Patent DE-102018212720-B4 (DE)
Title: Halbleitervorrichtung und Leistungswandler
Inventor: CHEN ZE
IPC: H01L29/739
Filed: 2018-07-31
Granted: 2023-01-19
Abstract: Halbleitervorrichtung (91; 92),aufweisend ein Halbleitersubstrat (70) mit einer ersten Substratoberfläche (SS1) und einer zweiten Substratoberfläche (SS2), die der ersten Substratoberfläche (SS1) gegenüberliegt,wobei das Halbleitersubstrat (70) aufweist:- eine Driftschicht (1) mit einer ersten Oberfläche (SL1) und einer zweiten Oberfläche (SL2), die der ersten Oberfläche (SL1) gegenüberliegt, wobei die Driftschicht (1) einen ersten Leitfähigkeitstyp aufweist,- eine erste Verunreinigungsschicht (8), die auf der ersten Oberfläche (SL1) der Driftschicht (1) vorgesehen ist, den ersten Leitfähigkeitstyp aufweist und eine Verunreinigungskonzentration aufweist, die höher als eine Verunreinigungskonzentration der Driftschicht (1) ist,- eine zweite Verunreinigungsschicht (11), die auf der ersten Oberfläche (SL1) der Driftschicht (1) vorgesehen ist und einen zweiten Leitfähigkeitstyp aufweist, der vom ersten Leitfähigkeitstyp verschieden ist,- eine Basisschicht (7), die auf der ersten Verunreinigungsschicht (8) vorgesehen ist und den zweiten Leitfähigkeitstyp aufweist,- einen ersten Emitterbereich (10), der auf der Basisschicht vorgesehen ist, teilweise die erste Substratoberfläche (SS1) bildet und den ersten Leitfähigkeitstyp aufweist,- einen zweiten Emitterbereich (6), der auf der Basisschicht vorgesehen ist, teilweise die erste Substratoberfläche (SS1) bildet und den zweiten Leitfähigkeitstyp aufweist, und- einen Kollektorbereich (2), der direkt oder indirekt auf der zweiten Oberfläche (SL2) der Driftschicht (1) vorgesehen ist, zumindest teilweise die zweite Substratoberfläche (SS2) bildet und den zweiten Leitfähigkeitstyp aufweist, wobei:- eine Vielzahl von Gräben (TR) auf der ersten Substratoberfläche (SS1) des Halbleitersubstrats (70) ausgebildet ist,- die Vielzahl von Gräben (TR) jeweils eine innere Oberfläche aufweist, worin eine untere Oberfläche und eine Seitenwandoberfläche ausgebildet sind,- die Vielzahl von Gräben (TR) jeweils einen Hauptabschnitt (TRm), der sich entlang der ersten Substratoberfläche (SS1) erstreckt, und einen Endabschnitt (TRe) aufweist, der sich entlang der ersten Substratoberfläche (SS1) so erstreckt, dass er mit dem Hauptabschnitt (TRm) verbunden ist,- die untere Oberfläche im Hauptabschnitt (TRm) von der Driftschicht (1) gebildet wird und im Endabschnitt (TRe) von der zweiten Verunreinigungsschicht (11) gebildet wird und- die erste Verunreinigungsschicht (8) zwischen der Vielzahl von Gräben (TR) in einer Richtung in der Ebene der ersten Substratoberfläche (SS1) verbindet; aufweisend:- einen Gateisolierungsfilm (5; 50), der die innere Oberfläche der Vielzahl von Gräben (TR) bedeckt; und- eine Gateelektrode (4), die in der Vielzahl von Gräben (TR) mit dem dazwischenliegenden Gateisolierungsfilm (5; 50) eingebettet ist, wobei der Gateisolierungsfilm (5; 50):- eine erste Dicke zwischen der Gateelektrode (4) und der Driftschicht (1) in der Seitenwandoberfläche aufweist und- eine zweite Dicke zwischen der Gateelektrode (4) und der Driftschicht (1) in der unteren Oberfläche aufweist, wobei die zweite Dicke größer als die erste Dicke ist, wobei der Gateisolierungsfilm (5; 50) aus einem einzigen Material geschaffen ist,wobei die folgenden Beziehungen erfüllt sind:r<d−tsdXjn, undrmin<r<rmaxrmin=(d−Xjn)−(d−Xjn)2−2w⋅tsd2⋅Xjn+1rmax=(d−Xjn)+(d−Xjn)2−2w⋅tsd2⋅Xjn+1wobei:- Xjndie Tiefe der Grenzfläche der Driftschicht (1) und der ersten Verunreinigungsschicht (8) repräsentiert,- r ein Verhältnis der Tiefe der Grenzfläche des Gateisolierungsfilms (5; 50) und der Gateelektrode (4) zur Tiefe der Grenzfläche der Driftschicht (1) und der ersten Verunreinigungsschicht (8) repräsentiert,- w eine Breite der Vielzahl von Gräben (TR) repräsentiert,- d eine Tiefe der unteren Oberfläche der Vielzahl von Gräben (TR) repräsentiert und- tsdeine Dicke des Gateisolierungsfilms (5; 50) auf der Seitenwandoberfläche der Vielzahl von Gräben (TR) repräsentiert.