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DE102024203093A1 - Method for producing a drift zone with p-doped regions of a superjunction power semiconductor component and a superjunction power semiconductor component - Google Patents

Method for producing a drift zone with p-doped regions of a superjunction power semiconductor component and a superjunction power semiconductor component

Info

Publication number
DE102024203093A1
DE102024203093A1 DE102024203093.7A DE102024203093A DE102024203093A1 DE 102024203093 A1 DE102024203093 A1 DE 102024203093A1 DE 102024203093 A DE102024203093 A DE 102024203093A DE 102024203093 A1 DE102024203093 A1 DE 102024203093A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
layer
wide
bandgap
wafer
drift
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE102024203093.7A
Other languages
German (de)
Inventor
Klaus Heyers
Siegmar Schoser
Stefan Nufer
Jens Baringhaus
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Priority to DE102024203093.7A priority Critical patent/DE102024203093A1/en
Priority to PCT/EP2025/058781 priority patent/WO2025210000A1/en
Publication of DE102024203093A1 publication Critical patent/DE102024203093A1/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

Verfahren (100) zum Herstellen einer Driftzone mit p-dotierten Bereichen eines Superjunction-Leistungshalbleiterbauelements mit den Schritten Erzeugen (110) einer Sollbruchstelle innerhalb einer homoepitaktischen Schicht eines n-dotierten Halbleitermaterials mittels Wasserstoffionenimplantation, wobei die hompepitaktische Schicht auf einem hochdotierten ersten Wide-Bandgap Spenderwafer angeordnet ist, Erzeugen (120) einer leitfähigen Schicht zwischen einem hochleitfähigen zweiten Wide-Bandgap Wafer und der homoepitaktischen Schicht durch Aufbringen des hochleitfähigen zweiten Wide-Bandgap Wafers auf die homoepitaktische Schicht mittels Bondings, Erzeugen (130) einer Driftschicht auf dem zweiten Wide-Bandgap Wafer durch Abspalten des zweiten Wide-Bandgap Wafers vom ersten Wide-Bandgap Spenderwafer an der Sollbruchstelle der homoepitaktischen Schicht, Aufbringen (140) eines Fotolacks auf die Driftschicht, Erzeugen (150) einer Maske mittels Fotolithografie des Fotolacks, wobei Bereiche der Driftschicht freigelegt werden, und Erzeugen (160) der p-dotierten Bereiche in den freigelegten Bereichen der Driftschicht mittels Ionenimplantation, wobei die p-dotierten Bereiche dieselbe Schichtdicke aufweisen wie die Driftschicht. Method (100) for producing a drift zone with p-doped regions of a superjunction power semiconductor component, comprising the steps of generating (110) a predetermined breaking point within a homoepitaxial layer of an n-doped semiconductor material by means of hydrogen ion implantation, wherein the homoepitaxial layer is arranged on a highly doped first wide-bandgap donor wafer, generating (120) a conductive layer between a highly conductive second wide-bandgap wafer and the homoepitaxial layer by applying the highly conductive second wide-bandgap wafer to the homoepitaxial layer by means of bonding, generating (130) a drift layer on the second wide-bandgap wafer by cleaving the second wide-bandgap wafer from the first wide-bandgap donor wafer at the predetermined breaking point of the homoepitaxial layer, applying (140) a photoresist to the drift layer, generating (150) a mask by means of Photolithography of the photoresist, wherein regions of the drift layer are exposed, and generating (160) the p-doped regions in the exposed regions of the drift layer by means of ion implantation, wherein the p-doped regions have the same layer thickness as the drift layer.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Driftzone mit p-dotierten Bereichen eines Superjunction-Leistungshalbleiterbauelements und ein Superjunction-Leistungshalbleiterbauelement.The invention relates to a method for producing a drift zone with p-doped regions of a superjunction power semiconductor component and a superjunction power semiconductor component.

Stand der TechnikState of the art

Superjunction-Transistoren eignen sich für Anwendungen, die geringe Leitverluste erfordern, da sie besonders geringe On-Widerstände der Driftzone aufweisen. Das charakteristische Element des Superjunction-Transistors sind p-dotierte Säulen, die in die Driftzone hineinragen oder sich durch die gesamte Driftzone erstrecken.Superjunction transistors are suitable for applications requiring low conduction losses because they feature particularly low on-resistances in the drift zone. The characteristic element of the superjunction transistor is p-doped columns that extend into the drift zone or extend through the entire drift zone.

Die Herstellung von Superjunction-Transistoren in Wide-Bandgap-Halbleitermaterialien ist sehr aufwendig, da die p-dotierten Säulen Tiefen von mehreren µm erreichen müssen. Dabei kommen epitaktischer Regrowth und tiefe lonenimplantationen zum Einsatz.The fabrication of superjunction transistors in wide-bandgap semiconductor materials is very complex, as the p-doped columns must reach depths of several µm. Epitaxial regrowth and deep ion implantation are used.

Nachteilig ist hierbei, dass die bekannten Verfahren zeitaufwendig und kostenintensiv sind. Außerdem ist die Oberfläche auf der der Regrowth startet durch Ionenimplantation vorgeschädigt. Somit sind die Wachstumsbedingungen ungünstig. Des Weiteren ist es technisch herausfordernd auf einer sowohl n- als auch p-dotierten Oberfläche gleiche Wachstumsgeschwindigkeiten für eine weitere n-dotierte Schicht zu realisieren. Bei bestimmten Wide-Bandgap-Halbleitern wie SiC kommt es zudem zu einer Verkippung des Substrats um 4°, sodass das Ausrichten der p-dotierten Gebiete erschwert wird.The disadvantage here is that the known processes are time-consuming and costly. Furthermore, the surface on which the regrowth starts is pre-damaged by ion implantation. This makes the growth conditions unfavorable. Furthermore, it is technically challenging to achieve the same growth rates for a subsequent n-doped layer on both an n- and p-doped surface. In certain wide-bandgap semiconductors such as SiC, the substrate tilts by 4°, making it difficult to align the p-doped regions.

Die Aufgabe der Erfindung ist es diese Nachteile zu überwinden.The object of the invention is to overcome these disadvantages.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen einer Driftzone mit p-dotierten Bereichen eines Superjunction-Leistungshalbleiterbauelements umfasst das Erzeugen einer Sollbruchstelle innerhalb einer homoepitaktischen Schicht eines n-dotierten Halbleitermaterials mittels Wasserstoffionenimplantation, wobei die hompepitaktische Schicht auf einem hochdotierten ersten Wide-Bandgap Spenderwafer angeordnet ist und das Erzeugen einer leitfähigen Schicht zwischen einem hochleitfähigen zweiten Wide-Bandgap Wafer und der homoepitaktischen Schicht durch Aufbringen des hochleitfähigen zweiten Wide-Bandgap Wafers auf die homoepitaktische Schicht mittels Bondings. Des Weiteren umfasst das Verfahren das Erzeugen einer Driftschicht auf dem zweiten Wide-Bandgap Wafer durch Abspalten des zweiten Wide-Bandgap Wafers vom ersten Wide-Bandgap Spenderwafer an der Sollbruchstelle der homoepitaktischen Schicht und das Aufbringen eines Fotolacks auf die Driftschicht. Außerdem umfasst das Verfahren das Erzeugen einer Maske mittels Fotolithografie des Fotolacks, wobei Bereiche der Driftschicht freigelegt werden und das Erzeugen der p-dotierten Bereiche in den freigelegten Bereichen der Driftschicht mittels Ionenimplantation, wobei die p-dotierten Bereiche dieselbe Schichtdicke aufweisen wie die Driftschicht.The inventive method for producing a drift zone with p-doped regions of a superjunction power semiconductor component comprises creating a predetermined breaking point within a homoepitaxial layer of an n-doped semiconductor material by means of hydrogen ion implantation, wherein the homoepitaxial layer is arranged on a highly doped first wide-bandgap donor wafer, and creating a conductive layer between a highly conductive second wide-bandgap wafer and the homoepitaxial layer by applying the highly conductive second wide-bandgap wafer to the homoepitaxial layer by means of bonding. Furthermore, the method comprises creating a drift layer on the second wide-bandgap wafer by cleaving the second wide-bandgap wafer from the first wide-bandgap donor wafer at the predetermined breaking point of the homoepitaxial layer and applying a photoresist to the drift layer. Furthermore, the method comprises producing a mask by photolithography of the photoresist, whereby regions of the drift layer are exposed, and producing the p-doped regions in the exposed regions of the drift layer by ion implantation, whereby the p-doped regions have the same layer thickness as the drift layer.

Der Vorteil ist hierbei, dass das Verfahren schnell und kostengünstig ist.The advantage here is that the process is quick and cost-effective.

In einer Weiterbildung wird das erfindungsgemäße Verfahren wiederholt bis eine bestimmmte Dicke der Driftschicht erreicht ist.In a further development, the method according to the invention is repeated until a certain thickness of the drift layer is reached.

Vorteilhaft ist hierbei, dass die Driftschicht schichtweise aufgebaut wird, wobei eine geringe lonenimplantationsenergie notwendig ist.The advantage here is that the drift layer is built up layer by layer, whereby a low ion implantation energy is required.

In einer weiteren Ausgestaltung weist die Wasserstoffimplantation mindestens eine Dosis von 1e16 cm-2 bis 1e17 cm-2 auf.In a further embodiment, the hydrogen implantation has at least a dose of 1e16 cm -2 to 1e17 cm -2 .

Der Vorteil ist hierbei, dass kein epitaktischer Regrowth zur Realisierung der p-Säulen genutzt werden muss und daher Säulen mit geringeren lateralen Dimensionen hergestellt werden können.The advantage here is that no epitaxial regrowth has to be used to realize the p-pillars and therefore pillars with smaller lateral dimensions can be produced.

In einer Weiterbildung ist die Sollbruchstelle in einem Abstand bis zu 1 µm von einer Oberfläche des n-dotierten Halbleitermaterials angeordnet.In a further development, the predetermined breaking point is arranged at a distance of up to 1 µm from a surface of the n-doped semiconductor material.

Vorteilhaft ist hierbei, dass die Implantationsenergien des Wasserstoffs nur im Bereich von max. 200 keV liegen und damit die Kosten für den Implanter gering sind.The advantage here is that the implantation energies of the hydrogen are only in the range of max. 200 keV and thus the costs for the implanter are low.

In einer weiteren Ausgestaltung weisen der erste Wide-Bandgap Spenderwafer und der zweite Wide-Bandgap Wafer dasselbe Halbleitermaterial auf, insbesondere GaN, SiC, Galliumoxid oder AIN.In a further embodiment, the first wide-bandgap donor wafer and the second wide-bandgap wafer comprise the same semiconductor material, in particular GaN, SiC, gallium oxide or AIN.

Der Vorteil ist hierbei, dass Gitterfehlspannungen und Unterschiede im thermischen Ausdehnungskoeffizienten vermieden werden.The advantage here is that lattice stresses and differences in the thermal expansion coefficient are avoided.

Das erfindungsgemäße Superjunction-Leistungshalbleiterbauelement umfasst mindestens eine Driftzone mit p-dotierten Bereichen, die nach einem Verfahren der vorhergehenden Ansprüche hergestellt worden ist.The superjunction power semiconductor component according to the invention comprises at least one drift zone with p-doped regions, which has been produced by a method of the preceding claims.

In einer Weiterbildung ist auf der Driftschicht eine weitere transferierte Schicht angeordnet, die einen Transistorkopf umfasst.In a further development, a further transferred layer is arranged on the drift layer, which comprises a transistor head.

Der Vorteil ist hierbei, dass verschiedene Leistungstransistoren darstellbar sind.The advantage here is that different power transistors can be represented.

Weitere Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen bzw. den abhängigen Patentansprüchen.Further advantages arise from the following description of embodiments and the dependent patent claims.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenShort description of the drawings

Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand bevorzugter Ausführungsformen und beigefügter Zeichnungen erläutert. Es zeigen:

  • 1 ein Verfahren zum Herstellen einer Driftzone mit p-dotierten Bereichen eines Superjunction-Leistungshalbleiterbauelements,
  • 2a-c ausgewählte Zwischenprodukte des erfindungsgemäßen Verfahrens, und
  • 3 ein Superjunction-Leistungstransistor.
The present invention is explained below with reference to preferred embodiments and the accompanying drawings. They show:
  • 1 a method for producing a drift zone with p-doped regions of a superjunction power semiconductor component,
  • 2a -c selected intermediates of the process according to the invention, and
  • 3 a superjunction power transistor.

1 zeigt ein Verfahren 100 zum Herstellen einer Driftzone mit p-dotierten Bereichen eines Superjunction-Leistungshalbleiterbauelements. Das Verfahren 100 startet mit einem Schritt 110, in dem eine Sollbruchstelle innerhalb einer homoepitaktischen Schicht eines n-dotierten Halbleitermaterials mittels Wasserstoffionenimplantation erzeugt wird, wobei die hompepitaktische Schicht auf einem hochdotierten ersten Wide-Bandgap Spenderwafer angeordnet ist. Das bedeutet die Sollbruchstelle wird durch Amorphisierung der homoepitaktischen Schicht erzeugt. Die homoepitaktische Schicht weist dabei eine Dotierung auf, die der Zieldotierung der herzustellenden Driftschicht entspricht. In einem folgenden Schritt 120 wird eine leitfähige Schicht zwischen einem hochleitfähigen zweiten Wide-Bandgap Wafer und der homoepitaktischen Schicht durch Aufbringen des hochleitfähigen zweiten Wide-Bandgap Wafers auf die homoepitaktische Schicht mittels Bondings erzeugt. Das bedeutet der entstehende Bond zwischen dem ersten Wide-Bandgap Spenderwafer und dem zweiten Wide-Bandgap-Wafer ist elektrisch leitfähig. In einem folgenden Schritt 130 wird eine Driftschicht auf dem zweiten Wide-Bandgap Wafer durch Abspalten des zweiten Wide-Bandgap Wafers vom ersten Wide-Bandgap Spenderwafer an der Sollbruchstelle der homoepitaktischen Schicht erzeugt. Dies erfolgt beispielsweise mittels Ultraschalls oder Temperatureintrags. In einem folgenden Schritt 140 wird ein Fotolack auf die Driftschicht aufgebracht. In einem folgenden Schritt 150 wird eine Maske mittels Fotolithografie des Fotolacks erzeugt, wobei Bereiche der Driftschicht freigelegt werden. In einem folgenden Schritt 160 werden p-dotierte Bereiche in den freigelegten Bereichen der Driftschicht mittels Ionenimplantation erzeugt, wobei die p-dotierten Bereiche dieselbe Schichtdicke aufweisen wie die Driftschicht. In einem folgenden optionalen Schritt 170 wird überprüft, ob die Driftschicht eine bestimmte Dicke erreicht hat. Ist dies nicht der Fall werden die Schritte 110 bis 160 erneut durchgeführt. Ist die bestimmte Dicke erreicht wird das Verfahren 100 beendet. Mit anderen Worten das Verfahren 100 wird so lange wiederholt bis die Driftschicht eine bestimmte Dicke erreicht hat. Das bedeutet der Aufbau der Driftschicht und der p-dotierten Säulen erfolgt schichtweise. Im Anschluß an das erfindungsgemäße Verfahren, nicht gezeigt in 1, kann eine weitere Schicht, die eine größere Dicke umfassen kann als die Driftschicht, auf der Driftschicht angeordnet werden. Dabei werden durch Ionenimplantation die oberen Abschnitte der p-Säulen, sowie Source- und Bodygebiete realisiert. Es können in dieser weiteren Schicht beliebige Transistorköpfe realisiert werden, z.B. planare oder Trench-Gate MOSFETs, JFETs, etc. Je nach Kopf sind zusätzliche Prozesschritte, wie Trockenätzen, Nassätzen, Dielektrika-Abscheidungen, etc. notwendig. 1 shows a method 100 for producing a drift zone with p-doped regions of a superjunction power semiconductor component. The method 100 starts with a step 110 in which a predetermined breaking point is created within a homoepitaxial layer of an n-doped semiconductor material by means of hydrogen ion implantation, wherein the homoepitaxial layer is arranged on a highly doped first wide-bandgap donor wafer. This means that the predetermined breaking point is created by amorphizing the homoepitaxial layer. The homoepitaxial layer has a doping that corresponds to the target doping of the drift layer to be produced. In a subsequent step 120, a conductive layer is created between a highly conductive second wide-bandgap wafer and the homoepitaxial layer by applying the highly conductive second wide-bandgap wafer to the homoepitaxial layer by means of bonding. This means that the resulting bond between the first wide-bandgap donor wafer and the second wide-bandgap wafer is electrically conductive. In a subsequent step 130, a drift layer is created on the second wide-bandgap wafer by cleaving the second wide-bandgap wafer from the first wide-bandgap donor wafer at the predetermined breaking point of the homoepitaxial layer. This is done, for example, using ultrasound or temperature input. In a subsequent step 140, a photoresist is applied to the drift layer. In a subsequent step 150, a mask is created by photolithography of the photoresist, exposing regions of the drift layer. In a subsequent step 160, p-doped regions are created in the exposed regions of the drift layer by ion implantation, the p-doped regions having the same layer thickness as the drift layer. In a subsequent optional step 170, a check is carried out to determine whether the drift layer has reached a certain thickness. If this is not the case, steps 110 to 160 are performed again. Once the specific thickness is reached, the method 100 is terminated. In other words, the method 100 is repeated until the drift layer has reached a specific thickness. This means that the drift layer and the p-doped columns are built up layer by layer. Following the method according to the invention, not shown in 1 , an additional layer, which may be thicker than the drift layer, can be arranged on top of the drift layer. The upper sections of the p-type pillars, as well as the source and body regions, are created by ion implantation. Any transistor head can be realized in this additional layer, e.g., planar or trench-gate MOSFETs, JFETs, etc. Depending on the head, additional process steps such as dry etching, wet etching, dielectric deposition, etc., may be necessary.

Der erste Wide-Bandgap Spenderwafer und der zweite Wide-Bandgap Wafer weisen dasselbe Halbleitermaterial auf, insbesondere GaN, SiC, Galliumoxid oder AIN.The first wide-bandgap donor wafer and the second wide-bandgap wafer comprise the same semiconductor material, in particular GaN, SiC, gallium oxide or AIN.

In einem Ausführungsbeispiel ist die Sollbruchstelle in einem Abstand von bis zu 1 µm von einer Oberfläche des n-dotierten Halbleitermaterials angeordnet. Alternativ kann die Sollbruchstelle auch einen größeren Abstand zur Oberfläche des n-dotierten Halbleitermaterials aufweisen. Das bedeutet die Schichtdicke der transferierten Schichten kann variieren.In one embodiment, the predetermined breaking point is arranged at a distance of up to 1 µm from a surface of the n-doped semiconductor material. Alternatively, the predetermined breaking point can also be located at a greater distance from the surface of the n-doped semiconductor material. This means that the layer thickness of the transferred layers can vary.

Die 2a bis 2c zeigen ausgewählte Zwischenprodukte des erfindungsgemäßen Verfahrens. Identische Bezugzeichen in der Beschreibung der 2a bis 2c beschreiben die gleichen Merkmale. 2a zeigt dabei das Ergebnis des Prozessschrittes 130 nach dem Abspalten des ersten Wide-Bandgap Spenderwafers an der Sollbruchstelle, sodass auf dem zweiten Wide-Bandgap Wafer 201 eine Driftschicht 202 angeordnet ist.The 2a to 2c show selected intermediates of the process according to the invention. Identical reference numerals in the description of the 2a to 2c describe the same characteristics. 2a shows the result of process step 130 after cleaving the first wide-bandgap donor wafer at the predetermined breaking point, so that a drift layer 202 is arranged on the second wide-bandgap wafer 201.

2b zeigt das Ergebnis nach Durchführung des Prozessschritts 160 in dem p-dotierte Säulen 203 in der Driftschicht 202 erzeugt worden sind, wobei die p-dotierten Säulen 203 und die Driftschicht 202 auf dem zweiten Wide-Bandgap Wafer angeordnet sind. 2b shows the result after carrying out process step 160 in which p-doped pillars 203 have been produced in the drift layer 202, wherein the p-doped pillars 203 and the drift layer 202 are arranged on the second wide-bandgap wafer.

2c zeigt das Ergebnis nach mehrmaligem Durchführen des optionalen Prozessschritts 170, wobei die Driftschicht 202 und die p-dotierten Säulen 203 schichtweise erzeugt werden. 2c shows the result after repeated execution of the optional process step 170, wherein the drift layer 202 and the p-doped columns 203 are produced layer by layer.

3 zeigt einen Superjunction-Leistungstransistor 300. Der Superjunction-Leistungstransistor 300 ist beispielsweise als Graben-MOSFET ausgestaltet. Der Superjunction-Leistungstransistor 300 umfasst einen zweiten Wide-Bandgap Wafer 301, den sogenannten Device-Wafer. Auf dem Device-Wafer sind schichtweise eine Driftschicht 302a-e und p-dotierte Säulen 303a-e angeordnet. Gezeigt sind fünf Schichten, es können aber auch mehr oder weniger Schichten auf dem Device-Wafer angeordnet sein. Auf der Driftschicht 302a-e ist eine weitere Schicht 312 mit Eigenschaften der Driftschicht 302a-e angeordnet, wobei innerhalb der weiteren Schicht 312 der Transistorkopf realisiert wird. Auf den p-dotierten Säulen 303a-e ist eine Fortführung 311 der p-dotierten Säulen 303a-e angeordnet, um eine Verbindung zum Transistorkopf herzustellen. Auf der Driftschicht 302a-e ist ein Bodygebiet 304 und auf dem Bodygebiet 304 ein Sourcegebiet 305 angeordnet. Die Bodygebiete 304 und die Sourcegebiete 305 werden auf der einen Seite durch eine verlängerte p-dotierte Säule 313 und auf der anderen Seite durch ein Gatedielektrikum 307 begrenzt. Eine Gateelektrode 306 ist dabei durch das Gatedielektrikum 307 elektrisch vom Bodygebiet 304 und vom Sourcegebiet 305 getrennt. Unterhalb des Device-Wafers ist eine Drainelektrode 310 angeordnet. Auf den Sourcegebieten 305 sind eine Sourcelektrode 309 und eine Isolationsschicht 308 angeordnet, wobei die Sourceelektrode 309 von der Gatelektrode 306 durch die Isolationsschicht 308 elektrisch isoliert ist. 3 shows a superjunction power transistor 300. The superjunction power transistor 300 is configured, for example, as a trench MOSFET. The superjunction power transistor 300 comprises a second wide-bandgap wafer 301, the so-called device wafer. A drift layer 302a-e and p-doped pillars 303a-e are arranged layer by layer on the device wafer. Five layers are shown, but more or fewer layers can also be arranged on the device wafer. A further layer 312 with properties of the drift layer 302a-e is arranged on the drift layer 302a-e, with the transistor head being realized within the further layer 312. A continuation 311 of the p-doped pillars 303a-e is arranged on the p-doped pillars 303a-e in order to establish a connection to the transistor head. A body region 304 is arranged on the drift layer 302a-e, and a source region 305 is arranged on the body region 304. The body regions 304 and the source regions 305 are bounded on one side by an elongated p-doped column 313 and on the other side by a gate dielectric 307. A gate electrode 306 is electrically separated from the body region 304 and the source region 305 by the gate dielectric 307. A drain electrode 310 is arranged below the device wafer. A source electrode 309 and an insulation layer 308 are arranged on the source regions 305, with the source electrode 309 being electrically insulated from the gate electrode 306 by the insulation layer 308.

Das Funktionsprinzip des Superjunction-Leistungstransistors 300 basiert darauf, dass beim Anlegen einer Spannung an die Drainelektrode 310 im ausgeschalteten Zustand laterale Raumladungszonen aufgebaut werden, die die Driftzone verarmen. Dadurch wird eine höhere Durchbruchspannung im Vergleich zu einer konventionellen Driftzone gleicher Dicke und Dotierung erreicht.The operating principle of the superjunction power transistor 300 is based on the fact that when a voltage is applied to the drain electrode 310 in the off state, lateral space charge zones are formed, which deplete the drift zone. This achieves a higher breakdown voltage compared to a conventional drift zone of the same thickness and doping.

Die Erfindung findet beispielsweise Anwendung in Leistungstransistoren, insbesondere MOSFETs, die in elektrischen Antriebssträngen von elektrischen oder hybriden Fahrzeugen eingesetzt werden, beispielsweise in DC/DC-Wandlern und Invertern, sowie in Fahrzeugladegeräten. Die Leistungstransistoren können auch in Invertern für Haushaltsgeräte wie Waschmaschinen eingesetzt werden.The invention finds application, for example, in power transistors, particularly MOSFETs, used in electric drivetrains of electric or hybrid vehicles, for example, in DC/DC converters and inverters, as well as in vehicle chargers. The power transistors can also be used in inverters for household appliances such as washing machines.

Claims (7)

Verfahren (100) zum Herstellen einer Driftzone mit p-dotierten Bereichen eines Superjunction-Leistungshalbleiterbauelements mit den Schritten: • Erzeugen (110) einer Sollbruchstelle innerhalb einer homoepitaktischen Schicht eines n-dotierten Halbleitermaterials mittels Wasserstoffionenimplantation, wobei die hompepitaktische Schicht auf einem hochdotierten ersten Wide-Bandgap Spenderwafer angeordnet ist, • Erzeugen (120) einer leitfähigen Schicht zwischen einem hochleitfähigen zweiten Wide-Bandgap Wafer und der homoepitaktischen Schicht durch Aufbringen des hochleitfähigen zweiten Wide-Bandgap Wafers auf die homoepitaktische Schicht mittels Bondings, • Erzeugen (130) einer Driftschicht auf dem zweiten Wide-Bandgap Wafer durch Abspalten des zweiten Wide-Bandgap Wafers vom ersten Wide-Bandgap Spenderwafer an der Sollbruchstelle der homoepitaktischen Schicht, • Aufbringen (140) eines Fotolacks auf die Driftschicht, • Erzeugen (150) einer Maske mittels Fotolithografie des Fotolacks, wobei Bereiche der Driftschicht freigelegt werden, und • Erzeugen (160) der p-dotierten Bereiche in den freigelegten Bereichen der Driftschicht mittels Ionenimplantation, wobei die p-dotierten Bereiche dieselbe Schichtdicke aufweisen wie die Driftschicht.A method (100) for producing a drift zone with p-doped regions of a superjunction power semiconductor component, comprising the steps of: • Creating (110) a predetermined breaking point within a homoepitaxial layer of an n-doped semiconductor material by means of hydrogen ion implantation, wherein the homoepitaxial layer is arranged on a highly doped first wide-bandgap donor wafer, • Creating (120) a conductive layer between a highly conductive second wide-bandgap wafer and the homoepitaxial layer by applying the highly conductive second wide-bandgap wafer to the homoepitaxial layer by means of bonding, • Creating (130) a drift layer on the second wide-bandgap wafer by cleaving the second wide-bandgap wafer from the first wide-bandgap donor wafer at the predetermined breaking point of the homoepitaxial layer, • Applying (140) a photoresist to the drift layer, • Creating (150) a mask by photolithography of the photoresist, exposing regions of the drift layer, and • Creating (160) the p-doped regions in the exposed regions of the drift layer by ion implantation, the p-doped regions having the same layer thickness as the drift layer. Verfahren (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schritte (110) bis (160) wiederholt werden, bis eine bestimmte Dicke der Driftschicht erreicht ist.Procedure (100) according to Claim 1 , characterized in that steps (110) to (160) are repeated until a certain thickness of the drift layer is reached. Verfahren (100) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Wasserstoffimplantation mindestens eine Dosis von 1e16 cm-2 bis 1e17 cm-2 aufweist.Method (100) according to one of the Claims 1 or 2 , characterized in that the hydrogen implantation has at least a dose of 1e16 cm -2 to 1e17 cm -2 . Verfahren (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sollbruchstelle in einem Abstand von bis zu 1 µm von einer Oberfläche des n-dotierten Halbleitermaterials angeordnet ist.Method (100) according to one of the preceding claims, characterized in that the predetermined breaking point is arranged at a distance of up to 1 µm from a surface of the n-doped semiconductor material. Verfahren (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Wide-Bandgap Spenderwafer und der zweite Wide-Bandgap Wafer dasselbe Halbleitermaterial aufweisen, insbesondere GaN, SiC, Galliumoxid oder AIN.Method (100) according to one of the preceding claims, characterized in that the first wide-bandgap donor wafer and the second wide-bandgap wafer have the same semiconductor material, in particular GaN, SiC, gallium oxide or AIN. Superjunction-Leistungshalbleiterbauelement (200) mit mindestens einer Driftzone mit p-dotierten Bereichen, die nach einem Verfahren der vorhergehenden Ansprüche hergestellt worden ist.Superjunction power semiconductor component (200) having at least one drift zone with p-doped regions, which has been produced by a method of the preceding claims. Superjunction-Leistungshalbleiterbauelement (200) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Driftschicht eine weitere transferierte Schicht angeordnet ist, die einen Transistorkopf umfasst.Superjunction power semiconductor device (200) according to Claim 6 , characterized in that a further transferred layer comprising a transistor head is arranged on the drift layer.
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