.g., continuously and/or in a step-like manner. The VLD structure 180 can have a common lateral extent with the semi-insulating layer 15 in the first lateral direction X. For example, the semi-insulating layer 15 can be arranged in contact with at least part of the VLD termination structure 180, as exemplified in 6 This illustrates the point.

Bei einer Ausführungsform umfasst die Halbleitervorrichtung 1 ferner eine zweite Passivierungsschicht 17, die auf der ersten Passivierungsschicht 16 angeordnet ist. Zum Beispiel umfasst die zweite Passivierungsschicht 17 Polyimid und/oder Spin-On-Silikon (SOS). Zum Beispiel kann das Polyimid und/oder das Spin-On-Silikon ferner mit einer fotoaktiven Substanz versehen sein. Zum Beispiel kann es dementsprechend möglich sein, das Polyimid und/oder die Spin-On-Silikon-Schicht ähnlich einem Fotolack zu belichten und zu entwickeln. Dementsprechend ist es möglicherweise nicht notwendig, eine dedizierte Maske zum Strukturieren der zweiten Passivierungsschicht 17 bereitzustellen.In one embodiment, the semiconductor device 1 further comprises a second passivation layer 17 arranged on top of the first passivation layer 16. For example, the second passivation layer 17 comprises polyimide and/or spin-on silicone (SOS). The polyimide and/or spin-on silicone may also be provided with a photoactive substance. Accordingly, it may be possible to expose and develop the polyimide and/or spin-on silicone layer similarly to a photoresist. Therefore, it may not be necessary to provide a dedicated mask for structuring the second passivation layer 17.

Bei einer weiteren Ausführungsform kann die zweite Passivierungsschicht 17 ferner zum Beispiel wenigstens eines von Folgendem umfassen: ein Glas, wie etwa Spin-On-Glas; einen anorganischen Isolator, wie etwa Oxid, Nitrid oder Oxinitrid (z. B. mittels PECVD abgeschieden); ein Epoxidharz; oder einen Schichtstapel, der durch wenigstens zwei der zuvor genannten Spezies gebildet ist.In a further embodiment, the second passivation layer 17 may further comprise, for example, at least one of the following: a glass, such as spin-on glass; an inorganic insulator, such as oxide, nitride or oxynitride (e.g. deposited by PECVD); an epoxy resin; or a stack of layers formed by at least two of the aforementioned species.

Ausführungsformen eines Verfahrens zum Herstellen einer Leistungshalbleitervorrichtung entsprechen den Ausführungsformen der Leistungshalbleitervorrichtung 1, die oben mit Bezug auf die anderen Zeichnungen erläutert wurden. Daher können zum Beispiel die Merkmale der Ausführungsformen der oben mit Bezug auf die anderen Zeichnungen beschriebenen Leistungshalbleitervorrichtungen durch entsprechendes Ausführen des Verfahrens erreicht werden. Ausführungsformen eines Verfahrens zum Herstellen einer Leistungshalbleitervorrichtung können Bilden der jeweiligen Strukturen umfassen, die wie oben beschrieben in/auf dem Halbleiterkörper 10 angeordnet sind.Embodiments of a method for fabricating a power semiconductor device correspond to the embodiments of the power semiconductor device 1 described above with reference to the other drawings. Therefore, for example, the features of the embodiments of the power semiconductor devices described above with reference to the other drawings can be achieved by appropriately implementing the method. Embodiments of a method for fabricating a power semiconductor device may include forming the respective structures arranged in/on the semiconductor body 10 as described above.

Zuvor wurden Ausführungsformen, die eine Leistungshalbleitervorrichtung, wie etwa eine Diode, einen MOSFET oder einen IGBT betreffen, und entsprechende Verarbeitungsverfahren erklärt. Diese Vorrichtungen basieren zum Beispiel auf Silicium (Si). Entsprechend kann ein(e) monokristalline(s) Halbleitergebiet oder -schicht, z. B. der Halbleiterkörper 10 und seine Gebiete/Zonen 100, 102, 104, 107 und 130, ein(e) monokristalline(s) Si-Gebiet oder Si-Schicht sein. Bei anderen Ausführungsformen kann polykristallines oder amorphes Silicium eingesetzt werden.Previously, embodiments relating to a power semiconductor device, such as a diode, a MOSFET, or an IGBT, and corresponding processing methods were explained. These devices are based, for example, on silicon (Si). Accordingly, a monocrystalline semiconductor region or layer, e.g., the semiconductor body 10 and its regions/zones 100, 102, 104, 107, and 130, can be a monocrystalline Si region or Si layer. In other embodiments, polycrystalline or amorphous silicon can be used.

Es versteht sich jedoch, dass der Halbleiterkörper 10 und seine dotierten Gebiete/Zonen aus einem beliebigem Halbleitermaterial gefertigt sein können, das zum Herstellen einer Leistungsdiode geeignet ist. Beispiele für solche Materialien beinhalten unter anderem elementare Halbleitermaterialien, wie etwa Silicium (Si) oder Germanium (Ge), Gruppe-IV-Verbindungshalbleitermaterialien, wie etwa Siliciumkarbid (SiC) oder Silicium-Germanium (SiGe), binäre, ternäre oder quaternäre III-V-Halbleitermaterialien, wie etwa Galliumnitrid (GaN), Galliumarsenid (GaAs), Galliumphosphid (GaP), Indiumphosphid (InP), Indiumgalliumphosphid (InGaPa), Aluminiumgalliumnitrid (AIGaN), Aluminiumindiumnitrid (AllnN), Indiumgalliumnitrid (InGaN), Aluminiumgalliumindiumnitrid (AlGaInN) oder Indiumgalliumarsenidphosphid (InGaAsP), und binäre oder ternäre II-VI-Halbleitermaterialien, wie etwa Cadmiumtellurid (CdTe) und Quecksilbercadmiumtellurid (HgCdTe), um nur einige zu nennen. Die zuvor erwähnten Halbleitermaterialien werden auch als „Homoüberganghalbleitermaterialien“ bezeichnet. Wenn zwei verschiedene Halbleitermaterialien kombiniert werden, wird ein Heteroüberganghalbleitermaterial gebildet. Beispiele für Heteroüberganghalbleitermaterialien beinhalten unter anderem Aluminiumgalliumnitrid(AlGaN)-Aluminiumgalliumindiumnitrid(AlGaInN), Indiumgalliumnitrid(InGaN)-Aluminiumgalliumindiumnitrid(AlGaInN), Indiumgalliumnitrid(InGaN)-Galliumnitrid(GaN), Aluminiumgalliumnitrid(AlGaN)-Galliumnitrid(GaN), Indiumgalliumnitrid(InGaN)-Aluminiumgalliumnitrid(AlGaN), Silicium-Siliciumcarbid (SixC1-x) und Silicium-SiGe-Heteroüberganghalbleitermaterialien. Für Leistungshalbleitervorrichtungsanwendungen werden zurzeit hauptsächlich Si-, SiC-, GaAs- und GaN-Materialien verwendet.However, it is understood that the semiconductor body 10 and its doped areas/zones can be made of any semiconductor material suitable for manufacturing a power diode. Examples of such materials include elemental semiconductor materials, such as silicon (Si) or germanium (Ge); group IV compound semiconductor materials, such as silicon carbide (SiC) or silicon germanium (SiGe); binary, ternary, or quaternary III-V semiconductor materials, such as gallium nitride (GaN), gallium arsenide (GaAs), gallium phosphide (GaP), indium phosphide (InP), indium gallium phosphide (InGaPa), aluminum gallium nitride (AIGaN), aluminum indium nitride (AllnN), indium gallium nitride (InGaN), aluminum gallium indium nitride (AlGaInN), or indium gallium arsenide phosphide (InGaAsP); and binary or ternary II-VI semiconductor materials, such as cadmium telluride (CdTe) and mercury cadmium telluride. (HgCdTe), to name just a few. The semiconductor materials mentioned above are also referred to as "homo-junction semiconductor materials." When two different semiconductor materials are combined, a hetero-junction semiconductor material is formed. Examples of hetero-junction semiconductor materials include aluminum gallium nitride (AlGaN)-aluminum gallium indium nitride (AlGaInN), indium gallium nitride (InGaN)-aluminum gallium indium nitride (AlGaInN), indium gallium nitride (InGaN)-gallium nitride (GaN), aluminum gallium nitride (AlGaN)-gallium nitride (GaN), indium gallium nitride (InGaN)-aluminum gallium nitride (AlGaN), silicon-silicon carbide (Si <sub>x </sub>C<sub>1-x</sub> ), and silicon-SiGe hetero-junction semiconductor materials. Currently, Si, SiC, GaAs and GaN materials are mainly used for power semiconductor device applications.

Räumlich relative Ausdrücke wie etwa „unter“, „unterhalb“, „über“, „niedriger“, „über“, „oberer“ und dergleichen werden der Einfachheit der Beschreibung halber verwendet, um die Positionierung eines Elements relativ zu einem zweiten Element zu erklären. Es wird beabsichtigt, dass diese Ausdrücke zusätzlich zu denjenigen, die in den Figuren dargestellt sind, verschiedene Orientierungen der entsprechenden Vorrichtung einschließen. Ferner werden auch Ausdrücke wie „erster“, „zweiter“ und dergleichen verwendet, um verschiedene Elemente, Gebiete, Abschnitte usw. zu beschreiben, und es wird ebenfalls nicht beabsichtigt, dass diese beschränkend sind. Über die gesamte Beschreibung hinweg verweisen gleiche Ausdrücke auf gleiche Elemente.Spatially relative terms such as "under," "below," "above," "lower," "above," "upper," and the like are used for the sake of simplicity to explain the positioning of one element relative to another. These terms are intended to encompass various orientations of the corresponding device, in addition to those shown in the figures. Furthermore, terms such as "first," "second," and the like are also used to describe different elements, areas, sections, etc., and these are likewise not intended to be limiting. Throughout the description, identical terms refer to identical elements.

Wie hier verwendet, sind die Ausdrücke „aufweisend“, „enthaltend“, „beinhaltend“, „umfassend“, „aufweisend“ und dergleichen offene Ausdrücke, die das Vorhandensein der angegebenen Elemente oder Merkmale angeben, aber keine zusätzlichen Elemente oder Merkmale ausschließen.As used here, the terms “indicating”, “containing”, “encompassing”, “showing”, and the like are open expressions that indicate the presence of the specified elements or features, but do not exclude any additional elements or features.

Claims (15)

Leistungshalbleitervorrichtung (1), die Folgendes umfasst: - einen Halbleiterkörper (10), der Folgendes aufweist: - ein aktives Gebiet (106), das zum Leiten eines Laststroms konfiguriert ist, - einen Chiprand (109), der den Halbleiterkörper (10) lateral abschließt, und - ein Randabschlussgebiet (108), das lateral zwischen dem Chiprand (109) und dem aktiven Gebiet (106) angeordnet ist; - eine halbisolierende Schicht (15), die wenigstens einen Teil des Halbleiterkörpers (10) innerhalb des Randabschlussgebiets (108) bedeckt; und - eine erste Passivierungsschicht (16), die auf wenigstens einem Teil der halbisolierenden Schicht (15) angeordnet ist; wobei: - die erste Passivierungsschicht (16) ein mit Silicium dotiertes amorphes Aluminiumoxid umfasst; - eine Dicke der ersten Passivierungsschicht (16) oder, falls eine Siliciumnitridschicht (19) auf der ersten Passivierungsschicht (16) angeordnet ist, eine Gesamtdicke der ersten Passivierungsschicht (16) und der Siliciumnitridschicht (19) in dem Bereich von 1 nm bis 60 nm liegt; - die erste Passivierungsschicht (16) und/oder die Siliciumnitridschicht (19) nicht strukturiert sind.Power semiconductor device (1) comprising: - a semiconductor body (10) having: - an active region (106) configured to conduct a load current, - a chip edge (109) terminating the semiconductor body (10) laterally, and - an edge termination region (108) arranged laterally between the chip edge (109) and the active region (106); - a semi-insulating layer (15) covering at least a portion of the semiconductor body (10) within the edge termination region (108); and - a first passivation layer (16) arranged on at least a portion of the semi-insulating layer (15); wherein: - the first passivation layer (16) comprises silicon-doped amorphous aluminum oxide; - the thickness of the first passivation layer (16) or, if a silicon nitride layer (19) is arranged on the first passivation layer (16), the total thickness of the first passivation layer (16) and the silicon nitride layer (19) is in the range of 1 nm to 60 nm; - the first passivation layer (16) and/or the silicon nitride layer (19) are not structured. Leistungshalbleitervorrichtung (1) nach Anspruch 1, wobei die erste Passivierungsschicht (16) konfiguriert ist, eine Oxidation der halbisolierenden Schicht (15) zu hindern, indem die erste Passivierungsschicht (16) Atome bereitstellt, die dazu in der Lage sind, Valenzbindungen mit Atomen der halbisolierenden Schicht (15) auszubilden.Power semiconductor device (1) according to Claim 1 , wherein the first passivation layer (16) is configured to prevent oxidation of the semi-insulating layer (15) by providing atoms that are able to form valence bonds with atoms of the semi-insulating layer (15). Leistungshalbleitervorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Halbleiterkörper (10) eine Vorderseite (10-1), die mit einer ersten Lastanschlussstruktur (11) gekoppelt ist, und eine Rückseite (10-2), die mit einer zweiten Lastanschlussstruktur (12) gekoppelt ist, aufweist, und wobei die halbisolierende Schicht (15) auf der Vorderseite (10-1) angeordnet ist und elektrisch mit der ersten Lastanschlussstruktur (11) und der zweiten Lastanschlussstruktur (12) verbunden ist.Power semiconductor device (1) according to one of the preceding claims, wherein the semiconductor body (10) has a front side (10-1) coupled to a first load connection structure (11) and a back side (10-2) coupled to a second load connection structure (12), and wherein the semi-insulating layer (15) is arranged on the front side (10-1) and is electrically connected to the first load connection structure (11) and the second load connection structure (12). Leistungshalbleitervorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die halbisolierende Schicht (15) wenigstens eines von Folgendem umfasst: amorphes Silicium, halbisolierendes polykristallines Silicium, diamantartiger Kohlenstoff und wasserstoffhaltiger amorpher Kohlenstoff.Power semiconductor device (1) according to one of the preceding claims, wherein the semi-insulating layer (15) comprises at least one of the following: amorphous silicon, semi-insulating polycrystalline silicon, diamond-like carbon and hydrogen-containing amorphous carbon. Leistungshalbleitervorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die halbisolierende Schicht (15) in Kontakt mit einer Kanalstopperelektrode (13) angeordnet ist, die elektrisch mit dem zweiten Lastanschluss (12) verbunden ist.Power semiconductor device (1) according to one of the preceding claims, wherein the semi-insulating layer (15) is arranged in contact with a channel stopper electrode (13) which is electrically connected to the second load terminal (12). Leistungshalbleitervorrichtung (1) nach Anspruch 5, wobei sowohl die halbisolierende Schicht (15) als auch die erste Passivierungsschicht (16) einen ersten gemeinsamen lateralen Ausdehnungsbereich (X1) mit der Kanalstopperelektrode (13) aufweisen.Power semiconductor device (1) according to Claim 5 , wherein both the semi-insulating layer (15) and the first passivation layer (16) have a first common lateral extension area (X1) with the channel stopper electrode (13). Leistungshalbleitervorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei sich die halbisolierende Schicht (15) lateral entlang der Gesamtheit von sowohl einem dotierten Kanalstoppergebiet (130), das innerhalb des Halbleiterkörpers (10) bereitgestellt ist, als auch der Kanalstopperelektrode (13) erstreckt.Power semiconductor device (1) according to one of the preceding claims, wherein the semi-insulating layer (15) extends laterally along the entirety of both a doped channel stopper region (130) provided within the semiconductor body (10) and the channel stopper electrode (13). Leistungshalbleitervorrichtung (1) nach Anspruch 3, wobei die halbisolierende Schicht (15) in Kontakt mit wenigstens einem Teil der ersten Lastanschlussstruktur (11) angeordnet ist.Power semiconductor device (1) according to Claim 3 , wherein the semi-insulating layer (15) is arranged in contact with at least a part of the first load connection structure (11). Leistungshalbleitervorrichtung (1) nach Anspruch 8, wobei sowohl die halbisolierende Schicht (15) als auch die erste Passivierungsschicht (16) einen zweiten gemeinsamen lateralen Ausdehnungsbereich (X2) mit der ersten Lastanaschlussstruktur (11) aufweisen.Power semiconductor device (1) according to Claim 8 , wherein both the semi-insulating layer (15) and the first passivation layer (16) have a second common lateral expansion area (X2) with the first load connection structure (11). Leistungshalbleitervorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Passivierungsschicht (16) eine Aluminiumoxidschicht umfasst und wobei die Siliciumnitridschicht (19) auf der Aluminiumoxidschicht angeordnet ist.Power semiconductor device (1) according to one of the preceding claims, wherein the first passivation layer (16) comprises an aluminum oxide layer and wherein the silicon nitride layer (19) is arranged on the aluminum oxide layer. Leistungshalbleitervorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die ferner eine Randabschlussstruktur (18) umfasst, die in und/oder auf dem Randabschlussgebiet (108) angeordnet ist, wobei die Randabschlussstruktur (18) wenigstens eines von Folgendem umfasst: eine Junction-Termination-Extension-Struktur, eine Variation-lateraler-Dotierung-Struktur (180) und eine Feldring-/Feldplattenabschlussstruktur.Power semiconductor device (1) according to one of the preceding claims, further comprising an edge termination structure (18) arranged in and/or on the edge termination region (108), wherein the edge termination structure (18) comprises at least one of the following: a junction termination extension structure, a variation lateral doping structure (180) and a field ring/field plate termination structure. Leistungshalbleitervorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die ferner eine zweite Passivierungsschicht (17) umfasst, die auf der ersten Passivierungsschicht (16) angeordnet ist, wobei die zweite Passivierungsschicht (17) ein Polyimid, ein Spin-On-Silikon, ein Glas, ein Oxid, ein Nitrid, ein Oxinitrid und/oder ein Epoxidharz umfasst.Power semiconductor device (1) according to one of the preceding claims, further comprising a second passivation layer (17) arranged on the first passivation layer (16), wherein the second passivation layer (17) comprises a polyimide, a spin-on silicone, a glass, an oxide, a nitride, an oxynitride and/or an epoxy resin. Verfahren zum Herstellen einer Leistungshalbleitervorrichtung (1), wobei die Leistungshalbleitervorrichtung (1) einen Halbleiterkörper (10) umfasst, der Folgendes aufweist: - ein aktives Gebiet (106), das zum Leiten eines Laststroms konfiguriert ist, - einen Chiprand (109), der den Halbleiterkörper (10) lateral abschließt, und - ein Randabschlussgebiet (108), das lateral zwischen dem Chiprand (109) und dem aktiven Gebiet (106) angeordnet ist; und wobei das Verfahren Folgendes umfasst: - Bilden einer halbisolierenden Schicht (15) auf wenigstens einem Teil des Halbleiterkörpers (10) innerhalb des Randabschlussgebiets (108); und - Bilden einer ersten Passivierungsschicht (16) auf wenigstens einem Teil der halbisolierenden Schicht (15); wobei die erste Passivierungsschicht (16) ein mit Silicium dotiertes amorphes Aluminiumoxid umfasst; und das Bilden der ersten Passivierungsschicht (16) eine Atomlagenabscheidung von Aluminiumoxid umfasst; und wobei ein Precursor, der Silicium umfasst, in dem Atomlagenabscheidungsprozess verwendet wird.Method for fabricating a power semiconductor device (1), in which the power semiconductor device (1) comprises a semiconductor body (10) having: - an active region (106) configured to conduct a load current, - a chip edge (109) that laterally terminates the semiconductor body (10), and - an edge termination region (108) arranged laterally between the chip edge (109) and the active region (106); and wherein the method comprises: - forming a semi-insulating layer (15) on at least a portion of the semiconductor body (10) within the edge termination region (108); and - forming a first passivation layer (16) on at least a portion of the semi-insulating layer (15); in which the first passivation layer (16) comprises silicon-doped amorphous aluminum oxide; and the formation of the first passivation layer (16) comprises an atomic layer deposition of aluminum oxide; and wherein a precursor comprising silicon is used in the atomic layer deposition process. Verfahren nach Anspruch 13, wobei das Bilden der ersten Passivierungsschicht (16) Bilden einer Schicht aus amorphem Aluminiumoxid und anschließend Dotieren des amorphen Aluminiumoxids mit Silicium mittels wenigstens einem der folgenden Prozesse umfasst: - einer plasmagestützten chemischen Gasphasenabscheidung von Siliciumnitrid auf der Schicht aus amorphem Aluminiumoxid; - einer plasmagestützten chemischen Gasphasenabscheidung von Siliciumoxid auf der Schicht aus amorphem Aluminiumoxid; - einer Gepulster-Laser-Abscheidung von Silicium auf der Schicht aus amorphem Aluminiumoxid; - Aussetzen der Schicht aus amorphem Aluminiumoxid gegenüber einem siliciumhaltigen Plasma; - einer Implantation von Silicium in die Schicht aus amorphem Aluminiumoxid.Procedure according to Claim 13 , wherein the formation of the first passivation layer (16) comprises forming a layer of amorphous aluminum oxide and subsequently doping the amorphous aluminum oxide with silicon by means of at least one of the following processes: - plasma-assisted chemical vapor deposition of silicon nitride on the layer of amorphous aluminum oxide; - plasma-assisted chemical vapor deposition of silicon oxide on the layer of amorphous aluminum oxide; - pulsed laser deposition of silicon on the layer of amorphous aluminum oxide; - exposure of the layer of amorphous aluminum oxide to a silicon-containing plasma; - implantation of silicon into the layer of amorphous aluminum oxide. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, wobei die erste Passivierungsschicht (16) konfiguriert ist, eine Oxidation der halbisolierenden Schicht (15) zu hindern, indem die erste Passivierungsschicht (16) Atome bereitstellt, die dazu in der Lage sind, Valenzbindungen mit Atomen der halbisolierenden Schicht (15) auszubilden.Procedure according to Claim 13 or 14 , wherein the first passivation layer (16) is configured to prevent oxidation of the semi-insulating layer (15) by providing atoms that are able to form valence bonds with atoms of the semi-insulating layer (15).
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