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DE102016111836B4 - Halbleiterbauelemente und Verfahren zum Bilden eines Halbleiterbauelements - Google Patents

Halbleiterbauelemente und Verfahren zum Bilden eines Halbleiterbauelements Download PDF

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DE102016111836B4
DE102016111836B4 DE102016111836.2A DE102016111836A DE102016111836B4 DE 102016111836 B4 DE102016111836 B4 DE 102016111836B4 DE 102016111836 A DE102016111836 A DE 102016111836A DE 102016111836 B4 DE102016111836 B4 DE 102016111836B4
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doping region
region
edge termination
semiconductor substrate
doping
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Adrian Finney
Thomas Krotscheck Ostermann
Dietmar Kotz
Radu-Eugen Cazimirovici
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Infineon Technologies AG
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Infineon Technologies AG
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Abstract

Ein Halbleiterbauelement (100, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800), umfassend:eine Schutzstruktur, die sich lateral zwischen einem ersten aktiven Bereich (110) eines Halbleitersubstrats (102) des Halbleiterbauelements und einem zweiten aktiven Bereich (120) des Halbleitersubstrats (102) befindet, wobei die Schutzstruktur eine erste Dotierungsregion (132), die sich an einer Vorderseitenoberfläche des Halbleitersubstrats (102) befindet, und eine Verdrahtungsstruktur (134), die die erste Dotierungsregion (132) der Schutzstruktur mit einem hoch dotierten Abschnitt (152) einer gemeinsamen Dotierungsregion elektrisch verbindet, umfasst, wobei sich die gemeinsame Dotierungsregion von einer Rückseitenoberfläche des Halbleitersubstrats (102) zu zumindest einem Teil der Vorderseitenoberfläche des Halbleitersubstrats (102) in Kontakt mit der Verdrahtungsstruktur (134) der Schutzstruktur erstreckt; undeine Randabschlussdotierungsregion (140), die den ersten aktiven Bereich (110) und den zweiten aktiven Bereich (120) lateral umgibt, wobei die Randabschlussdotierungsregion (140) und die erste Dotierungsregion (132) der Schutzstruktur einen ersten Leitfähigkeitstyp aufweisen und die gemeinsame Dotierungsregion einen zweiten Leitfähigkeitstyp aufweist,wobei eine resistive Verbindung (142) zwischen der Randabschlussdotierungsregion (140) und der ersten Dotierungsregion (132) der Schutzstruktur zumindest während des Auftritts von Rückwärtsbetriebszuständen des Halbleiterbauelements existiert.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Ausführungsbeispiele beziehen sich auf Schutzstrukturen bei Halbleiterbauelementen und insbesondere auf Halbleiterbauelemente und Verfahren zum Bilden von Halbleiterbauelementen.
  • Hintergrund
  • In den letzten Jahrzehnten hat die Integrationsdichte von Schaltungselementen bei Halbleiterbauelementen und integrierten Schaltungen rapide zugenommen und ein Ende dieses Trends ist weder in Sicht noch zukünftig zu erwarten. Immer mehr Funktionalität, umfassend unterschiedliche Arten von Schaltungen, z. B. Logikschaltungen, Leistungsbauelemente, analoge Schaltungen, Signalverarbeitungsschaltungen etc., ist auf einem einzelnen Chip integriert. Um hohe Integrationsdichten zu erreichen, befinden sich diese unterschiedlichen Schaltungen, die sich in einer integrierten Schaltung befinden, häufig in unmittelbarer Nähe zueinander und können somit den gegenseitigen Betrieb stören. Schutzstrukturen können eingesetzt werden, um unterschiedliche Schaltungen oder unterschiedliche Schaltungsteile voneinander abzuschirmen, um einen zuverlässigeren Betrieb des Halbleiterbauelements bereitzustellen.
  • Die Druckschrift DE 10 2015 112 728 A1 und US 2012/0 139 087 A1 beschreiben bekannte Halbleiterbauelemente.
  • Zusammenfassung
  • Es kann ein Bedarf bestehen zum Bereitstellen eines verbesserten Konzeptes für Halbleiterbauelemente, das erlaubt, höhere Integrationsdichten von Halbleiterbauelementen bereitzustellen. Dies kann ein Integrieren von mehr Funktionalität in ein Halbleiterbauelement der gleichen Größe erlauben, oder kann Bereichsverbrauch und Größe des Halbleiterbauelements reduzieren, was zum Beispiel eine kosteneffizientere Produktion des Halbleiterbauelements erlauben kann.
  • Ein solcher Bedarf kann durch den Gegenstand der Ansprüche erfüllt sein.
  • Einige Ausführungsbeispiele beziehen sich auf ein Halbleiterbauelement, das eine Schutzstruktur aufweist. Die Schutzstruktur befindet sich lateral zwischen einem ersten aktiven Bereich eines Halbleitersubstrats des Halbleiterbauelements und einem zweiten aktiven Bereich des Halbleitersubstrats. Die Schutzstruktur umfasst eine erste Dotierungsregion, die sich an einer Vorderseitenoberfläche des Halbleitersubstrats befindet, und eine Verdrahtungsstruktur. Die Verdrahtungsstruktur verbindet elektrisch die erste Dotierungsregion der Schutzstruktur mit einem hoch dotierten Abschnitt einer gemeinsamen Dotierungsregion. Die gemeinsame Dotierungsregion erstreckt sich von einer Rückseitenoberfläche des Halbleitersubstrats zu zumindest einem Teil der Vorderseitenoberfläche des Halbleitersubstrats in Kontakt mit der Verdrahtungsstruktur der Schutzstruktur. Ferner umfasst das Halbleiterbauelement eine Randabschlussdotierungsregion. Die Randabschlussdotierungsregion umgibt lateral den ersten aktiven Bereich und den zweiten aktiven Bereich. Die Randabschlussdotierungsregion und die erste Dotierungsregion der Schutzstruktur weisen einen ersten Leitfähigkeitstyp auf. Die gemeinsame Dotierungsregion weist einen zweiten Leitfähigkeitstyp auf. Eine resistive Verbindung existiert zwischen der Randabschlussdotierungsregion und der ersten Dotierungsregion der Schutzstruktur zumindest während des Auftritts von Rückwärtsbetriebszuständen des Halbleiterbauelements.
  • Einigen Ausführungsbeispiele beziehen sich auf ein Verfahren zum Bilden eines Halbleiterbauelements. Das Verfahren umfasst ein Bilden einer Randabschlussdotierungsregion, die einen ersten aktiven Bereich eines Halbleitersubstrats des Halbleiterbauelements und einen zweiten aktiven Bereich des Halbleitersubstrats des Halbleiterbauelements lateral umgibt, und ein Bilden einer ersten Dotierungsregion einer Schutzstruktur, die sich an einer Vorderseitenoberfläche des Halbleitersubstrats befindet. Ferner umfasst das Verfahren ein Bilden einer Verdrahtungsstruktur der Schutzstruktur. Die Verdrahtungsstruktur der Schutzstruktur verbindet elektrisch die erste Dotierungsregion der Schutzstruktur mit einem hoch dotierten Abschnitt einer gemeinsamen Dotierungsregion. Die gemeinsame Dotierungsregion erstreckt sich von einer Rückseitenoberfläche des Halbleitersubstrats zu zumindest einem Teil der Vorderseitenoberfläche des Halbleitersubstrats in Kontakt mit der Verdrahtungsstruktur der Schutzstruktur. Die Schutzstruktur befindet sich lateral zwischen dem ersten aktiven Bereich und dem zweiten aktiven Bereich. Die Randabschlussdotierungsregion und die erste Dotierungsregion der Schutzstruktur weisen einen ersten Leitfähigkeitstyp auf. Die gemeinsame Dotierungsregion weist einen zweiten Leitfähigkeitstyp auf. Eine resistive Verbindung existiert zwischen der Randabschlussdotierungsregion und der ersten Dotierungsregion der Schutzstruktur zumindest während des Auftritts von Rückwärtsbetriebszuständen des Halbleiterbauelements.
  • Kurze Beschreibung der Figuren
  • Einige Ausführungsbeispiele von Vorrichtungen und/oder Verfahren werden nachfolgend nur beispielhaft und Bezug nehmend auf die beiliegenden Figuren beschrieben, in denen
    • 1 eine schematische Draufsicht eines Halbleiterbauelements zeigt, das eine Schutzstruktur und eine Randabschlussdotierungsregion umfasst;
    • 2 einen schematischen Querschnitt eines Abschnitts eines Halbleiterbauelements durch eine Schutzstruktur des Halbleiterbauelements zeigt;
    • 3 eine detaillierte Draufsicht eines Abschnitts eines Halbleiterbauelements zeigt;
    • 4 einen schematischen Querschnitt eines Abschnitts eines Halbleiterbauelements durch eine Randabschlussdotierungsregion des Halbleiterbauelements zeigt;
    • 5 einen schematischen Querschnitt eines Abschnitts eines Halbleiterbauelements durch eine Schutzstruktur und eine Randabschlussdotierungsregion des Halbleiterbauelements zeigt;
    • 6 einen schematischen Querschnitt eines Abschnitts eines Halbleiterbauelements durch eine Schutzstruktur des Halbleiterbauelements zeigt;
    • 7 eine Draufsicht eines Halbleiterbauelements zeigt, das eine Schutzstruktur und eine Randabschlussdotierungsregion umfasst;
    • 8 eine Draufsicht eines Halbleiterbauelements zeigt, das eine Schutzstruktur und eine Randabschlussdotierungsregion umfasst; und
    • 9 ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Bilden eines Halbleiterbauelements zeigt.
  • Detaillierte Beschreibung
  • Verschiedene Ausführungsbeispiele werden nun ausführlicher Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben, in denen einige Ausführungsbeispiele dargestellt sind. In den Figuren kann die Dicke der Linien, Schichten und/oder Regionen der Klarheit halber übertrieben sein.
  • Während Abänderungen und alternative Formen von Ausführungsbeispielen möglich sind, werden dementsprechend Ausführungsbeispiele davon in den Figuren beispielhaft gezeigt und hier ausführlich beschrieben. Es versteht sich jedoch, dass es nicht beabsichtigt ist, Ausführungsbeispiele auf die offenbarten bestimmten Formen zu begrenzen, sondern im Gegensatz Ausführungsbeispiele alle in den Rahmen der Offenbarung fallenden Modifikationen, Entsprechungen und Alternativen abdecken sollen. In der gesamten Beschreibung der Figuren beziehen sich gleiche Ziffern auf gleiche oder ähnliche Elemente.
  • Es versteht sich, dass, wenn ein Element als mit einem anderen Element „verbunden“ oder „gekoppelt“ bezeichnet wird, es direkt mit dem anderen Element verbunden oder gekoppelt sein kann oder Zwischenelemente vorhanden sein können. Wenn im Gegensatz ein Element als „direkt“ mit einem anderen Element „verbunden“ oder „gekoppelt“ bezeichnet wird, sind keine Zwischenelemente vorhanden. Sonstige zum Beschreiben des Verhältnisses zwischen Elementen benutzte Ausdrücke sollen auf gleichartige Weise ausgelegt werden (z. B. „zwischen“ gegenüber „direkt zwischen“ etc.).
  • Die hier verwendete Terminologie bezweckt nur das Beschreiben bestimmter Ausführungsbeispiele und soll nicht begrenzend für Ausführungsbeispiele sein. Nach hiesigem Gebrauch sollen die Singularformen „ein, eine“ und „das, der, die“ auch die Pluralformen umfassen, sofern aus dem Zusammenhang nicht eindeutig etwas anderes hervorgeht. Es versteht sich weiterhin, dass die Begriffe „umfasst“, „umfassend“, „aufweist“ und/oder „aufweisend“ bei hiesigem Gebrauch das Vorhandensein angegebener Merkmale, Ganzzahlen, Schritte, Operationen, Elemente und/oder Komponenten angeben, aber nicht das Vorhandensein oder die Zufügung eines oder mehrerer anderer Merkmale, Ganzzahlen, Schritte, Operationen, Elemente, Komponenten und/oder Gruppen derselben ausschließen.
  • Sofern nicht anderweitig definiert besitzen alle hier benutzten Begriffe (einschließlich technischer und wissenschaftlicher Begriffe) die gleiche Bedeutung wie sie gewöhnlich von einem Durchschnittsfachmann auf dem Gebiet verstanden wird, zu dem Ausführungsbeispiele gehören. Weiterhin versteht es sich, dass Begriffe, die z. B. in gewöhnlich benutzten Wörterbüchern Definierten, als eine Bedeutung besitzend ausgelegt werden sollen, die ihrer Bedeutung im Zusammenhang der entsprechenden Technik entspricht. Sollte die vorliegende Offenbarung einem Ausdruck jedoch eine bestimmte Bedeutung geben, die von einer Bedeutung abweicht, wie sie ein Durchschnittsfachmann üblicherweise versteht, soll diese Bedeutung in dem spezifischen Kontext, in dem diese Definition hier gegeben ist, berücksichtigt werden.
  • 1 zeigt eine Draufsicht eines Halbleiterbauelements 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die Schutzstruktur befindet sich lateral zwischen einem ersten aktiven Bereich 110 eines Halbleitersubstrats 102 des Halbleiterbauelements 100 und einem zweiten aktiven Bereich 120 des Halbleitersubstrats 102. Die Schutzstruktur umfasst eine erste Dotierungsregion 132, die sich an einer Vorderseitenoberfläche des Halbleitersubstrats 102 befindet, und eine Verdrahtungsstruktur 134. Die Verdrahtungsstruktur 134 verbindet elektrisch die erste Dotierungsregion 132 der Schutzstruktur mit einem hoch dotierten Abschnitt 152 einer gemeinsamen Dotierungsregion. Die gemeinsame Dotierungsregion erstreckt sich von einer Rückseitenoberfläche des Halbleitersubstrats 102 zu zumindest einem Teil der Vorderseitenoberfläche des Halbleitersubstrats 102 in Kontakt mit der Verdrahtungsstruktur 134 der Schutzstruktur. Ferner umfasst das Halbleiterbauelement 100 eine Randabschlussdotierungsregion 140. Die Randabschlussdotierungsregion 140 umgibt lateral den ersten aktiven Bereich 110 und den zweiten aktiven Bereich 120. Die Randabschlussdotierungsregion 140 und die erste Dotierungsregion 132 der Schutzstruktur weisen einen ersten Leitfähigkeitstyp auf. Die gemeinsame Dotierungsregion weist einen zweiten Leitfähigkeitstyp auf. Eine resistive Verbindung 142 existiert zwischen der Randabschlussdotierungsregion 140 und der ersten Dotierungsregion 132 der Schutzstruktur zumindest während des Auftritts von Rückwärtsbetriebszuständen des Halbleiterbauelements 100.
  • Durch resistives Verbinden einer Randabschlussdotierungsregion eines Halbleitersubstrats eines Halbleiterbauelements mit einer ersten Dotierungsregion einer Schutzstruktur des Halbleitersubstrats zumindest während des Auftritts von Rückwärtsbetriebszuständen des Halbleiterbauelements kann ein verbesserter Kreuzstrom- oder Parasitärer-Strom-Schutz innerhalb des Halbleitersubstrats zwischen einem ersten aktiven Bereich und einem zweiten aktiven Bereich des Halbleitersubstrats bereitgestellt werden. Aufgrund des verbesserten Kreuzstromschutzes kann es möglich sein, eine laterale Beabstandung zwischen dem ersten aktiven Bereich und dem zweiten aktiven Bereich zu reduzieren, was somit die Chipgröße des Halbleiterbauelements reduzieren kann. Ein kleineres Halbleiterbauelement erfordert weniger Platz auf einer Schaltungsplatine und kann bei Anwendungen verwendet werden, wo erforderlicher Platz des Halbleiterbauelements eine Einschränkung ist. Halbleiterbauelemente von reduzierter Chipgröße können auch ein Anordnen von mehr Halbleiterbauelementen auf einem gemeinsamen Wafer während der Produktion erlauben, was zu einer höheren Ausbeute und somit einer kosteneffizienteren Produktion führen kann.
  • Ferner kann die resistive Verbindung 142 zwischen der Randabschlussdotierungsregion 140 und der ersten Dotierungsregion 132 der Schutzstruktur eine Kreuzstromschutzfunktion bereitstellen. Aufgrund der resistiven Verbindung 142 kann die Randabschlussdotierungsregion 140 mit der ersten Dotierungsregion 132 der Schutzstruktur elektrisch gekoppelt sein, derart, dass sich eine Kreuzstromschutzfunktion der ersten Dotierungsregion 132 der Schutzstruktur zu der Randabschlussdotierungsregion 140 erstrecken kann. Zum Beispiel kann die Randabschlussdotierungsregion 140 dann zusammen mit der ersten Dotierungsregion 132 der Schutzstruktur eingesetzt werden, um parasitäre Ströme zu unterdrücken, die von dem ersten aktiven Bereich 110 in Richtung des zweiten aktiven Bereichs 120 des Halbleitersubstrats 102 fließen (oder von dem zweiten aktiven Bereich 120 in Richtung des ersten aktiven Bereichs 110 fließen). Diese parasitären Ströme können parasitäre Minoritätsladungsträger aufweisen, die zum Beispiel von dem ersten aktiven Bereich 110 in die gemeinsame Dotierungsregion injiziert werden. Die injizierten parasitären Minoritätsladungsträger wandern dann in Richtung des zweiten aktiven Bereichs 120 während des Auftritts von Rückwärtsbetriebszuständen des Halbleiterbauelements 100, wo die parasitären Minoritätsladungsträger die Funktionalität des zweiten aktiven Bereichs 120 stören können. Die parasitären Minoritätsladungsträger können jedoch von der ersten Dotierungsregion 132 der Schutzstruktur abgefangen werden, und, wenn die Randabschlussdotierungsregion 140 durch eine resistive Verbindung 142 mit der ersten Dotierungsregion 132 der Schutzstruktur gekoppelt ist, können die parasitären Minoritätsladungsträger auch von der Randabschlussdotierungsregion 140 abgefangen werden, derart, dass ein verbesserter Kreuzstromschutz innerhalb des Halbleitersubstrats 102 zwischen dem ersten aktiven Bereich 110 und dem zweiten aktiven Bereich 120 bereitgestellt werden kann. Die erste Dotierungsregion 132 der Schutzstruktur ist durch eine Verdrahtungsstruktur 134 mit einem hoch dotierten Abschnitt 152 der gemeinsamen Dotierungsregion verbunden, um zum Beispiel eine Rekombination der parasitären Minoritätsladungsträger und somit eine Unterdrückung der parasitären Strome zu ermöglichen. Da die gemeinsame Dotierungsregion von einem entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp zu der ersten Dotierungsregion 132 der Schutzstruktur und der Randabschlussdotierungsregion 140 ist, kann die gemeinsame Dotierungsregion Ladungsträger von entgegengesetzter Polarität zu der ersten Dotierungsregion 132 der Schutzstruktur und zu der Randabschlussdotierungsregion 140 via die Verdrahtungsstruktur 134 bereitstellen. Die parasitären Minoritätsladungsträger, die von der ersten Dotierungsregion 132 der Schutzstruktur abgefangen werden und/oder von der Randabschlussdotierungsregion 140 abgefangen werden, können dann mit den Ladungsträgern von entgegengesetzter Polarität, die durch die gemeinsame Dotierungsregion bereitgestellt sind, rekombinieren. Als Ergebnis können die parasitären Ströme, die von dem ersten aktiven Bereich 110 in Richtung des zweiten aktiven Bereichs 120 (oder umgekehrt) fließen, reduziert und/oder unterdrückt werden.
  • An der Rückseitenoberfläche des Halbleitersubstrats 102 kann die gemeinsame Dotierungsregion zum Beispiel mit einer Rückseitenelektrode verbunden sein. Während zumindest des Auftritts von Rückwärtsbetriebszuständen des Halbleiterbauelements 100 können Ladungsträger von entgegengesetzter Polarität zu den parasitären Minoritätsladungsträgern an die gemeinsame Dotierungsregion im Zuge eines an die Rückseitenelektrode angelegten, elektrischen Potentials (z. B. einer Spannungsquelle und/oder einer Stromquelle) bereitgestellt sein, derart, dass eine ausreichende Menge von Ladungsträgern von entgegengesetzter Polarität verfügbar sein kann, um mit den parasitären Minoritätsladungsträgern zumindest während des Auftritts von Rückwärtsbetriebszuständen des Halbleiterbauelements 100 zu rekombinieren.
  • Bezugnehmend auf 1 erstreckt sich die Schutzstruktur, z. B. zumindest die erste Dotierungsregion 132 der Schutzstruktur, lateral zwischen dem ersten aktiven Bereich 110 und dem zweiten aktiven Bereich 120 des Halbleitersubstrats 102, derart, dass sich der erste aktive Bereich 110 lateral an einer Seite der ersten Dotierungsregion 132 der Schutzstruktur befinden kann und sich der zweite aktive Bereich 120 an einer gegenüberliegenden Seite der ersten Dotierungsregion 132 der Schutzstruktur befinden kann. Die erste Dotierungsregion 132 kann sich (direkt) benachbart zu der gemeinsamen Dotierungsregion (z. B. benachbart zu dem hoch dotierten Abschnitt 152 der gemeinsamen Dotierungsregion) befinden. Der hoch dotierte Abschnitt 152 der gemeinsamen Dotierungsregion kann sich parallel zu der ersten Dotierungsregion 132 der Schutzstruktur lateral erstrecken. Dies kann den durch die Schutzstruktur bereitgestellten Kreuzstromschutz (z. B. die Reduzierung von parasitären Strömen) verbessern. Optional können sich die erste Dotierungsregion 132 und der hoch dotierte Abschnitt 152 der gemeinsamen Dotierungsregion lateral direkt zwischen dem ersten aktiven Bereich 110 und dem zweiten aktiven Bereich 120 befinden.
  • Die erste Dotierungsregion 132 der Schutzstruktur, der hoch dotierte Abschnitt 152 der gemeinsamen Dotierungsregion und die Verdrahtungsstruktur 142, die die erste Dotierungsregion 132 der Schutzstruktur und den hoch dotierten Abschnitt 152 der gemeinsamen Dotierungsregion elektrisch verbindet, kann zum Beispiel eine Minoritätsladungsträgerumwandlungstruktur bereitstellen und/oder kann in einer Minoritätsladungsträgerunwandlungsstruktur des Halbleiterbauelements 100 enthalten sein. Eine solche Minoritätsladungsträgerumwandlungsstruktur kann ausgebildet sein zum Reduzieren parasitärer Ströme aufgrund von parasitären Minoritätsladungsträgern zwischen dem ersten aktiven Bereich 110 und dem zweiten aktiven Bereich 120 des Halbleitersubstrats 102 ähnlich zu der obigen Beschreibung.
  • Zum Beispiel umfasst die gemeinsame Dotierungsregion einen Abschnitt, der sich an dem ersten aktiven Bereich 110 befindet, und einen Abschnitt, der sich an dem zweiten aktiven Bereich 120 des Halbleitersubstrats 102 befindet. Zum Beispiel kann die gemeinsame Dotierungsregion zumindest eines von einer Bulk-Region, einer Drift-Region, einer Rückseitendotierungsregion, einer Emitter- (oder Kollektor-) Dotierungsregion und/oder einer Drain- (oder Source-) Dotierungsregion von einer oder von mehreren elektrischen Elementstrukturen, die sich an dem ersten und/oder zweiten aktiven Bereich befinden, umfassen. Zum Beispiel ist die gemeinsame Dotierungsregion eine Region des Halbleitersubstrats, die den zweiten Leitfähigkeitstyp aufweist und sich lateral entlang der (gesamten) Rückseite des Halbleitersubstrats erstreckt und sich vertikal zu der Vorderseite des Halbleitersubstrats an einigen Bereichen der Vorderseitenoberfläche des Halbleitersubstrats erstreckt.
  • Die Randabschlussdotierungsregion 140, die den ersten aktiven Bereich 110 und den zweiten aktiven Bereich 120 lateral umgibt, kann benachbart zu der gemeinsamen Dotierungsregion sein und kann sich an der Vorderseitenoberfläche des Halbleitersubstrats befinden. Alternativ kann die Randabschlussdotierungsregion 140 innerhalb des Halbleitersubstrats (z. B. innerhalb der gemeinsamen Dotierungsregion) vergraben sein, die sich in einer vertikalen Distanz von der Vorderseitenoberfläche des Halbleitersubstrats (z. B. in einer vertikalen Distanz von größer als 500 nm oder größer als 1 µm und kleiner als 10 µm oder kleiner als 5 µm) befindet. Ein Abschnitt der gemeinsamen Dotierungsregion (z. B. der stark dotierte Abschnitt 152) kann sich an der Vorderseitenoberfläche des Halbleitersubstrats 102 lateral zwischen der Randabschlussdotierungsregion 140 und dem aktiven Bereich 110 befinden und/oder kann sich lateral zwischen der Randabschlussdotierungsregion 140 und dem zweiten aktiven Bereich 120 befinden.
  • Eine resistive Verbindung kann eine elektrische Verbindung sein, die im Wesentlichen durch das Ohmsche Gesetz geregelt wird, z. B. ist eine Spannung über die resistive Verbindung hinweg im Wesentlichen proportional zu einem Strom, der durch die resistive Verbindung fließt. Eine resistive Verbindung kann elektrisch leitfähige Materialen (z. B. Metalle) und/oder dotiertes Halbleitermaterial umfassen, die zum Beispiel einen spezifischen elektrischen Widerstand p kleiner als 1∗104 Ωm oder kleiner als 1∗102 Ωm oder kleiner als 1∗101 Ωm, kleiner als 1∗10-3 Ωm, oder sogar kleiner als 1∗10-5 Ωm aufweisen. Eine resistive Verbindung kann Isoliermaterialien ausschließen, die den resistiven Pfad der resistiven Verbindung unterbrechen. Eine resistive Verbindung kann auch innerhalb eines Halbleitersubstrats bereitgestellt werden durch Anlegen von Vorspannungsspannungen (Bias-Spannungen) an das Halbleitersubstrat, was zum Beispiel in einer höheren Konzentration von Ladungsträgern innerhalb bestimmter Abschnitte des Halbleitersubstrats resultieren kann, sodass diese Abschnitte des Halbleitermaterials als resistive Verbindungen in einem spezifischen Betriebszustand dienen können. Vorspannungsspannungen, die an das Halbleitersubstrat angelegt sind, können auch Vorspannung-p-n-Übergänge in Vorwärtsrichtung sein, die somit zu resistiven Verbindungen werden. Ferner können Vorspannungsspannungen Verarmungsregionen und somit elektrische Felder innerhalb des Halbleitersubstrats schaffen, sodass auch Verarmungsregionen unter bestimmten Bedingungen (z. B. in der Anwesenheit von Minoritätsladungsträgern) als resistive Verbindungen innerhalb des Halbleitersubstrats dienen können.
  • Die erste Dotierungsregion 132 der Schutzstruktur kann zum Beispiel mit der Randabschlussdotierungsregion 140 in Kontakt sein, um die erste Dotierungsregion 132 der Schutzstruktur und die Randabschlussdotierungsregion 140 kurzzuschließen. Zum Beispiel kann die erste Dotierungsregion 132 der Sicherheitsstruktur in direktem Kontakt mit der Randabschlussdotierungsregion 140 sein, auf eine Art, dass die erste Dotierungsregion 132 der Sicherheitsstruktur die Randabschlussdotierungsregion 140 lateral kontaktieren kann. Dieser laterale Kontakt kann sich an der Vorderseitenoberfläche des Halbleitersubstrats befinden oder kann innerhalb des Halbleitersubstrats vergraben sein. Auf eine dieser Arten kann die erste Dotierungsregion 132 der Schutzstruktur zusammen mit der Randabschlussdotierungsregion 140 eine durchgehende Dotierungsregion des ersten Leitfähigkeitstyps bilden. Alternativ kann ein kleiner lateraler Spalt (der z. B. Halbleitermaterial des zweiten Leitfähigkeitstyps umfasst) zwischen der Randabschlussdotierungsregion und der ersten Dotierungsregion der Schutzstruktur existieren. Die resistive Verbindung 142 zwischen der Randabschlussdotierungsregion 140 und der ersten Dotierungsregion 132 der Schutzstruktur kann zum Beispiel während jegliches Betriebszustandes des Halbleiterbauelements 100 existieren. Parasitäre Minoritätsladungsträger, die von der Randabschlussdotierungsregion 140 abgefangen werden, können dann durch die erste Dotierungsregion 132 zu der Verdrahtungsstruktur 134 und/oder zu dem hoch dotierten Abschnitt 152 der gemeinsamen Dotierungsregion fließen, wo sie mit Ladungsträgern von entgegengesetzter Polarität rekombinieren können. Zusätzlich können parasitäre Minoritätsladungsträger, die von der Randabschlussdotierungsregion 140 abgefangen werden, in die Verdrahtungsstruktur 134 abgelenkt (swept) werden, während ein Ausgleichsstrom von Ladungsträgern von entgegengesetzter Polarität von der ersten Dotierungsregion 132 in die Verdrahtungsstruktur 134 der Schutzstruktur injiziert wird.
  • Zum Beispiel kann die Randabschlussdotierungsregion 140 hart verdrahtet mit der ersten Dotierungsregion 132 der Schutzstruktur sein. Ein Hartverdrahten der Randabschlussdotierungsregion 140 mit der ersten Dotierungsregion 132 der Schutzstruktur kann einen direkten physischen Kontakt zwischen der Randabschlussdotierungsregion 140 und der ersten Dotierungsregion 132 der Schutzstruktur innerhalb des Halbleitersubstrats 102 umfassen und/oder kann eine Schutz-zu-Rand-Verdrahtungsstruktur umfassen, die sich zum Beispiel in einem Verdrahtungsschichtstapel über dem Halbleitersubstrat 102 befindet. Die Schutz-zu-Rand-Verdrahtungsstruktur kann ein elektrisch leitfähiges, planares Verdrahtungselement und zumindest zwei vertikale Verdrahtungselemente (z. B. Vias, die mit elektrisch leitfähigem Material befüllt oder ausgekleidet (lined) sind) umfassen, um die Randabschlussdotierungsregion 140 mit der ersten Dotierungsregion 132 der Schutzstruktur resistiv zu verbinden (z. B. kurzzuschließen). Zum Beispiel kann die Verdrahtungsstruktur der Schutzstruktur, die die erste Dotierungsregion 132 der Schutzstruktur mit einem hoch dotierten Abschnitt 152 verbindet, verwendet werden, um auch die Randabschlussdotierungsregion 140 zu verbinden.
  • Zum Beispiel kann die Verdrahtungsstruktur 134 der Schutzstruktur, die die erste Dotierungsregion 132 der Schutzstruktur mit dem hoch dotierten Abschnitt 152 der gemeinsamen Dotierungsregion elektrisch verbindet, mit der Randabschlussdotierungsregion 140 in Kontakt sein. Somit kann die oben genannte Schutz-zu-Rand-Verdrahtungsstruktur zum Beispiel in der Verdrahtungsstruktur 134 der Schutzstruktur enthalten sein. Die kann erlauben, dass die gemeinsame Dotierungsregion (z. B. der hoch dotierte Abschnitt 152 der gemeinsamen Dotierungsregion) Ladungsträgern von entgegengesetzter Polarität an die parasitären Minoritätsladungsträger, die von der Randabschlussdotierungsregion 140 abgefangen werden, via die Verdrahtungsstruktur 134 der Schutzstruktur bereitstellt. Zusätzlich können die parasitären Minoritätsladungsträger, die von der Randabschlussdotierungsregion 140 abgefangen werden, direkt in die Verdrahtungsstruktur 134 der Schutzstruktur fließen. Diese beiden Effekte können in einer schnelleren und effizienteren Rekombination der parasitären Minoritätsladungsträger resultieren, was wiederum die Kreuzstromschutzfunktion der Randabschlussdotierungsregion 140 verbessern kann.
  • Durch Hartverdrahten der Randabschlussdotierungsregion 140 mit der ersten Dotierungsregion 132 der Schutzstruktur kann die Randabschlussdotierungsregion 140 mit der ersten Dotierungsregion 132 der Schutzstruktur resistiv verbunden sein, selbst wenn das Halbleiterbauelement 100 in einem Leistungssparbetriebsmodus, abgeschaltet und/oder von jeglichen Versorgungsspannungen abgetrennt ist.
  • Alternativ kann die resistive Verbindung zwischen der ersten Dotierungsregion 132 der Schutzstruktur und der Randabschlussdotierungsregion 140 nur unter Rückwärtsbetriebszuständen existieren, während keine resistive Verbindung zwischen der ersten Dotierungsregion 132 der Schutzstruktur und der Randabschlussdotierungsregion 140 in anderen Betriebszuständen (z. B. Betriebszustand in Vorwärtsrichtung, Sperrzustand oder leitfähiger Zustand) des Halbleiterbauelements existiert. Alternativ zu einem direkten Kontakt zwischen der ersten Dotierungsregion 132 der Schutzstruktur und der Randabschlussdotierungsregion 140 oder zu einer Schutz-zu-Rand-Verdrahtungsstruktur, die die erste Dotierungsregion 132 der Schutzstruktur und die Randabschlussdotierungsregion 140 verbindet, kann die erste Dotierungsregion 132 der Schutzstruktur zum Beispiel von der Randabschlussdotierungsregion 140 lateral beabstandet sein. Eine minimale laterale Distanz zwischen der ersten Dotierungsregion 132 der Schutzstruktur und der Randabschlussdotierungsregion 140 kann zum Beispiel weniger sein als 100 nm (oder weniger als 50 nm oder weniger als 20 nm oder weniger als 10 nm) und kann größer sein als null (oder größer als 5 nm oder größer als 10 nm). Zum Beispiel kann ein Abschnitt der gemeinsamen Dotierungsregion die erste Dotierungsregion 132 der Schutzstruktur von der Randabschlussdotierungsregion 140 lateral trennen. Auf diese Weise kann durch die sehr geringe laterale Distanz zwischen der ersten Dotierungsregion 132 der Schutzstruktur und die Randabschlussdotierungsregion 140 eine resistive Verbindung zwischen der ersten Dotierungsregion 132 der Schutzstruktur und der Randabschlussdotierungsregion 140 während des Auftritts von Rückwärtsbetriebszuständen des Halbleiterbauelements 100 existieren. Die laterale Distanz zwischen der ersten Dotierungsregion 132 der Schutzstruktur und der Randabschlussdotierungsregion 140 kann zum Beispiel durch eine vereinte Verarmungsregion und/oder durch einen leitfähigen Kanal zumindest während des Auftritts von Rückwärtsbetriebszuständen des Halbleiterbauelements 100 überbrückt werden.
  • Zum Beispiel können ein Teil (z. B. ein erster lateraler Teil) der Randabschlussdotierungsregion 140 und die erste Dotierungsregion 132 der Schutzstruktur den ersten aktiven Bereich 110 des Halbleitersubstrats 102 lateral umgeben. Dies kann einen Kreuzstromschutz (z. B. eine Reduzierung von parasitären Strömen, die in den oder aus dem ersten aktiven Bereich 110 fließen) an allen lateralen Grenzen des ersten aktiven Bereichs 110 bereitstellen. Zusätzlich oder alternativ können ein anderer Teil (z. B. ein zweiter lateraler Teil) der Randabschlussdotierungsregion 140 und die erste Dotierungsregion 132 der Schutzstruktur den zweiten aktiven Bereich 120 des Halbleitersubstrats 102 lateral umgeben. Auf diese Weise kann ein Kreuzstromschutz an allen lateralen Grenzen des zweiten aktiven Bereichs 120 bereitgestellt sein.
  • Zum Beispiel kann die Randabschlussdotierungsregion 140 in Form eines Rings (Schleife) sein, der den ersten aktiven Bereich 110 und den zweiten aktiven Bereich 120 lateral umgibt. Eine erste resistive Verbindung kann dann die erste Dotierungsregion 132 der Schutzstruktur an einem ersten Ende der ersten Dotierungsregion 132 der Schutzstruktur mit der Randabschlussdotierungsregion 140 an einer ersten Stelle an der Randabschlussdotierungsregion 140 verbinden, und eine zusätzliche zweite resistive Verbindung kann die erste Dotierungsregion 132 der Schutzstruktur an einem zweiten Ende der ersten Dotierungsregion 132 der Schutzstruktur mit der Randabschlussdotierungsregion 140 an einer zweiten unterschiedlichen Stelle (z. B. gegenüberliegende Seite) an der Randabschlussdotierungsregion 140 verbinden. Die erste resistive Verbindung und/oder die zweite resistive Verbindung können zum Beispiel als ein direkter Kontakt zwischen der ersten Dotierungsregion 132 der Schutzstruktur und der Randabschlussdotierungsregion 140 implementiert sein. Der oben genannte erste Teil der Randabschlussdotierungsregion 140 kann sich zum Beispiel lateral zumindest von der ersten Stelle an der Randabschlussdotierungsregion 140 zu der zweiten Stelle an der Randabschlussdotierungsregion 140 in Umfangsrichtung im Uhrzeigersinn entlang der Randabschlussdotierungsregion 140 erstrecken, und der oben genannte zweite laterale Teil der Randabschlussdotierungsregion 140 kann sich zumindest von der zweiten Stelle an der Randabschlussdotierungsregion 140 zu der ersten Stelle an der Randabschlussdotierungsregion 140 in Umgangsrichtung im Uhrzeigersinn entlang der Randabschlussdotierungsregion 140 erstrecken. Anders ausgedrückt, eine Region des Halbleitersubstrats 102, die durch die Randabschlussdotierungsregion 140 lateral umgeben ist, kann durch die erste Dotierungsregion 132 der Schutzstruktur in einen ersten Abschnitt, der den ersten aktiven Bereich 110 umfasst, und einen zweiten Abschnitt, der den zweiten aktiven Bereich 120 umfasst, geteilt werden.
  • Ferner kann die Randabschlussdotierungsregion 140 alle aktiven Bereiche des Halbleiterbauelements 100 lateral umgeben. Zum Beispiel kann sich die Randabschlussdotierungsregion 140 in einer Ringform entlang der äußeren Ränder des Halbleitersubstrats 102 lateral erstrecken. Wenn das Halbleitersubstrat 102 mehr als zwei aktive Bereiche umfasst, können die unterschiedlichen aktiven Bereiche alle zusammen durch die ringförmige Randabschlussdotierungsregion 140 und eine Schutzstruktur wie oben beschrieben lateral umgeben sein, oder eine Mehrzahl einer solchen Art von Schutzstrukturen kann einige (z. B. aktive Bereiche, die empfindliche Teile einer Schaltung umfassen) oder alle der unterschiedlichen aktiven Bereiche voneinander lateral trennen, sodass ein verbesserter Kreuzstromschutz zwischen den jeweiligen aktiven Bereichen innerhalb des Halbleitersubstrats bereitgestellt sein kann. Die erste Dotierungsregion 132 der Schutzstruktur (oder die ersten Dotierungsregionen der Mehrzahl von Schutzstrukturen) kann dann mit der ringförmigen Randabschlussdotierungsregion 140 an einer oder mehreren Stellen auf der Randabschlussdotierungsregion 140 resistiv verbunden sein.
  • Optional kann der hoch dotierte Abschnitt 152 der gemeinsamen Dotierungsregion den ersten aktiven Bereich 110 oder den zweiten aktiven Bereich 120 des Halbleitersubstrats 102 lateral umgeben. Auf diese Weise können Ladungsträger von entgegengesetzter Polarität zu den parasitären Minoritätsladungsträgern, die von der Randabschlussdotierungsregion 140 und/oder von der ersten Dotierungsregion 132 der Schutzstruktur abgefangen werden, an den hoch dotierten Abschnitt 152 der gemeinsamen Dotierungsregion bereitgestellt werden, der den ersten aktiven Bereich und/oder den zweiten aktiven Bereich lateral umgibt. Dies kann die Lebensdauer der parasitären Minoritätsladungsträger reduzieren, die in Richtung des ersten aktiven Bereichs 110 und/oder des zweiten aktiven Bereichs 120 um den ersten aktiven Bereich 110 und/oder um den zweiten aktiven Bereich 120 fließen, derart, dass der Kreuzstromschutz lateral um den ersten aktiven Bereich 110 und/oder lateral um den zweiten aktiven Bereich 120 verbessert werden kann.
  • Ferner kann der hoch dotierte Abschnitt 152 der gemeinsamen Dotierungsregion, der den ersten aktiven Bereich 110 und/oder den zweiten aktiven Bereich 120 lateral umgibt, zusätzlich als eine Kanal-Stopp-Region dienen, lateral um den ersten aktiven Bereich 110 und/oder lateral um den zweiten aktiven Bereich 120, derart, dass eine extra Kanal-Stopp-Region für den ersten aktiven Bereich 110 und/oder für den zweiten aktiven Bereich 120 möglicherweise unnötig wird und Platz auf dem Halbleitersubstrat 102 gespart werden kann.
  • Die gemeinsame Dotierungsregion kann einen zusätzlichen, zweiten, hoch dotierten Abschnitt aufweisen. Der erste hoch dotierte Abschnitt 152 der gemeinsamen Dotierungsregion kann sich lateral zwischen der ersten Dotierungsregion 132 der Schutzstruktur und dem ersten aktiven Bereich 110 befinden, während sich der zweite hoch dotierte Abschnitt der gemeinsamen Dotierungsregion lateral zwischen der ersten Dotierungsregion 132 der Schutzstruktur und dem zweiten aktiven Bereich 120 befinden kann. Dies kann den durch die Schutzstruktur bereitgestellten Kreuzstromschutz innerhalb des Halbleitersubstrats 102 ferner verbessern.
  • Zum Beispiel kann sich die Verdrahtungsstruktur 142, die die erste Dotierungsregion 132 der Schutzstruktur mit dem hoch dotierten Abschnitt 152 der gemeinsamen Dotierungsregion elektrisch verbindet, in einem Verdrahtungsschichtstapel des Halbleitersubstrats 102 befinden. Die Verdrahtungsstruktur 142 kann zum Beispiel zumindest ein laterales Verdrahtungselement (z. B. eine Verdrahtungsleitung oder eine elektrisch leitfähige Ebene) aufweisen, das sich in einer lateralen Verdrahtungsschicht (z. B. Metallschicht) des Verdrahtungsschichtstapels des Halbleitersubstrats 102 befindet. Ferner kann die Verdrahtungsstruktur 142 zumindest zwei vertikale Verdrahtungselemente (z. B. Vias) umfassen. Zumindest ein vertikales Verdrahtungselement kann sich von dem lateralen Verdrahtungselement zu der ersten Dotierungsregion 132 der Schutzstruktur erstrecken und zumindest ein vertikales Verdrahtungselement kann sich von dem lateralen Verdrahtungselement zu dem hoch dotierten Abschnitt 152 der gemeinsamen Dotierungsregion erstrecken.
  • Wenn die gemeinsame Dotierungsregion optional einen ersten und einen zweiten hoch dotierten Abschnitt umfasst, die sich lateral an gegenüberliegenden Seiten der ersten Dotierungsregion 132 der Schutzstruktur befinden, kann die Verdrahtungsstruktur 134 den ersten und den zweiten hoch dotierten Abschnitt der gemeinsamen Dotierungsregion mit der ersten Dotierungsregion 132 der Schutzstruktur elektrisch verbinden und kann somit zumindest drei vertikale Verdrahtungselemente aufweisen.
  • Optional kann die Verdrahtungsstruktur 134 der Schutzstruktur den ersten aktiven Bereich 110 und/oder den zweiten aktiven Bereich 120 lateral umgeben. Die Verdrahtungsstruktur 134 der Schutzstruktur kann ein oder mehrere vertikale Verdrahtungselemente (z. B. Vias) aufweisen, um die Randabschlussdotierungsregion 140 durchgehend oder in regelmäßigen oder unregelmäßigen Intervallen entlang der Randabschlussdotierungsregion 140 elektrisch zu kontaktieren. Der hoch dotierte Abschnitt 152 der gemeinsamen Dotierungsregion umgibt zusätzlich lateral den ersten aktiven Bereich 110 und/oder den zweiten aktiven Bereich 120, die Verdrahtungsstruktur 134 der Schutzstruktur kann den hoch dotierten Abschnitt 152 der gemeinsamen Dotierungsregion durchgehend oder in regelmäßigen oder unregelmäßigen Intervallen mit der Randabschlussdotierungsregion 140 auch entlang des Umfangs der Randabschlussdotierungsregion 140 verbinden. Dies kann die Stromdichte von Ladungsträgern von entgegengesetzter Polarität zu den parasitären Minoritätsladungsträgern lateral um den ersten aktiven Bereich 110 und/oder lateral um den zweiten aktiven Bereich 120 erhöhen, derart, dass die Lebensdauer der parasitären Minoritätsladungsträger reduziert werden kann und der Kreuzstromschutz um den ersten aktiven Bereich 110 und/oder lateral um den zweiten aktiven Bereich 120 verbessert werden kann.
  • Zum Beispiel umfasst das Halbleiterbauelement 100 einen Verdrahtungsschichtstapel, der sich auf dem Halbleitersubstrat 102 befindet. Ein vertikaler Spalt kann sich von einer Oberfläche des Verdrahtungsschichtstapels zumindest zu einem Abschnitt einer Vor-Metall-Isolierschicht (Pre-Metall-Isolierschicht), die sich über der Randabschlussdotierungsregion 140 befindet, oder zu dem Halbleitersubstrat 102 erstrecken. Der vertikale Spalt in dem Verdrahtungsschichtstapel kann sich lateral in Umfangsrichtung entlang einer Randregion des Verdrahtungsschichtstapels erstrecken, derart, dass der vertikale Spalt alle von dem Verdrahtungsschichtstapel umfassten Verdrahtungsstrukturen lateral umgibt. Zum Beispiel kann der Spalt durchgehend der Randabschlussdotierungsregion 140 lateral folgen, die sich in dem Halbleitersubstrat 102 unter dem vertikalen Spalt befindet.
  • Der vertikale Spalt in dem Verdrahtungsschichtstapel, der sich über der Randabschlussdotierungsregion 140 befindet, kann zum Beispiel als ein Rissausbreitungspräventionsstruktur dienen, die Risse daran hindern kann, sich von Vereinzelungsrändern des Halbleiterchips in Richtung der Verdrahtungsstrukturen des Verdrahtungsschichtstapels zu erstrecken. Der vertikale Spalt in dem Verdrahtungsschichtstapel kann somit die Zuverlässigkeit (z. B. die Lebensdauer) des Halbleiterbauelements 100 erhöhen und/oder kann die Ausbeute des Halbleiterbauelements 100 während des Herstellens steigern und somit die Herstellungskosten des Halbleiterbauelements 100 senken. Der vertikale Spalt in dem Verdrahtungsschichtstapel kann zum Beispiel mit Formmaterial eines Halbleitergehäuses des Halbleiterbauelements 100 befüllt sein (oder zumindest teilweise mit demselben befüllt sein). Zum Beispiel kann der Verdrahtungsschichtstapel ohne Metallverdrahtungsstrukturen über der Randabschlussdotierungsregion 140 implementiert sein (z. B. in einer Draufsicht des Halbleiterchips).
  • Eine (minimale, durchschnittliche oder maximale) Breite der ersten Dotierungsregion 132 der Schutzstruktur kann größer als 5 µm (oder größer als 10 µm, größer als 20 µm oder größer als 40 µm) sein und/oder kann geringer als 50 µm (oder geringer als 30 µm oder geringer als 15 µm) sein. Eine größere Breite der ersten Dotierungsregion 132 der Schutzstruktur kann den durch die Schutzstruktur bereitgestellten Kreuzstromschutz zwischen dem ersten aktiven Bereich 110 und dem zweiten aktiven Bereich 120 verbessern, verbraucht aber dann möglicherweise mehr Platz.
  • Eine (minimale, durchschnittliche oder maximale) Breite des hoch dotierten Abschnitts 152 der gemeinsamen Dotierungsregion kann größer als 2 µm (oder größer als 5 µm oder größer als 15 µm) sein und/oder kann geringer als 30 µm (oder geringer als 20 µm oder geringer als 10 µm) sein. Eine größere Breite des hoch dotierten Abschnitts 152 der gemeinsamen Dotierungsregion kann die Lebensdauer der parasitären Minoritätsladungsträger, die zwischen dem ersten aktiven Bereich 110 und dem zweiten aktiven Bereich 120 fließen, verbessern, und somit den Kreuzstromschutz zwischen dem ersten aktiven Bereich 110 und dem zweiten aktiven Bereich 120 verbessern, verbraucht aber möglicherweise mehr Platz.
  • Eine (minimale, durchschnittliche oder maximale) Breite der Randabschlussdotierungsregion 140 kann größer als 500 nm (oder größer als 2 µm oder größer als 5 µm) sein und/oder kann geringer als 10 µm (oder geringer als 7 µm oder geringer als 5 µm) sein. Eine größere Breite der Randabschlussdotierungsregion 140 kann den Kreuzstromschutz zwischen dem ersten aktiven Bereich 110 und dem zweiten aktiven Bereich 120 verbessern.
  • Zum Beispiel kann die Breite der ersten Dotierungsregion 132 der Schutzstruktur zumindest zweimal so groß sein wie die maximale Breite der Randabschlussdotierungsregion 140 und kann höchstens zehnmal so groß sein wie die maximale Breite der Randabschlussdotierungsregion 140. Anders ausgedrückt, eine Randabschlussdotierungsregion 140, deren Breite schmaler ist als die Breite der ersten Dotierungsregion 132 der Schutzstruktur, kann weniger lateralen Bereich des Halbleitersubstrats 102 belegen und somit die Größe des Halbleitersubstrats 102 reduzieren.
  • Eine maximale vertikale Abmessung (z. B. eine maximale Tiefe) der ersten Dotierungsregion 132 der Schutzstruktur kann größer als 200 nm (oder größer als 500 nm, größer als 2 µm oder größer als 5 µm) sein und kann kleiner als 10 µm (kleiner als 7 µm, kleiner als 3 µm oder kleiner als 1 µm) sein. Eine tiefere erste Dotierungsregion 132 der Schutzstruktur kann den durch die Schutzstruktur bereitgestellten Kreuzstromschutz zwischen dem ersten aktiven Bereich 110 und dem zweiten aktiven Bereich 120 verbessern.
  • Eine maximale vertikale Abmessung (z. B. eine maximale Tiefe) der Randabschlussdotierungsregion 140 kann größer als 200 nm (oder größer als 500 nm, größer als 2 µm oder größer als 5 µm) sein und kann kleiner als 10 µm (kleiner als 7 µm, kleiner als 3 µm oder kleiner als 1 µm) sein. Eine tiefere Randabschlussdotierungsregion 140 kann den durch die Randabschlussdotierungsregion 140 in Verbindung mit der Schutzstruktur bereitgestellten Kreuzstromschutz zwischen dem ersten aktiven Bereich 110 und dem zweiten aktiven Bereich 120 verbessern.
  • Ferner kann die maximale vertikale Abmessung der Randabschlussdotierungsregion 140 zumindest eine Hälfte der maximalen vertikalen Abmessung der ersten Dotierungsregion 132 der Schutzstruktur sein und kann höchstens gleich der maximalen vertikalen Abmessung der ersten Dotierungsregion 132 der Schutzstruktur sein. Zum Beispiel können die Randabschlussdotierungsregion 140 und die erste Dotierungsregion 132 der Schutzstruktur gleichzeitig durch einen gegenseitigen Implantationsprozess während der Produktion des Halbleitersubstrats 102 des Halbleiterbauelements 100 gebildet werden. Ferner können andere Dotierungsregionen des ersten Leitfähigkeitstyps, die von dem ersten aktiven Bereich 110 und/oder dem zweiten aktiven Bereich 120 umfasst sind, während des gegenseitigen Implantationsprozesses gebildet werden. Durch Implementieren der Randabschlussdotierungsregion 140 zusammen mit einer anderen Dotierungsregion können durch Photoresist bedeckte, größere Bereiche reduziert und/oder vermieden werden. Dies kann mechanische Beanspruchungen innerhalb des Photoresists reduzieren. Die Randabschlussdotierungsregion 140 und die erste Dotierungsregion 132 der Schutzstruktur können im Wesentlichen eine gleiche maximale Tiefe (unterscheidet sich z. B. um weniger als 10 %) aufweisen aufgrund einer gleichzeitigen Implantation der Randabschlussdotierungsregion 140 und der ersten Dotierungsregion 132 der Schutzstruktur. Alternativ kann die Randabschlussdotierungsregion 140 eine kleinere maximale Tiefe als die erste Dotierungsregion 132 der Schutzstruktur aufweisen, wenn die Implantation der Randabschlussdotierungsregion 140 zum Beispiel durch eine Isolierschicht durchgeführt wird, die sich auf dem Halbleitersubstrat in der Region der Randabschlussdotierungsregion 140 während der Implantation befindet.
  • Die Dotierungskonzentration der Randabschlussdotierungsregion und/oder der ersten Dotierungsregion der Schutzstruktur kann höher sein als 1∗1018 cm-3 (oder höher als 1∗1019 cm-3 oder sogar höher als 1∗1020 cm-3). Eine maximale Dotierungskonzentration der ersten Dotierungsregion 132 der Schutzstruktur kann im Wesentlichen gleich sein (unterscheidet sich z. B. um weniger als 10 %) zu einer maximalen Dotierungskonzentration der Randabschlussdotierungsregion. Dies kann zum Beispiel ein Bilden der ersten Dotierungsregion 132 der Schutzstruktur gleichzeitig mit der Randabschlussdotierungsregion 140 während eines gegenseitigen Implantationsprozesses erlauben. Eine hohe Dotierungskonzentration (z. B. höher als 1∗1018 cm-3) der ersten Dotierungsregion 132 der Schutzstruktur und der Randabschlussdotierungsregion 140 können einen geringen Widerstand ermöglichen und den Kreuzstromschutz verbessern.
  • Zum Beispiel kann sich zumindest eine elektrische Elementstruktur an dem ersten aktiven Bereich 110 befinden. Die elektrische Elementstruktur des ersten aktiven Bereichs 110 kann eine erste Dotierungsregion (z. B. Wannen- (well) Dotierungsregion oder Body-Dotierungsregion) des ersten Leitfähigkeitstyps benachbart zu der gemeinsamen Dotierungsregion umfassen. Ferner kann ein p-n-Übergang zwischen der ersten Dotierungsregion der elektrischen Elementstruktur des ersten aktiven Bereichs 110 und der gemeinsamen Dotierungsregion während des Auftritts von Rückwärtsbetriebszuständen des Halbleiterbauelements 100 in Vorwärtsrichtung vorgespannt sein. Zum Beispiel können parasitäre Minoritätsladungsträger, die sich von dem ersten aktiven Bereich 110 in Richtung des zweiten aktiven Bereichs 120 ausbreiten, von der ersten Dotierungsregion der elektrischen Elementstruktur des ersten aktiven Bereichs 110 in die gemeinsame Dotierungsregion während des Auftritts von Rückwärtsbetriebszuständen des Halbleiterbauelements 100 injiziert werden. Durch die resistive Verbindung 142, die zumindest während des Auftritts von Rückwärtsbetriebszuständen des Halbleiterbauelements 100 zwischen der Randabschlussdotierungsregion 140 und der ersten Dotierungsregion 132 der Schutzstruktur existiert, können parasitäre Minoritätsladungsträger, die durch die oder nahe der Randabschlussdotierungsregion 140 wandern, von der Randabschlussdotierungsregion 140 abgefangen werden und können mit Ladungsträger von entgegengesetzter Polarität rekombinieren, die durch den hoch dotierten Abschnitt 152 der gemeinsamen Dotierungsregion bereitgestellt werden und/oder die durch eine Rückseitenelektrode bereitgestellt werden, die an der Rückseitenoberfläche des Halbleitersubstrats 102 mit der gemeinsamen Dotierungsregion verbunden ist. Die Rückseitenelektrode kann mit einer Spannungsquelle und/oder einer Stromquelle verbunden sein. Dagegen kann der p-n-Übergang zwischen der ersten Dotierungsregion der elektrischen Elementstruktur des ersten aktiven Bereichs 110 und der gemeinsamen Dotierungsregion in einem Betriebsmodus in Vorwärtsrichtung (z. B. Aus-Zustand oder Sperrzustand) des Halbleiterbauelements in Rückwärtsrichtung vorgespannt sein.
  • Zum Beispiel kann ein variierendes Potential an einer Rückseitenelektrode (z. B. Drain- oder Emitter-Elektrode) auftreten, das manchmal höher als ein Vorderseitenpotential (z. B. Source-Potential), sodass Betriebszustände in Vorwärtsrichtung auftreten, und manchmal geringer als das Vorderseitenpotential, sodass Rückwärtsbetriebszustände auftreten, ist.
  • Die erste Dotierungsregion der elektrischen Elementstruktur des ersten aktiven Bereichs 110 kann zum Beispiel eine Body-Region von zumindest einer Transistorzelle der elektrischen Elementstruktur sein. Die elektrische Elementstruktur, die die zumindest eine Transistorzelle umfasst, kann zum Beispiel ein vertikaler oder lateraler Transistor (z. B. ein doppelt diffundierter Metall-Oxid-Halbleiter- (DMOS-) Feldeffekttransistor (FET) (DMOS = double-diffused metal-oxide semiconductor), ein Bipolartransistor mit isoliertem Gate IGBT (IGBT = insulated gate bipolar transistor) und/oder ein lateraler Metall-Oxid-Feldeffekttransistor (MOSFET; MOSFET = metal oxide semiconductor field effect transistor) und/oder ein Sperrschicht-Feldeffekttransistor (JFET; JFET = junction gate field effect transistor) und/oder ein Bipolartransistor) sein. Bei einer Anwendung kann die elektrische Elementstruktur des ersten aktiven Bereichs 110 zum Beispiel dazu dienen, um Lastströme, die von außen an das Halbleiterbauelement 100 angelegt werden, zu schalten, sodass sie entweder durch die elektrische Elementstruktur des ersten aktiven Bereichs 110 laufen oder nicht laufen. Diese Lastströme können zum Beispiel höher als 500 mA (oder höher als 1 A, höher als 5 A, höher als 20 A oder sogar höher als 40 A) sein. Die elektrische Elementstruktur, die sich an dem ersten aktiven Bereich 110 befindet, kann zum Beispiel einen Strompfad für diese Lastströme von der Vorderseitenoberfläche des Halbleitersubstrats 102 zu der Rückseitenoberfläche des Halbleitersubstrats 102 aufweisen.
  • Alternativ und/oder zusätzlich kann die erste Dotierungsregion der elektrischen Elementstruktur des ersten aktiven Bereichs 110 zum Beispiel eine Anodenregion oder eine Kathodenregion einer Diode (z. B. einer p-n-Übergang-Diode) sein. Wenn die erste Dotierungsregion der elektrischen Elementstruktur des ersten aktiven Bereichs 110 zum Beispiel eine Anodenregion einer Diode ist, kann die gemeinsame Dotierungsregion des Halbleitersubstrats zum Beispiel eine Kathodenregion der Diode repräsentieren.
  • Zum Beispiel kann das Halbleiterbauelement eine integrierte Schaltung, ein Prozessorbauelement, ein Speicherbauelement, Sensorbauelement oder ein Leistungshalbleiterbauelement sein. Zum Beispiel umfasst das Halbleiterbauelement eine oder mehrere elektrische Elementstrukturen (z. B. eine Diodenstruktur oder eine Transistorstruktur, zum Beispiel einen Bipolartransistor mit isoliertem Gate (IGBT) oder einen Feldeffekttransistor (FET)). Zum Beispiel kann das (Leistungs-)Halbleiterbauelement eine oder mehrere vertikale elektrische Elementstrukturen umfassen, die einen Strom leiten (z. B. vertikale Diode) oder einen Strom steuern (z. B. vertikaler Transistor) zwischen einer Vorderseite des Halbleiterbauelements und einer Rückseite des Halbleiterbauelements. Ein Leistungshalbleiterbauelement oder eine elektrische Elementstruktur (z. B. eine oder mehrere elektrische Elementstrukturen des ersten und/oder zweiten aktiven Bereichs) des Leistungshalbleiterbauelements kann z.B. eine Durchbruchspannung oder Sperrspannung von mehr als 10 V (z. B. eine Durchbruchspannung von 10 V, 20 V oder 50 V), mehr als 100 V (z. B. eine Durchbruchspannung von 200 V, 300 V, 400 V oder 500 V) oder mehr 500 V (z. B. eine Durchbruchspannung von 600 V, 700 V, 800 V oder 1000 V) oder mehr als 1000 V (z. B. eine Durchbruchspannung von 1200 V, 1500 V, 1700 V, 2000 V, 3300 V oder 6500 V) aufweisen.
  • Zum Beispiel kann der zweite aktive Bereich 120 des Halbleitersubstrats 102 des Halbleiterbauelements 100 eine Wannen-Dotierungsregion des ersten Leitfähigkeitstyps umfassen. Dotierungsregionen von elektrischen Elementen einer Steuerschaltung können sich an der Wannen-Dotierungsregion des zweiten aktiven Bereichs 120 befinden. Parasitäre Minoritätsladungsträger, die in die gemeinsame Dotierungsregion von dem ersten aktiven Bereich 110 (z. B. von der ersten Dotierungsregion der elektrischen Elementstruktur des ersten aktiven Bereichs) injiziert werden, können durch die gemeinsame Dotierungsregion in Richtung der Wannen-Dotierungsregion des zweiten aktiven Bereichs 120 und somit in Richtung der Dotierungsregionen der elektrischen Elemente der Steuerschaltung wandern, wo die parasitären Minoritätsladungsträger die Funktionalität der Steuerschaltung stören können. Vor Erreichen der Wannen-Dotierungsregion des zweiten aktiven Bereichs 120 und Stören der Funktionalität der Steuerschaltung können die parasitären Minoritätsladungsträger jedoch zum Beispiel von der ersten Dotierungsregion 132 der Schutzstruktur und/oder von der Randabschlussdotierungsregion 140 abgefangen werden und zumindest während des Auftritts von Rückwärtsbetriebszuständen des Halbleiterbauelements 100 rekombinieren, wenn die Randabschlussdotierungsregion 140 via die resistive Verbindung 142 mit der ersten Dotierungsregion 132 der Schutzstruktur verbunden ist. Während des Auftritts von Rückwärtsbetriebszuständen kann die Injizierung von parasitären Minoritätsladungsträgern hoch sein verglichen mit anderen Betriebsbedingungen des Halbleiterbauelements, weil während des Auftritts von Rückwärtsbetriebszuständen ein p-n-Übergang zwischen der ersten Dotierungsregion der elektrischen Elementstruktur des ersten aktiven Bereichs 110 und der gemeinsamen Dotierungsregion in Vorwärtsrichtung vorgespannt sein kann.
  • Wenn die elektrische Elementstruktur des ersten aktiven Bereichs 110 einen Transistor umfasst, kann der Auftritt von Rückwärtsbetriebszuständen zum Beispiel einen Vorspannungsmodus in Rückwärtsrichtung und/oder einen aktiven Modus in Rückwärtsrichtung und/oder einen Grenzmodus (cut-off mode) des Transistors umfassen. Zum Beispiel kann die elektrische Elementstruktur des ersten aktiven Bereichs 110 des Halbleitersubstrats 102 des Halbleiterbauelements 100 einen n-Kanal-DMOSFET umfassen. Während des Auftritts von Rückwärtsbetriebszuständen des Halbleiterbauelements 100 kann ein elektrisches Potential, das an den Drain des DMOSFET (z. B. an eine Rückseitenelektrode, die sich an der Rückseitenoberfläche des Halbleitersubstrats 102 befindet und mit der gemeinsamen Dotierungsregion verbunden ist) angelegt ist, geringer sein als ein elektrisches Potential, das an die Body-Region des DMOSFET angelegt ist und/oder an die Source des DMOSFET angelegt ist (die Body-Region und/oder die Source des DMOSFET kann zum Beispiel durch eine Verdrahtungsstruktur an der Vorderseitenoberfläche des Halbleitersubstrats 102 kontaktiert sein). Ferner kann während des Auftritts von Rückwärtsbetriebszuständen eine Body-Diode (z. B. ein p-n-Übergang zwischen der Body-Region des DMOSFET und der gemeinsamen Dotierungsregion) in Vorwärtsrichtung vorgespannt sein.
  • Zusätzlich oder optional kann die Steuerschaltung ausgebildet sein zum Bereitstellen einer Gate-Spannung für die elektrische Elementstruktur des ersten aktiven Bereichs 110. Zum Beispiel kann die Steuerschaltung ein Steuersignal detektieren, das von einem externen elektrischen Bauelement an das Halbleiterbauelement 100 angelegt ist, und kann eine Gate-Spannung von einer bestimmten Polarität und/oder von einer bestimmten Spannung basierend auf dem empfangenen Steuersignal bereitstellen. Ferner kann die Steuerspannung eine Spannungstreiberstufe (z. B. einen Verstärker) umfassen, um die Gate-Spannung an die elektrische Elementstruktur des ersten aktiven Bereichs 110 bereitzustellen. Alternativ oder zusätzlich kann die Gate-Spannung direkt von einem externen elektrischen Bauelement via einem Gate-Stift oder einer Gate-Anschlussfläche des Halbleiterbauelements 100 angelegt werden, der/die mit einem Gate der elektrischen Elementstruktur des ersten aktiven Bereichs 110 verbunden sind.
  • Optional kann das Halbleiterbauelement 100 zum Beispiel ausgebildet sein zum Anpassen des elektrischen Potentials der Wannen-Dotierungsregion des zweiten aktiven Bereichs 120 basierend auf dem elektrischen Potential der gemeinsamen Dotierungsregion an der Rückseite des Halbleitersubstrats 102. Wenn das elektrische Potential der gemeinsamen Dotierungsregion an der Rückseite des Halbleitersubstrats 102 (und/oder das elektrische Potential einer optionalen Rückseitenelektrode, die mit der gemeinsamen Dotierungsregion an der Rückseite des Halbleitersubstrats 102 verbunden ist) an einem geringen positiven Potential ist (z. B. zwischen 0 V und 250 mV) oder an einem negativen Potential (z. B. zwischen 0 V und -700 mV) ist in Bezug auf das Potential der ersten Dotierungsregion der elektrischen Elementstruktur, die sich an dem ersten aktiven Bereich 110 befindet, unterscheidet sich das Potential an der Wannen-Dotierungsregion des zweiten aktiven Bereichs 120 von dem Potential der gemeinsamen Dotierungsregion an der Rückseite des Halbleitersubstrats 102 (und/oder von dem Potential der optionalen Rückseitenelektrode) um weniger als 20 % (oder weniger als 10 % oder weniger als 5 %). Dies kann zum Beispiel ein Vorspannen in Vorwärtsrichtung eines p-n-Übergangs zwischen der Wannen-Dotierungsregion des zweiten aktiven Bereichs 120 und der gemeinsamen Dotierungsregion verhindern und kann somit ein Funktionieren der Steuerschaltung, die sich an der Wannen-Dotierungsregion des zweiten aktiven Bereichs 120 befindet, zuverlässiger machen. Ferner kann ein Vorspannen in Vorwärtsrichtung des p-n-Übergangs zwischen der Wannen-Dotierungsregion des zweiten aktiven Bereichs 120 und der gemeinsamen Dotierungsregion zum Beispiel während des Auftritts von Rückwärtsbetriebszuständen des Halbleiterbauelements 100 auftreten.
  • Ein aktiver Bereich eines Halbleitersubstrats eines Halbleiterbauelements kann ein Teil des Halbleitersubstrats sein, der verwendet wird, um einen wesentlichen Anteil eines Stroms durch das Halbleitersubstrat in einem Ein-Zustand oder leitfähigen Zustand des Halbleiterbauelements zu leiten. Wenn das Halbleitersubstrat eine Mehrzahl von aktiven Bereichen, z. B. zwei oder mehr aktive Bereiche, umfasst, kann die Mehrzahl von aktiven Bereichen (z. B. alle aktiven Bereiche des Halbleitersubstrats) zum Beispiel mehr als 90 % des Stroms durch das Halbleitersubstrat in einem Ein-Zustand oder leitfähigen Zustand des Halbleiterbauelements leiten. Ein aktiver Bereich kann einen wesentlichen Anteil von Schaltungselementen (z. B. Transistorstrukturen) oder einen wesentlichen Anteil von Teilen von Schaltungselementen, die sich an dem Halbleitersubstrat befinden, aufweisen. Ein aktiver Bereich kann Schaltungselemente umfassen, die ausgebildet sind zum Durchführen oder zumindest zum teilweisen Durchführen einer Funktion, die charakteristisch ist für oder im Wesentlichen notwendig ist für den Betrieb des Halbleiterbauelements. Zum Beispiel kann ein aktiver Bereich elektrische Schaltungen oder elektrische Elementstrukturen umfassen, die in das Halbleiterbauelement integriert sind.
  • Vertikale Richtungen, vertikale Abmessungen (z. B. Tiefen), Dicken von Regionen und/oder von Schichten und Dicken von Strukturen können zum Beispiel orthogonal zu der Vorderseitenoberfläche des Halbleitersubstrats 102 gemessen werden. Laterale Richtungen und laterale Abmessungen (z. B. Längen und Breiten) können parallel zu der Vorderseitenoberfläche des Halbleitersubstrats 102 gemessen werden. Wenn z. B. auf eine Länge und/oder auf eine Breite einer Region, eines Bereichs, einer Struktur und/oder einer Schicht Bezug genommen wird, bezeichnet die Länge die längere laterale Abmessung und die Breite bezeichnet die kürzere laterale Abmessung der Struktur und/oder der Schicht.
  • Im Fall einer rechteckigen lateralen Form kann sich zum Beispiel eine Breite der rechteckigen lateralen Form auf die minimale Distanz zwischen jeglichem Paar von parallelen Rändern der rechteckigen lateralen Form beziehen. Im Fall einer ringförmigen lateralen Form, einer lateralen Ringform und/oder einer lateralen Schleifenform kann sich eine Breite auf die Differenz zwischen dem äußeren Umfang und dem inneren Umfang der ringförmigen lateralen Form, der lateralen Ringform und/oder der lateralen Schleifenform beziehen. In diesem Fall kann sich die minimale oder maximale Breite der Region, der Struktur und/oder der Schicht auf die größte oder kleinste Breite der Region, der Struktur und/oder der Schicht beziehen, die entlang der Region, der Struktur und/oder der Schicht auftritt.
  • Eine Region, die den ersten Leitfähigkeitstyp aufweist, kann eine p-dotierte Region (z. B. verursacht durch Einbringen von Aluminiumionen oder Borionen) oder eine n-dotierte Region (z. B. verursacht durch Einbringen von Stickstoffionen, Phosphorionen oder Arsenionen) sein. Folglich zeigt der zweite Leitfähigkeitstyp eine entgegengesetzte n-dotierte Region oder p-dotierte Region an. Anders ausgedrückt kann der erste Leitfähigkeitstyp eine p-Dotierung anzeigen und der zweite Leitfähigkeitstyp kann eine n-Dotierung anzeigen, oder umgekehrt.
  • Die Vorderseitenoberfläche des Halbleitersubstrats kann die Oberfläche sein, die zum Implementieren von höher entwickelten und komplexeren Strukturen verwendet wird als die Rückseite, da die Prozessparameter (z.B. Temperatur) und die Handhabung für die Rückseite eingeschränkt sein können, wenn Strukturen zum Beispiel bereits an einer Seite des Halbleitersubstrats gebildet sind.
  • Das Halbleitersubstrat 102 des Halbleiterbauelements 100 kann ein Siliziumsubstrat sein. Alternativ kann das Halbleitersubstrat 102 ein Halbleitersubstrat mit Breitbandabstand mit einem Bandabstand sein, der größer ist als der Bandabstand von Silizium (1,1 eV). Zum Beispiel kann das Halbleitersubstrat 102 ein auf Siliziumcarbid (SiC) basierendes Halbleitersubstrat oder ein auf Galliumarsenid (GaAs) basierendes Halbleitersubstrat oder ein auf Galliumnitrid (GaN) basierendes Halbleitersubstrat sein. Das Halbleitersubstrat 102 kann ein Halbleiterwafer sein oder kann in einem Halbleiterchip enthalten sein.
  • 2 zeigt einen schematischen Querschnitt eines Abschnitts eines Halbleiterbauelements 200 unter anderem durch eine Schutzstruktur des Halbleiterbauelements 200. Das Halbleiterbauelement 200, wie in 2 dargestellt, kann ähnlich zu dem Halbleiterbauelement 100 von 1 implementiert sein. Eine elektrische Elementstruktur (z. B. ein DMOSFET) befindet sich an einem ersten aktiven Bereich 110 des Halbleitersubstrats 102 des Halbleiterbauelements 200. Die elektrische Elementstruktur des ersten aktiven Bereichs 110 umfasst eine p-dotierte erste Dotierungsregion 112, die zum Beispiel eine Body-Region eines DMOSFET umfassen kann und die sich zumindest teilweise an der Vorderseitenoberfläche des Halbleitersubstrats 102 befindet.
  • Eine gemeinsame Dotierungsregion, die sich zumindest von einem Teil der Vorderseitenoberfläche des Halbleitersubstrats 102 zu der Rückseitenoberfläche des Halbleitersubstrats 102 erstreckt, weist einen hoch n-dotierten Abschnitt 152 auf, der sich an der Vorderseitenoberfläche des Halbleitersubstrats 102 befindet und via eine Verdrahtungsstruktur 134 mit einer p-dotierten ersten Dotierungsregion 132 einer Schutzstruktur verbunden ist. Die Schutzstruktur erstreckt sich lateral zwischen dem ersten aktiven Bereich 110 und einem zweiten aktiven Bereich 120 des Halbleitersubstrats 102. Die erste Dotierungsregion 132 der Schutzstruktur befindet sich lateral näher an dem ersten aktiven Bereich 110 als der hoch n-dotierte Abschnitt 152 der gemeinsamen Dotierungsregion. Der hoch n-dotierte Abschnitt 152 der gemeinsamen Dotierungsregion befindet sich lateral näher an dem zweiten aktiven Bereich 120 als die erste Dotierungsregion 132 der Schutzstruktur. Die erste Dotierungsregion 132 der Schutzstruktur weist eine größere maximale vertikale Abmessung auf als der hoch n-dotierte Abschnitt 152 der gemeinsamen Dotierungsregion.
  • Die gemeinsame Dotierungsregion umfasst ferner einen leicht n-dotierten Abschnitt 154, der zum Beispiel eine Drift-Region der elektrischen Elementstruktur des ersten aktiven Bereichs umfassen kann. Ferner erstreckt sich die erste Dotierungsregion 112 der elektrischen Elementstruktur des ersten aktiven Bereichs 110 in den leicht n-dotierten Abschnitt 154 der gemeinsamen Dotierungsregion. Die gemeinsame Dotierungsregion kann zum Beispiel auch einen hoch n-dotierten Rückseitenabschnitt 156 umfassen, der sich an der Rückseite des Halbleitersubstrats 102 befindet. Der hoch n-dotierte Rückseitenabschnitt 156 kann zum Beispiel zumindest teilweise als eine Drain-Region der elektrischen Elementstruktur des ersten aktiven Bereichs 110 dienen. Ferner ist eine p-dotierte Wannen-Dotierungsregion 112 in dem zweiten aktiven Bereich 120 enthalten. Die Wannen-Dotierungsregion 122 des zweiten aktiven Bereichs 120 befindet sich an der Vorderseitenoberfläche des Halbleitersubstrats und erstreckt sich in den leicht n-dotierten Abschnitt 154 der gemeinsamen Dotierungsregion.
  • In 2 ist das Halbleiterbauelement 200 beim Auftritt eines Rückwärtsbetriebszustands gezeigt. Die gemeinsame Dotierungsregion ist an einem geringeren elektrischen Potential (z. B. bei ungefähr -1 V) als eine Source-Region der elektrischen Elementstruktur des ersten aktiven Bereichs 110 und/oder die erste Dotierungsregion 112 der elektrischen Elementstruktur des ersten aktiven Bereichs 110. Ein optionaler Sensor, der das Potential an der Rückseite des Halbleitersubstrats 102 detektiert und mit dem hoch n-dotierten Rückseitenabschnitt 156 der gemeinsamen Dotierungsregion verbunden ist, kann an dem gleichen oder an einem ähnlichen elektrischen Potential sein wie die gemeinsame Dotierungsregion. Die Source-Region der elektrischen Elementstruktur des ersten aktiven Bereichs 110 und/oder die erste Dotierungsregion 112 der elektrischen Elementstruktur des ersten aktiven Bereichs 110 können zum Beispiel an einem elektrischen Potential von ungefähr 0 V sein. Somit kann ein p-n-Übergang zwischen der ersten Dotierungsregion 112 der elektrischen Elementstruktur des ersten aktiven Bereichs 110 und dem leicht n-dotierten Abschnitt 154 der gemeinsamen Dotierungsregion in Vorwärtsrichtung vorgespannt sein, derart, dass parasitäre Minoritätsladungsträger (z. B. Löcher) in den leicht n-dotierten Abschnitt 154 injiziert werden können und durch einen parasitären pnp-Bipolartransistor 166 in Richtung der Wannen-Dotierungsregion 122 des zweiten aktiven Bereichs 120 wandern können.
  • Das elektrische Potential der Wannen-Dotierungsregion 122 des zweiten aktiven Bereichs 120 kann zum Beispiel durch das Halbleiterbauelement an ein elektrisches Potential nahe dem elektrischen Potential der gemeinsamen Dotierungsregion, z. B. an -900 mV, angepasst werden. Die Anpassung des elektrischen Potentials der Wannen-Dotierungsregion 122 des zweiten aktiven Bereichs 120 kann zum Beispiel durch einen vertikalen Bipolartransistor erreicht werden, der sich an dem ersten aktiven Bereich 110 oder dem zweiten aktiven Bereich 120 des Halbleitersubstrats 102 befindet. Die injizierten parasitären Minoritätsladungsträger, die in Richtung der Wannen-Dotierungsregion 122 des zweiten aktiven Bereichs 120 wandern, können jedoch von der ersten Dotierungsregion 132 der Schutzstruktur abgefangen werden. Die abgefangenen parasitären Minoritätsladungsträger können dann mit Ladungsträgern von entgegengesetztem Vorzeichen (z. B. Elektronen), die von dem hoch n-dotierten Abschnitt 152 bereitgestellt sind, rekombinieren. Zum Beispiel können Elektronen von dem hoch n-dotierten Rückseitenabschnitt 156, durch den leicht n-dotierten Abschnitt 154, durch den hoch n-dotierten Abschnitt 152 der gemeinsamen Dotierungsregion, und in oder durch die Verdrahtungsstruktur 134 zu der ersten Dotierungsregion 132 der Schutzstruktur fließen, wo sie die parasitären Minoritätsladungsträger eliminieren können. Parasitäre Minoritätsladungsträger, die von der ersten Dotierungsregion 132 der Schutzstruktur nicht abgefangen werden und in Richtung des zweiten aktiven Bereichs 120 wandern, können mit Elektronen rekombinieren, die von der Rückseitenelektrode in Richtung des hoch n-dotierten Abschnitts 152 fließen. Somit kann die erste Dotierungsregion 132 der Schutzstruktur einen Unterdrückung-pnp-Bipolartransistor 164 zusammen mit dem leicht n-dotierten Abschnitt 154 und der ersten Dotierungsregion 112 des ersten aktiven Bereichs 110 bilden. Auf diese Weise kann die Schutzstruktur Schutz für den zweiten aktiven Bereich 120 vor parasitären Minoritätsladungsträgern bereitstellen, die in die gemeinsame Dotierungsregion von dem ersten aktiven Bereich 110 injiziert werden, während des Auftritts von Rückwärtsbetriebszuständen des Halbleiterbauelements 200.
  • Ferner kann die erste Dotierungsregion 132 der Schutzstruktur durch eine resistive Verbindung mit einer Randabschlussdotierungsregion (in 2 nicht gezeigt) verbunden sein, derart, dass parasitäre Minoritätsladungsträger auch von der Randabschlussdotierungsregion abgefangen werden können, was den Kreuzstromschutz zwischen dem ersten aktiven Bereich 110 und dem zweiten aktiven Bereich 120 innerhalb des Halbleitersubstrats 102 verbessern kann.
  • Weitere Einzelheiten und Aspekte sind in Verbindung mit den vor- oder nachstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen erwähnt. Das in 2 gezeigte Ausführungsbeispiel kann ein oder mehrere optionale zusätzliche Merkmale aufweisen, die einem oder mehreren Aspekten entsprechen, die in Verbindung mit dem vorgeschlagenen Konzept oder einem oder mehreren vorstehend (z. B. 1) oder nachstehend (z. B. 3 bis 9) beschriebenen Ausführungsbeispielen erwähnt sind.
  • 3 zeigt eine detaillierte Draufsicht eines Abschnitts eines Halbleiterbauelements 300. Das Halbleiterbauelement 300, wie in 3 dargestellt, kann ähnlich sein zu dem Halbleiterbauelement 100 von 1 und/oder zu dem Halbleiterbauelement 200 von 2. 3 stellt ein Beispiel dafür da, wie eine erste Dotierungsregion 132 einer Schutzstruktur durch eine resistive Verbindung mit einer Randabschlussdotierungsregion 140 verbunden sein kann. Bei dem Beispiel von 3 kontaktiert die erste Dotierungsregion 132 der Schutzstruktur direkt lateral die Randabschlussdotierungsregion 140, derart, dass die erste Dotierungsregion 132 der Schutzstruktur mit der Randabschlussdotierungsregion 140 kurzgeschlossen wird. Auf diese Weise können die erste Dotierungsregion 132 der Schutzstruktur und die Randabschlussdotierungsregion 140 eine durchgehende Dotierungsregion eines ersten Leitfähigkeitstyps bilden, die einen ersten aktiven Bereich 110 eines Halbleitersubstrats 102 des Halbleiterbauelements 300 lateral vollständig umgibt und die einen zweiten aktiven Bereich 120 des Halbleitersubstrats 102 lateral vollständig umgibt. Parasitäre Minoritätsladungsträger, die zum Beispiel von dem ersten aktiven Bereich 110 in eine gemeinsame Dotierungsregion injiziert werden, können dann am Wandern um die Schutzstruktur an den lateralen Enden der Schutzstruktur und somit vom Wandern zu dem zweiten aktiven Bereich 120 gehindert werden, weil an den lateralen Enden der Schutzstruktur die erste Dotierungsregion 132 der Schutzstruktur die Randabschlussdotierungsregion 140 direkt kontaktiert. Auf diese Weise kann der Randabschlussdotierungsregion 140, die sich entlang von Vereinzelungsrändern 144 des Halbleitersubstrats 102 erstrecken kann und die bereitgestellt sein kann, um zu verhindern, dass Risse an den Vereinzelungsrändern 144 initiiert werden oder von den Vereinzelungsrändern 144 zu dem ersten aktiven Bereich 110 und/oder zu dem zweiten aktiven Bereich 120 wandern, eine zusätzliche elektrische Schutzfunktion gegeben werden, die den Kreuzstromschutz zwischen dem ersten aktiven Bereich 110 und dem zweiten aktiven Bereich 120 innerhalb des Halbleitersubstrats 102 verbessern kann.
  • 3 zeigt ferner einen ersten hoch dotierten Abschnitt 152 der gemeinsamen Dotierungsregion und einen zweiten hoch dotierten Abschnitt 153 der gemeinsamen Dotierungsregion. Der erste hoch dotierte Abschnitt 152 kann zum Beispiel den ersten aktiven Bereich 110 lateral umgeben. Der erste hoch dotierte Abschnitt 152 befindet sich lateral direkt zwischen dem ersten aktiven Bereich 110 und der ersten Dotierungsregion 132 der Schutzstruktur, und befindet sich ferner lateral zwischen dem ersten aktiven Bereich 110 und der Randabschlussdotierungsregion 140. Ein leicht dotierter Abschnitt 154 der gemeinsamen Dotierungsregion befindet sich teilweise lateral direkt zwischen dem ersten hoch dotierten Abschnitt 152 der gemeinsamen Dotierungsregion und der Randabschlussdotierungsregion 140. Alternativ kann sich der erste hoch dotierte Abschnitt 152 der gemeinsamen Dotierungsregion zu der Randabschlussdotierungsregion 140 erstrecken. Der erste hoch dotierte Abschnitt 152 der gemeinsamen Dotierungsregion kann zwischen dem ersten aktiven Bereich 110 und der Randabschlussdotierungsregion 140 schmaler sein als zwischen dem ersten aktiven Bereich 110 und der ersten Dotierungsregion 132 der Schutzstruktur. Dies kann lateralen Bereich auf dem Halbleitersubstrat 102 sparen.
  • Der zweite hoch dotierte Abschnitt 153 kann zum Beispiel den zweiten aktiven Bereich 120 lateral umgeben. Der zweite hoch dotierte Abschnitt 153 befindet sich lateral direkt zwischen dem zweiten aktiven Bereich 120 und der ersten Dotierungsregion 132 der Schutzstruktur, und kann sich ferner lateral zwischen dem zweiten aktiven Bereich 120 und der Randabschlussdotierungsregion 140 befinden. Der leicht dotierte Abschnitt 154 der gemeinsamen Dotierungsregion befindet sich ferner teilweise lateral direkt zwischen dem zweiten hoch dotierten Abschnitt 153 der gemeinsamen Dotierungsregion und der Randabschlussdotierungsregion 140. Alternativ kann sich der zweite hoch dotierte Abschnitt 153 der gemeinsamen Dotierungsregion zu der Randabschlussdotierungsregion 140 erstrecken. Der zweite hoch dotierte Abschnitt 153 der gemeinsamen Dotierungsregion kann zwischen dem zweiten aktiven Bereich 120 und der Randabschlussdotierungsregion 140 schmaler sein als zwischen dem zweiten aktiven Bereich 120 und der ersten Dotierungsregion 132 der Schutzstruktur. Dies kann ferner lateralen Bereich auf dem Halbleitersubstrat 102 sparen.
  • Ein Teil des leicht dotierten Abschnitts 154 der gemeinsamen Dotierungsregion erstreckt sich lateral von der Randabschlussdotierungsregion 140 zu den Vereinzelungsrändern 144 des Halbleitersubstrats 102. Optional und alternativ kann sich der erste hoch dotierte Abschnitt 152 und/oder der zweite hoch dotierte Abschnitt 153 der gemeinsamen Dotierungsregion lateral zu einem oder mehreren Vereinzelungsrändern 144 des Halbleitersubstrats 102 erstrecken, derart, dass sich die Randabschlussdotierungsregion 140 vertikal in den ersten hoch dotierten Abschnitt 152 und/oder in den zweiten hoch dotierten Abschnitt 153 der gemeinsamen Dotierungsregion erstrecken kann.
  • Ferner zeigt 3 eine Verdrahtungsstruktur 134, die den ersten hoch dotierten Abschnitt 152 der gemeinsamen Dotierungsregion mit der ersten Dotierungsregion 132 der Schutzstruktur verbindet, und die den zweiten hoch dotierten Abschnitt 153 der gemeinsamen Dotierungsregion mit der ersten Dotierungsregion 132 der Schutzstruktur verbindet. Optional und zusätzlich kann die Verdrahtungsstruktur 134 auch mit der Randabschlussdotierungsregion 140 verbunden sein.
  • Zum Beispiel zeigt 3 ein Layout eines Halbleiterbauelements. Eine Leistungsbauelement-Wanne kann sich an der Oberseite von 3 (z. B. an dem ersten aktiven Bereich 110) befinden, während eine Logik-Wanne an dem Boden (z. B. an dem zweiten aktiven Bereich 120) sein kann. Zwischen den beiden kann eine pnp-Unterdrückungsstruktur (z. B. die Schutzstruktur zusammen mit dem ersten und dem zweiten hoch dotierten Abschnitt der gemeinsamen Dotierungsregion) sein, deren Mittenregion (z. B. die erste Dotierungsregion der Schutzstruktur) p-dotiert sein kann. Die gemeinsame Dotierungsregion kann n-dotiert sein. Die weiterste laterale Erstreckung des Metalls (z. B. die Verdrahtungsstruktur 134) in Richtung des Vereinzelungsrands 144 kann der Rand des aktiven Chips sein (z. B. die Ränder des ersten aktiven Bereichs 110 und/oder des zweiten aktiven Bereichs 120, die sich am nächsten zu dem Vereinzelungsrand 144 befinden), während sich über denselben hinaus in Richtung des Vereinzelungsrandes (z. B. nach rechts) ein Dichtungsring (z. B. eine Randabschlussdotierungsregion 140) befinden kann, die zum Beispiel ohne Metall implementiert werden kann. Um den Dichtungsring mit einer Schutzstrukturfunktion zu versehen kann die p-dotierte Mittenregion der Schutzstruktur zum Beispiel mit dem Dichtungsring elektrisch verbunden sein, der auch p-dotiert sein kann. Dies kann einen Pfad für unter dem Dichtungsring gesammelte Minoritätsträger bereitstellen, die zu dem elektrisch kurzgeschlossenen Teil der Schutzstruktur transportiert werden sollen.
  • Zum Beispiel kann eine Unterdrückung noch mehr verbessert werden, durch Kurzschließen der p-Region in dem Dichtungsring mit dem n-plus-Ring (z. B. dem ersten hoch dotierten Abschnitt 152 und/oder dem zweiten hoch dotierten Abschnitt 153 der gemeinsamen Dotierungsregion), der sich an dem aktiven Teil des Chips mit leitfähigem Material (z. B. mit Metall) befindet. Auf diese Weise kann eine verbesserte parasitäre Unterdrückung erreicht werden durch Kurzschließen des n-plus-Kanal-Stopps (z. B. des ersten hoch dotierten Abschnitts 152 und/oder des zweiten hoch dotierten Abschnitts 153 der gemeinsamen Dotierungsregion) an zumindest einem von den aktiven Bereichen 110, 120 mit der p-Diffusion in dem Dichtungsring via einen Metall-Kurzschluss, da dies den Widerstand zwischen den Schutzstruktur-Diffusionen (z. B. zwischen der Randabschlussdotierungsregion 140 und dem ersten hoch dotierten Abschnitt 152 und/oder dem zweiten hoch dotierten Abschnitt 153 der gemeinsamen Dotierungsregion) reduzieren kann.
  • Weitere Einzelheiten und Aspekte sind in Verbindung mit den vor- oder nachstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen erwähnt. Das in 3 gezeigte Ausführungsbeispiel kann ein oder mehrere optionale zusätzliche Merkmale aufweisen, die einem oder mehreren Aspekten entsprechen, die in Verbindung mit dem vorgeschlagenen Konzept oder einem oder mehreren vorstehend (z. B. 1-2) oder nachstehend (z. B. 4-9) beschriebenen Ausführungsbeispielen erwähnt sind.
  • 4 zeigt einen schematischen Querschnitt eines Abschnitts eines Halbleiterbauelements 400. Unter anderem verläuft der Querschnitt durch eine Randabschlussdotierung, durch einen ersten aktiven Bereich 110 und durch eine gemeinsame Dotierungsregion eines Halbleitersubstrats 102 des Halbleiterbauelements 400. Das Halbleiterbauelement 400, wie in 4 dargestellt, kann ähnlich sein zu einem oder mehreren der Halbleiterbauelemente 100, 200, 300 von 1-3.
  • Die Randabschlussdotierungsregion umfasst einen ersten Abschnitt 141 und einen zweiten Abschnitt 143. Der erste Abschnitt 141 und der zweite Abschnitt 143 der Randabschlussdotierungsregion erstrecken sich in einen leicht dotierten Abschnitt 154 der gemeinsamen Dotierungsregion des Halbleitersubstrats 102. Der leicht dotierte Abschnitt 154 kann zum Beispiel eine Dotierungskonzentration von höchstens 1∗1018 cm-3 aufweisen. Der erste Abschnitt 141 und der zweite Abschnitt 143 der Randabschlussdotierungsregion können in zwei Implantationsprozessschritten implementiert werden und können somit unterschiedliche Dotierungskonzentrationen aufweisen.
  • Der erste Abschnitt 141 der Randabschlussdotierungsregion kann zum Beispiel gleichzeitig mit einem ersten Abschnitt 111 einer ersten Dotierungsregion einer elektrischen Elementstruktur, die sich an dem ersten aktiven Bereich 110 befindet, implementiert werden, und kann im Wesentlichen die gleiche Dotierungskonzentration aufweisen wie der erste Abschnitt 111 der ersten Dotierungsregion der elektrischen Elementstruktur, die sich an dem ersten aktiven Bereich 110 befindet. Der erste Abschnitt 141 der Randabschlussdotierungsregion und der erste Abschnitt 111 der ersten Dotierungsregion der elektrischen Elementstruktur, die sich an dem ersten aktiven Bereich 110 befinden, sind innerhalb des Halbleitersubstrats 102 vergraben, das sich z. B. in einer Distanz von einer Vorderseitenoberfläche des Halbleitersubstrats 102 befindet und sich in einer Distanz von einer Rückseitenoberfläche des Halbleitersubstrats 102 befindet.
  • Der zweite Abschnitt 143 der Randabschlussdotierungsregion kann zum Beispiel gleichzeitig mit einem zweiten Abschnitt 113 der ersten Dotierungsregion der elektrischen Elementstruktur implementiert werden, die sich an dem ersten aktiven Bereich 110 befindet, und kann im Wesentlichen die gleiche Dotierungskonzentration wie der zweite Abschnitt 113 der ersten Dotierungsregion der elektrischen Elementstruktur aufweisen, die sich an dem ersten aktiven Bereich 110 befindet. Der zweite Abschnitt 143 der Randabschlussdotierungsregion erstreckt sich von der Vorderseitenoberfläche des Halbleitersubstrats 102 in das Halbleitersubstrat 102 zu dem vergrabenen ersten Abschnitt 141 der Randabschlussdotierungsregion und ist benachbart zu demselben. Der zweite Abschnitt 113 der ersten Dotierungsregion der elektrischen Elementstruktur, die sich an dem ersten aktiven Bereich 110 befindet, erstreckt sich von der Vorderseitenoberfläche des Halbleitersubstrats 102 in das Halbleitersubstrat 102 zu dem vergrabenen ersten Abschnitt 111 der ersten Dotierungsregion der elektrischen Elementstruktur, die sich an dem ersten aktiven Bereich 110 befindet, und ist benachbart zu demselben.
  • Ein Verdrahtungsschichtstapel befindet sich auf der Vorderseitenoberfläche des Halbleitersubstrats 102. Der Verdrahtungsschichtstapel umfasst eine erste Mehrzahl von ersten lateralen Verdrahtungselementen 180, die sich an einer ersten lateralen Verdrahtungsschicht befinden, und umfasst zumindest ein zweites laterales Verdrahtungselement 182, das sich an einer zweiten lateralen Verdrahtungsschicht befindet. Die zweite laterale Verdrahtungsschicht befindet sich zumindest teilweise über der ersten lateralen Verdrahtungsschicht und erstreckt sich zumindest teilweise zu der ersten lateralen Verdrahtungsschicht. Die erste laterale Verdrahtungsschicht kann zum Beispiel eine Logik-Metallschicht sein, wohingegen die zweite laterale Verdrahtungsschicht zum Beispiel eine Leistungsmetallschicht sein kann und Kontaktanschlussflächen für externe Verbindungen des Halbleiterbauelements 400 aufweisen kann. Der laterale Verdrahtungsschichtstapel umfasst ferner eine Mehrzahl von vertikalen Verdrahtungselementen 181, z. B. Vias. Zumindest einige der vertikalen Verdrahtungselemente erstrecken sich von der ersten lateralen Verdrahtungsschicht zu dem Halbleitersubstrat 102, um elektrische Kontaktstrukturen zu kontaktieren, die sich an der Vorderseitenoberfläche des Halbleitersubstrats 102 befinden. Andere vertikale Verdrahtungselemente erstrecken sich zu Elektroden 183 (z. B. Gate-Elektroden und/oder Feldplatten), die sich über der Vorderseitenoberfläche des Halbleitersubstrats 102 befinden und ferner in dem Verdrahtungsschichtstapel enthalten sind.
  • Ferner umfasst die elektrische Elementstruktur, die sich an dem ersten aktiven Bereich 110 befindet, eine zweite Dotierungsregion 116 des zweiten Leitfähigkeitstyps, die sich von der Vorderseitenoberfläche des Halbleitersubstrats 102 in einen dritten Abschnitt 115 der ersten Dotierungsregion der elektrischen Elementstruktur, die sich an dem ersten aktiven Bereich 110 befindet, erstreckt. Die zweite Dotierungsregion 116 der elektrischen Elementstruktur, die sich an dem ersten aktiven Bereich 110 befindet, kann zum Beispiel eine Source-Region eines DMOSFET sein, das in der elektrischen Elementstruktur enthalten ist, die sich an dem ersten aktiven Bereich 110 befindet. Die erste Dotierungsregion der elektrischen Elementstruktur, die sich an dem ersten aktiven Bereich 110 befindet, kann zum Beispiel eine Body-Region des DMOSFET sein. Die zweite Dotierungsregion 116 der elektrischen Elementstruktur, die sich an dem ersten aktiven Bereich 110 befindet, wird durch ein vertikales Verdrahtungselement kontaktiert, das mit einem lateralen Verdrahtungselement der ersten lateralen Verdrahtungsschicht verbunden ist. Das laterale Verdrahtungselement der ersten lateralen Verdrahtungsschicht ist mit einem lateralen Verdrahtungselement der zweiten lateralen Verdrahtungsschicht verbunden. Das laterale Verdrahtungselement der zweiten lateralen Verdrahtungsschicht kann zum Beispiel einen Source-Kontakt des Halbleiterbauelements 400 für externe Verbindungen bereitstellen.
  • Die erste Dotierungsregion der elektrischen Elementstruktur, die sich an dem ersten aktiven Bereich 110 befindet, erstreckt sich in den leicht dotierten Abschnitt 154 der gemeinsamen Dotierungsregion. Die gemeinsame Dotierungsregion umfasst ferner einen hoch dotierten Abschnitt 152, der sich an der Vorderseitenoberfläche des Halbleitersubstrats 102 befindet und sich in den leicht dotierten Abschnitt 154 der gemeinsamen Dotierungsregion erstreckt. Der hoch dotierte Abschnitt 152 der gemeinsamen Dotierungsregion wird durch ein vertikales Verdrahtungselement kontaktiert, das mit einem lateralen Verdrahtungselement der ersten Verdrahtungsschicht verbunden ist, das zum Beispiel mit einer ersten Dotierungsregion einer Schutzstruktur des Halbleiterbauelements 400 verbunden sein kann.
  • Die gemeinsame Dotierungsregion umfasst ferner einen Rückseitenabschnitt 156, der sich an der Rückseite des Halbleitersubstrats 102 befindet. Der Rückseitenabschnitt 156 kann stark dotiert sein (weist z. B. eine Dotierungskonzentration von zumindest 1∗1018 cm-3 oder höher auf) und kann zum Beispiel eine Drain-Region der elektrischen Elementstruktur aufweisen, die sich an dem ersten aktiven Bereich 110 befindet. Der Rückseitenabschnitt 156 der gemeinsamen Dotierungsregion erstreckt sich vertikal von der Rückseite des Halbleitersubstrats zu dem leicht dotierten Abschnitt 154 der gemeinsamen Dotierungsregion. Der leicht dotierte Abschnitt 154 kann zum Beispiel eine Drift-Region der elektrischen Elementstruktur umfassen, die sich an dem ersten aktiven Bereich 110 befindet.
  • Der Verdrahtungsschichtstapel umfasst ferner eine Mehrzahl von Isolierschichten. Eine erste Isolierschicht 171 befindet sich direkt über dem Halbleitersubstrat 102 und kann eine Feldoxidschicht aufweisen. Zumindest ein Abschnitt der ersten Isolierschicht 171 befindet sich (direkt) vertikal über dem zweiten Abschnitt 143 der Randabschlussdotierungsregion. Eine zweite Isolierschicht 172, z. B. ein Zwischenschichtdielektrikum, befindet sich vertikal zwischen der ersten Isolierschicht 171 und der ersten Verdrahtungsstruktur und/oder befindet sich vertikal zwischen der ersten Isolierschicht 171 und einer dritten Isolierschicht 173 des Verdrahtungsschichtstapels. Zumindest einige der vertikalen Verdrahtungselemente 181 erstrecken sich vertikal durch die zweite Isolierschicht 172. Zumindest einige der lateralen Verdrahtungselemente 180 sind durch die dritte Isolierschicht 173, z. B. ein Intermetall-Dielektrikum, lateral voneinander isoliert. Die dritte Isolierschicht 173 ist teilweise benachbart zu der zweiten Isolierschicht 172 und teilweise benachbart zu der ersten lateralen Verdrahtungsschicht und der zweiten Verdrahtungsschicht. Eine vierte Isolierschicht 174, z. B. ein anderes Zwischenschichtdielektrikum, befindet sich direkt über der dritten Isolierschicht. Ferner befindet sich eine Passivierungsstruktur 175, z. B. eine Imidstruktur, zumindest teilweise über der vierten Isolierschicht 174 und befindet sich zumindest teilweise über der zweiten lateralen Verdrahtungsschicht.
  • Die Vor-Metall-Isolierschicht kann sich lateral von unter dem vertikalen Spalt weiter in Richtung des Inneren des Halbleiterbauelements 400 und/oder weiter zu der Außenseite (z. B. in Richtung der Vereinzelungsränder des Halbleiterchips, der den Verdrahtungsschichtstapel und das Halbleitersubstrat 102 umfasst) erstrecken. Die Vor-Metall-Isolierschicht kann sich vertikal zwischen dem Halbleitersubstrat 102 und einer ersten lateralen Verdrahtungsschicht befinden, die sich am nächsten zu dem Halbleitersubstrat 102 des Verdrahtungsschichtstapels befindet. Die Vor-Metall-Isolierschicht kann zum Beispiel eine Feldoxidschicht umfassen und/oder sein. Eine Region, die sich lateral von dem vertikalen Spalt in dem Verdrahtungsschichtstapel zu den Vereinzelungsrändern erstreckt und die sich vertikal von der Oberfläche des Verdrahtungsschichtstapels zumindest zu der Vor-Metall-Isolierschicht erstreckt, kann ohne Verdrahtungsstrukturen, notwendig für die Funktion des Halbleiterbauelements, implementiert werden.
  • Ein vertikaler Spalt 146 erstreckt sich von einer Oberfläche des Verdrahtungsschichtstapels zu der ersten Isolierschicht 171 (z. B. zu der Feldoxidschicht). Der vertikale Spalt befindet sich lateral zumindest teilweise über der Randabschlussdotierungsregion und ist vertikal von dem zweiten Abschnitt 143 der Randabschlussdotierungsregion durch die erste Isolierschicht 171 getrennt. Alternativ kann sich der vertikale Spalt 146 auch durch die erste Isolierschicht 171 zu der Vorderseitenoberfläche des Halbleitersubstrats 102 und zu der Randabschlussdotierungsregion erstrecken. Ferner kann sich der vertikale Spalt 146 leicht in das Halbleitersubstrat 102 erstrecken, zum Beispiel um eine vertikale Distanz, die kleiner ist als 500 nm (oder kleiner als 1 µm oder kleiner als 5 µm oder kleiner als 10 µm) und größer als null. Zum Beispiel kann sich der vertikale Spalt 146 in die Randabschlussdotierungsregion (z. B. in den zweiten Abschnitt 143 der Randabschlussdotierungsregion und optional und zusätzlich in den ersten Abschnitt 141 der Randabschlussdotierungsregion) und/oder in den leicht dotierten Abschnitt 154 der gemeinsamen Dotierungsregion erstrecken. Der vertikale Spalt 146 kann als Riss- und/oder Ablöse-Stopper für Risse oder Ablösen dienen, die an einem Vereinzelungsrand 144 (z. B. einer Sägestraße) des Halbleitersubstrats 102 (oder eines Halbleiterchips, der das Halbleitersubstrat 102 und den Verdrahtungsschichtstapel umfasst) initiiert werden, und sich in Richtung des Inneren des Halbleiterbauelements 400 ausbreiten.
  • Ein Abschnitt des Verdrahtungsschichtstapels befindet sich lateral zwischen dem vertikalen Spalt 146 und dem Vereinzelungsrand 144. Der Abschnitt des Verdrahtungsschichtstapels umfasst weder laterale Verdrahtungselemente noch vertikale Verdrahtungselemente, und umfasst somit keine Verdrahtungsschichtstrukturen des Verdrahtungsschichtstapels. Der Abschnitt des Verdrahtungsschichtstapels kann nur Abschnitte der ersten Isolierschicht 171 und/oder Abschnitte der zweiten Isolierschicht 172 und/oder Abschnitte der dritten Isolierschicht 173 und/oder Abschnitte der vierten Isolierschicht 174 umfassen.
  • Optional kann die Randabschlussdotierungsregion zusätzliche Abschnitte von unterschiedlichen Dotierungskonzentrationen umfassen, die sich in unterschiedlichen vertikalen Distanzen von der Vorderseitenoberfläche des Halbleitersubstrats 102 befinden. Optional umfasst die Randabschlussdotierungsregion nur den ersten vergrabenen Abschnitt 141 der Randabschlussdotierungsregion (oder eine Mehrzahl von vergrabenen Abschnitten), derart, dass die Randabschlussdotierungsregion innerhalb des Halbleitersubstrats 102 vergraben ist. Optional kann die Randabschlussdotierungsregion nur den zweiten Abschnitt 143 umfassen, derart, dass sich die Randabschlussdotierungsregion zu einer vertikalen Tiefe erstrecken kann, die flacher ist als die erste Dotierungsregion der elektrischen Elementstruktur, die sich an dem ersten aktiven Bereich befindet, oder flacher ist als eine erste Dotierungsregion einer Schutzstruktur des Halbleitersubstrats 102. Die Randabschlussdotierungsregion kann ausgebildet sein zum Reduzieren von mechanischer Beanspruchung, die durch die Resists verursacht wird (die z. B. durch die Resists während photolithographischer Produktionsschritte des Halbleiterbauelements 400 verursacht wird).
  • Weitere Einzelheiten und Aspekte sind in Verbindung mit den vor- oder nachstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen erwähnt. Das in 4 gezeigte Ausführungsbeispiel kann ein oder mehrere optionale zusätzliche Merkmale aufweisen, die einem oder mehreren Aspekten entsprechen, die in Verbindung mit dem vorgeschlagenen Konzept oder einem oder mehreren vorstehend (z. B. 1-3) oder nachstehend (z. B. 5-9) beschriebenen Ausführungsbeispielen erwähnt sind.
  • 5 zeigt einen schematischen Querschnitt eines Abschnitts eines Halbleiterbauelements 500. Unter anderem verläuft der Querschnitt durch eine Schutzstruktur, durch eine Randabschlussdotierungsregion und durch eine gemeinsame Dotierungsregion eines Halbleitersubstrats 102 des Halbleiterbauelements 500. Das Halbleiterbauelement 500, wie in 5 dargestellt, kann ähnlich sein zu dem Halbleiterbauelement 400 von 4.
  • Die Schutzstruktur umfasst eine erste Dotierungsregion. Die erste Dotierungsregion der Schutzstruktur und die Randabschlussdotierungsregion erstrecken sich von einer Vorderseitenoberfläche des Halbleitersubstrats 102 in einen leicht dotierten Abschnitt 154 der gemeinsamen Dotierungsregion. Die erste Dotierungsregion der Schutzstruktur umfasst einen ersten Abschnitt 131, einen zweiten Abschnitt 133, einen dritten Abschnitt 135 und einen Kontaktabschnitt 137. Die erste Dotierungsregion der Schutzstruktur ist lateral in Kontakt mit der Randabschlussdotierungsregion, die einen ersten Abschnitt 141 und einen zweiten Abschnitt 143 umfasst. Der erste Abschnitt 131 der ersten Dotierungsregion der Schutzstruktur geht in den ersten Abschnitt 141 der Randabschlussdotierungsregion über. Der zweite Abschnitt 133 der ersten Dotierungsregion der Schutzstruktur geht in den zweiten Abschnitt 143 der Randabschlussdotierungsregion über. Der dritte Abschnitt 135 der ersten Dotierungsregion der Schutzstruktur erstreckt sich zu dem zweiten Abschnitt 143 der Randabschlussdotierungsregion. Auf diese Weise ist die erste Dotierungsregion der Schutzstruktur lateral in (direktem) Kontakt mit der Randabschlussdotierungsregion.
  • Der erste Abschnitt 141 der Randabschlussdotierungsregion weist eine maximale vertikale Tiefe kleiner als eine maximale vertikale Tiefe des ersten Abschnitts 131 der ersten Dotierungsregion der Schutzstruktur auf, weil der erste Abschnitt 141 der Randabschlussdotierungsregion während des gleichen Implantationsschritts implantiert werden kann wie der erste Abschnitt 131 der ersten Dotierungsregion der Schutzstruktur, wobei die Implantationsionen des ersten Abschnitts 141 der Randabschlussdotierungsregion möglicherweise eine erste Isolierschicht 171 zu durchdringen haben, die sich auf der Vorderseitenoberfläche des Halbleitersubstrats 102 befindet, und somit möglicherweise nicht die gleiche Tiefe erreichen wie Implantationsionen des ersten Abschnitts 131 der ersten Dotierungsregion der Schutzstruktur. Die maximale vertikale Tiefe des ersten Abschnitts 141 der Randabschlussdotierungsregion kann sich zum Beispiel auf einen Wert zwischen 2,5 µm und 3,5 µm belaufen. Die maximale vertikale Tiefe des ersten Abschnitts 131 der ersten Dotierungsregion der Schutzstruktur kann sich zum Beispiel auf einen Wert zwischen 3 µm und 4 µm belaufen.
  • In ähnlicher Weise weist der zweite Abschnitt 143 der Randabschlussdotierungsregion eine maximale vertikale Tiefe auf, die kleiner ist als eine maximale vertikale Tiefe des zweiten Abschnitts 133 der ersten Dotierungsregion der Schutzstruktur. Die maximale vertikale Tiefe des zweiten Abschnitts 143 der Randabschlussdotierungsregion kann sich zum Beispiel auf einen Wert zwischen 1 µm und 2 µm belaufen. Die maximale vertikale Tiefe des zweiten Abschnitts 133 der ersten Dotierungsregion der Schutzstruktur kann sich zum Beispiel auf einen Wert zwischen 1,5 µm und 2,5 µm belaufen.
  • Der erste Abschnitt 141 der Randabschlussdotierungsregion und der erste Abschnitt 131 der ersten Dotierungsregion der Schutzstruktur können die gleiche oder eine ähnliche maximale Dotierungskonzentration aufweisen. Zum Beispiel können der erste Abschnitt 141 der Randabschlussdotierungsregion und der erste Abschnitt 131 der ersten Dotierungsregion der Schutzstruktur während eines Tief-Body-Implantationsschritts implantiert werden. Die maximale Dotierungskonzentration des ersten Abschnitts 141 der Randabschlussdotierungsregion und/oder des ersten Abschnitts 131 der ersten Dotierungsregion der Schutzstruktur kann sich zum Beispiel auf einen Wert zwischen 1∗1016 cm-3 und 1∗1018 cm-3 belaufen. Aufgrund des Abschnitts der ersten Isolierschicht 171, der sich über der Randabschlussdotierungsregion befindet, kann die Dotierungskonzentration des ersten Abschnitts 141 der Randabschlussdotierungsregion etwas geringer sein als die Dotierungskonzentration des ersten Abschnitts 131 der ersten Dotierungsregion der Schutzstruktur (z. B. geringer um einen Faktor größer als 1 und kleiner als 100, oder kleiner als 10 oder kleiner als 5).
  • Der zweite Abschnitt 143 der Randabschlussdotierungsregion und der zweite Abschnitt 133 der ersten Dotierungsregion der Schutzstruktur können die gleiche oder eine ähnliche maximale Dotierungskonzentration aufweisen. Zum Beispiel können der zweite Abschnitt 143 der Randabschlussdotierungsregion und der zweite Abschnitt 133 der ersten Dotierungsregion der Schutzstruktur während eines Mittel-Body-Implantationsschritts implantiert werden. Die maximale Dotierungskonzentration des zweiten Abschnitts 143 der Randabschlussdotierungsregion und/oder des zweiten Abschnitts 133 der ersten Dotierungsregion der Schutzstruktur kann sich zum Beispiel auf einen Wert zwischen 8∗1016 cm-3 und 8∗1018 cm-3 belaufen. Aufgrund des Abschnitts der ersten Isolierschicht 171, der sich über der Randabschlussdotierungsregion befindet, kann die Dotierungskonzentration des zweiten Abschnitts 143 der Randabschlussdotierungsregion etwas geringer sein als die Dotierungskonzentration des zweiten Abschnitts 133 der ersten Dotierungsregion der Schutzstruktur (z. B. geringer um einen Faktor, der größer ist als 1 und kleiner als 100, oder kleiner als 10 oder kleiner als 5).
  • Der dritte Abschnitt 135 der ersten Dotierungsregion der Schutzstruktur kann zum Beispiel während eines Oberflächen-Body-Implantationsschritts implementiert werden und kann zum Beispiel eine maximale vertikale Tiefe zwischen 500 nm und 1,5 µm aufweisen. Der Oberflächen-Body-Implantationsschritt kann niedrigere Energien zum Beschleunigen der Implantationsionen aufweisen, derart, dass die Implantationsionen des Oberflächen-Body-Implantationsschritts nur in das Halbleitersubstrat 102 eindringen, wo die Vorderseitenoberfläche des Halbleitersubstrats 102 von der ersten Isolierschicht 171 frei ist. Somit können Implantationsionen des Oberflächen-Body-Implantationsschritts daran gehindert werden, in die Randabschlussdotierungsregion implantiert zu werden, die durch zumindest einen Abschnitt der ersten Isolierschicht 171 bedeckt ist. Eine zusätzliche photolithographische Maske zum Abschirmen der Randabschlussdotierungsregion gegenüber Implantationsionen kann somit gespart werden. Der dritte Abschnitt 135 der ersten Dotierungsregion der Schutzstruktur kann zum Beispiel eine Dotierungskonzentration zwischen 1∗1017 cm-3 und 1∗1019 cm-3 aufweisen. Der dritte Abschnitt 135 der ersten Dotierungsregion der Schutzstruktur befindet sich aufgrund von Diffusion teilweise unter der ersten Isolierschicht 171. Zum Beispiel kann sich der dritte Abschnitt 135 der ersten Dotierungsregion der Schutzstruktur lateral um eine Distanz zwischen 500 nm und 1,5 µm unter der ersten Isolierschicht 171 in den zweiten Abschnitt 143 der Randabschlussdotierungsregion erstrecken.
  • Der Kontaktabschnitt 137 der ersten Dotierungsregion der Schutzstruktur kann während eines zusätzlichen Implantationsschritts implantiert werden und kann zum Beispiel eine maximale Dotierungskonzentration höher als 1∗1019 cm-3 aufweisen. Der Kontaktabschnitt 137 der ersten Dotierungsregion der Schutzstruktur erstreckt sich in den dritten Abschnitt 135 der ersten Dotierungsregion der Schutzstruktur. Der Kontaktabschnitt 137 der ersten Dotierungsregion der Schutzstruktur kann sich zum Beispiel zu einer maximalen Tiefe zwischen 200 nm und 800 nm erstrecken. Der Kontaktabschnitt 137 der ersten Dotierungsregion der Schutzstruktur wird durch eine Verdrahtungsstruktur kontaktiert, die ein laterales Verdrahtungselement 180 und ein vertikales Verdrahtungselement 181 aufweist. Die Verdrahtungsstruktur kann zusätzliche vertikale Verdrahtungselemente aufweisen, um die erste Dotierungsregion der Schutzstruktur mit einem hoch dotierten Abschnitt (in 5 nicht gezeigt) der gemeinsamen Dotierungsregion des Halbleitersubstrats 102 zu verbinden.
  • Der hoch dotierte Abschnitt 154 der gemeinsamen Dotierungsregion, der sich vertikal zumindest von einem Teil der Vorderseitenoberfläche des Halbleitersubstrats 102 zu einem Rückseitenabschnitt 156 der gemeinsamen Dotierungsregion (der sich an einer Rückseite des Halbleitersubstrats 102 befindet) erstreckt, kann eine epitaxiale Schicht aufweisen und kann eine maximale Dotierungskonzentration zwischen 1∗1015 cm-3 und 1∗1017 cm-3 aufweisen. Der Rückseitenabschnitt 156 der gemeinsamen Dotierungsregion kann eine maximale Dotierungskonzentration zwischen 1∗1018 cm-3 und 1∗1021 cm-3 (oder sogar höher als 1∗1021 cm-3) aufweisen.
  • Weitere Einzelheiten und Aspekte sind in Verbindung mit den vor- oder nachstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen erwähnt. Das in 5 gezeigte Ausführungsbeispiel kann ein oder mehrere optionale zusätzliche Merkmale aufweisen, die einem oder mehreren Aspekten entsprechen, die in Verbindung mit dem vorgeschlagenen Konzept oder einem oder mehreren vorstehend (z. B. 1-4) oder nachstehend (z. B. 6-9) beschriebenen Ausführungsbeispielen erwähnt sind.
  • 6 zeigt einen schematischen Querschnitt eines Abschnitts eines Halbleiterbauelements 600. Unter anderem verläuft der Querschnitt durch eine Schutzstruktur, durch einen ersten aktiven Bereich 110, durch einen zweiten aktiven Bereich 120 und durch eine gemeinsame Dotierungsregion eines Halbleitersubstrats 102 des Halbleiterbauelements 600. Das Halbleiterbauelement 600, wie in 6 dargestellt, kann ähnlich sein zu dem Halbleiterbauelement 400 von 4 und/oder zu dem Halbleiterbauelement 500 von 5.
  • 6 zeigt, wie die Schutzstruktur lateral zwischen dem ersten aktiven Bereich 110 und dem zweiten aktiven Bereich 120 des Halbleitersubstrats 102 angeordnet ist. Eine erste Dotierungsregion der Schutzstruktur umfasst einen ersten Abschnitt 131, einen zweiten Abschnitt 133, einen dritten Abschnitt 135 und einen Kontaktabschnitt 137. Eine Verdrahtungsstruktur (ähnlich zu der Verdrahtungsstruktur 134 des Halbleiterbauelements 100, das in 1 dargestellt ist) verbindet elektrisch die erste Dotierungsregion der Schutzstruktur mit einem ersten hoch dotierten Abschnitt 152 und mit einem zweiten hoch dotierten Abschnitt 153 der gemeinsamen Dotierungsregion. Zu diesem Zweck wird der Kontaktabschnitt 137 durch eine Mehrzahl von vertikalen Verdrahtungselementen 181 (z. B. Vias) kontaktiert, die mit einem lateralen Verdrahtungselement 180 (z. B. einer lateralen Metallebene) einer ersten lateralen Verdrahtungsschicht eines Verdrahtungsschichtstapels verbunden sind. Zusätzliche vertikale Verdrahtungselemente erstrecken sich von dem lateralen Verdrahtungselement 180 zu dem ersten hoch dotierten Abschnitt 152 der gemeinsamen Dotierungsregion und erstrecken sich zu dem zweiten hoch dotierten Abschnitt 153 der gemeinsamen Dotierungsregion. Der erste hoch dotierte Abschnitt 152 und der zweite hoch dotierte Abschnitt 153 der gemeinsamen Dotierungsregion befinden sich an der Vorderseitenoberfläche des Halbleitersubstrats 102 und erstrecken sich in einen leicht dotierten Abschnitt 154 der gemeinsamen Dotierungsregion. Der erste hoch dotierte Abschnitt 152 der gemeinsamen Dotierungsregion befindet sich lateral zwischen der ersten Dotierungsregion der Schutzstruktur und dem ersten aktiven Bereich 110. Der zweite hoch dotierte Abschnitt 153 der gemeinsamen Dotierungsregion befindet sich lateral zwischen der ersten Dotierungsregion der Schutzstruktur und dem zweiten aktiven Bereich 120. Der erste hoch dotierte Abschnitt 152 und der zweite hoch dotierte Abschnitt 153 der gemeinsamen Dotierungsregion können zum Beispiel eine maximale Dotierungskonzentration von größer als 1∗1017 cm-3 und kleiner als 1∗1021 cm-3 aufweisen. Ferner können sich der erste hoch dotierte Abschnitt 152 und/oder der zweite hoch dotierte Abschnitt 153 der gemeinsamen Dotierungsregion zum Beispiel zu einer maximalen vertikalen Tiefe von größer als 300 nm und kleiner als 1 µm erstrecken.
  • Bei dem in 6 gezeigten Beispiel erstreckt sich die erste Dotierungsregion der Schutzstruktur zu einer maximalen vertikalen Tiefe ähnlich zu der maximalen vertikalen Tiefe einer ersten Dotierungsregion einer elektrischen Elementstruktur, die sich an dem ersten aktiven Bereich 110 befindet. Die erste Dotierungsregion der elektrischen Elementstruktur, die sich an dem ersten aktiven Bereich 110 befindet, umfasst einen ersten Abschnitt 111 und einen zweiten 113 (ähnlich zu der elektrischen Elementstruktur, die sich an dem ersten aktiven Bereich 110 des in 4 dargestellten Halbleiterbauelements 400 befindet).
  • Ferner umfasst eine elektrische Elementstruktur, die sich an dem zweiten aktiven Bereich 120 befindet, eine erste Dotierungsregion des ersten Leitfähigkeitstyps. Die erste Dotierungsregion der elektrischen Elementstruktur des zweiten aktiven Bereichs 120 umfasst einen ersten Abschnitt 121 und einen zweiten Abschnitt 123. Der zweite Abschnitt 123 der ersten Dotierungsregion der elektrischen Elementstruktur, die sich an dem zweiten aktiven Bereich 120 befindet, erstreckt sich von der Vorderseitenoberfläche des Halbleitersubstrats 102 in den leicht dotierten Abschnitt 154 der gemeinsamen Dotierungsregion. Der erste Abschnitt 121 der ersten Dotierungsregion der elektrischen Elementstruktur, die sich an dem zweiten aktiven Bereich 120 befindet, ist in dem leicht dotierten Abschnitt 154 der gemeinsamen Dotierungsregion vergraben, und ist benachbart zu dem zweiten Abschnitt 123 der ersten Dotierungsregion der elektrischen Elementstruktur, die sich an dem zweiten aktiven Bereich 120 befindet, und ist zumindest teilweise unter dem zweiten Abschnitt 123 der ersten Dotierungsregion der elektrischen Elementstruktur, die sich an dem zweiten aktiven Bereich 120 befindet. Die erste Dotierungsregion der elektrischen Elementstruktur, die sich an dem zweiten aktiven Bereich 120 befindet, erstreckt sich zu einer maximalen vertikalen Tiefe ähnlich zu der maximalen vertikalen Tiefe der ersten Dotierungsregion der Schutzstruktur.
  • Durch Bereitstellen einer ersten Dotierungsregion einer Schutzstruktur, die sich zu einer maximalen vertikalen Tiefe erstreckt, ähnlich der maximalen vertikalen Tiefe einer ersten Dotierungsregion einer elektrischen Elementstruktur, die sich an einem ersten aktiven Bereich 110 befindet, und ähnlich zu der maximalen vertikalen Tiefe einer ersten Dotierungsregion einer elektrischen Elementstruktur, die sich an einem zweiten aktiven Bereich 120 befindet, kann die Schutzstruktur einen verbesserten Kreuzstromschutz zwischen dem ersten aktiven Bereich 110 und dem zweiten aktiven Bereich 120 innerhalb des Halbleitersubstrats 102 bereitstellen und kann parasitäre Minoritätsladungsträger, die von einem aktiven Bereich in Richtung eines Anderen fließen, abfangen.
  • Ferner kann der erste Abschnitt 131 der ersten Dotierungsregion der Schutzstruktur gleichzeitig (z. B. während eines gegenseitigen Implantationsprozessschrittes) mit dem ersten Abschnitt 111 der ersten Dotierungsregion der elektrischen Elementstruktur, die sich an dem ersten aktiven Bereich 110 befindet, gebildet werden und/oder kann gleichzeitig mit dem ersten Abschnitt 121 der ersten Dotierungsregion der elektrischen Elementstruktur, die sich an dem zweiten aktiven Bereich 120 befindet, gebildet werden. Der zweite Abschnitt 133 der ersten Dotierungsregion der Schutzstruktur kann gleichzeitig (z. B. während eines anderen gegenseitigen Implantationsprozessschrittes) mit dem zweiten Abschnitt 113 der ersten Dotierungsregion der elektrischen Elementstruktur, die sich an dem ersten aktiven Bereich 110 befindet, gebildet werden und/oder kann gleichzeitig mit dem zweiten Abschnitt 123 der ersten Dotierungsregion der elektrischen Elementstruktur, die sich an dem zweiten aktiven Bereich 120 befindet, gebildet werden.
  • Weitere Einzelheiten und Aspekte sind in Verbindung mit den vor- oder nachstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen erwähnt. Das in 6 gezeigte Ausführungsbeispiel kann ein oder mehrere optionale zusätzliche Merkmale aufweisen, die einem oder mehreren Aspekten entsprechen, die in Verbindung mit dem vorgeschlagenen Konzept oder einem oder mehreren vorstehend (z. B. 1-5) oder nachstehend (z. B. 7-9) beschriebenen Ausführungsbeispielen erwähnt sind.
  • 7 zeigt eine Draufsicht eines Halbleiterbauelements 700. Das Halbleiterbauelement 700, wie in 7 dargestellt, kann ähnlich sein zu dem Halbleiterbauelement 100 von 1 und/oder zu dem Halbleiterbauelement 300 von 3 und/oder zu einem oder mehreren der Halbleiterbauelemente von 4-6.
  • Ein Halbleitersubstrat 102 des Halbleiterbauelements 700 weist einen ersten aktiven Bereich 110 und einen zweiten aktiven Bereich 120 auf. Eine Randabschlussdotierungsregion umgibt lateral den ersten aktiven Bereich 110 und den zweiten aktiven Bereich 120. Eine erste Dotierungsregion 132 einer Schutzstruktur befindet sich lateral zwischen dem ersten aktiven Bereich 110 und dem zweiten aktiven Bereich 120.
  • Ein erster lateraler Teil 145 der Randabschlussdotierungsregion und die erste Dotierungsregion 132 der Schutzstruktur umgeben lateral den ersten aktiven Bereich 110 des Halbleitersubstrats 102. Ein zweiter lateraler Teil 147 der Randabschlussdotierungsregion und die erste Dotierungsregion 132 der Schutzstruktur umgeben lateral den zweiten aktiven Bereich 120 des Halbleitersubstrats 102.
  • Zu diesem Zweck ist die Randabschlussdotierungsregion in Form einer Schleife, die den ersten aktiven Bereich 110 und den zweiten aktiven Bereich 120 lateral umgibt. Ein erstes Ende der ersten Dotierungsregion 132 der Schutzstruktur ist in direktem lateralem Kontakt mit der Randabschlussdotierungsregion an einer ersten Stelle 148 auf der Randabschlussdotierungsregion, um eine erste resistive Verbindung zwischen der ersten Dotierungsregion 132 der Schutzstruktur und der Randabschlussdotierungsregion bereitzustellen. Ein zweites Ende der ersten Dotierungsregion 132 der Schutzstruktur ist in direktem lateralem Kontakt mit der Randabschlussdotierungsregion an einer zweiten unterschiedlichen Stelle 149 auf der Randabschlussdotierungsregion, um eine zweite resistive Verbindung zwischen der ersten Dotierungsregion 132 der Schutzstruktur und der Randabschlussdotierungsregion bereitzustellen.
  • Durch Verbinden der ersten Dotierungsregion der Schutzstruktur durch eine resistive Verbindung (z. B. durch einen direkten lateralen Kontakt) mit der Randabschlussdotierungsregion an zumindest zwei Enden (z. B. an beiden Enden) der ersten Dotierungsregion 132 der Schutzstruktur kann ein verbesserter Kreuzstromschutz zwischen dem ersten aktiven Bereich 110 und dem zweiten aktiven Bereich 120 innerhalb des Halbleitersubstrats 102 bereitgestellt werden. Auf diese Weise können parasitäre Minoritätsladungsträger daran gehindert werden, um die Schutzstruktur an den Enden der ersten Dotierungsregion der Schutzstruktur von einem aktiven Bereich zu dem anderen aktiven Bereich zu fließen. Parasitäre Minoritätsladungsträger sind möglicherweise nicht in der Lage, weiter durch die Randabschlussdotierungsregion zu fließen, können aber von der Randabschlussdotierungsregion abgefangen werden und mit Ladungsträgern von entgegengesetzter Polarität rekombinieren, wie oben beschrieben.
  • Zumindest einer von dem ersten lateralen Teil 145 der Randabschlussdotierungsregion und dem zweiten lateralen Teil 147 der Randabschlussdotierungsregion kann einen ersten Abschnitt und einen zweiten Abschnitt aufweisen, ähnlich zu dem ersten Abschnitt und dem zweiten Abschnitt der Randabschlussdotierungsregion des Halbleiterbauelements 400 von 4 und/oder ähnlich zu dem ersten Abschnitt und dem zweiten Abschnitt der Randabschlussdotierungsregion des Halbleiterbauelements 500 von 5. Optional kann die Randabschlussdotierungsregion des Halbleiterbauelements 700 zusätzliche Abschnitte umfassen, die unterschiedliche Dotierungskonzentrationen aufweisen und sich zu unterschiedlichen vertikalen Distanzen innerhalb des Halbleitersubstrats 102 erstrecken. Ferner kann zumindest einer von dem ersten lateralen Teil 145 der Randabschlussdotierungsregion und dem zweiten lateralen Teil 147 der Randabschlussdotierungsregion innerhalb des Halbleitersubstrats 102 vergraben sein.
  • Weitere Einzelheiten und Aspekte sind in Verbindung mit den vor- oder nachstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen erwähnt. Das in 7 gezeigte Ausführungsbeispiel kann ein oder mehrere optionale zusätzliche Merkmale aufweisen, die einem oder mehreren Aspekten entsprechen, die in Verbindung mit dem vorgeschlagenen Konzept oder einem oder mehreren vorstehend (z. B. 1-6) oder nachstehend (z. B. 8-9) beschriebenen Beispielen erwähnt sind.
  • 8 zeigt eine Draufsicht eines Halbleiterbauelements 800, das eine Schutzstruktur 130 und eine Randabschlussdotierungsregion 140 umfasst. Das Halbleiterbauelement 800, wie in 8 dargestellt, kann ähnlich sein zu dem Halbleiterbauelement 100 von 1 und/oder zu dem Halbleiterbauelement 700 von 7.
  • Die Schutzstruktur 130 befindet sich lateral zwischen einem ersten aktiven Bereich 110 und einem zweiten aktiven Bereich 120 eins Halbleitersubstrats 102 des Halbleiterbauelements 800. Eine erste Dotierungsregion der Schutzstruktur kontaktiert die Randabschlussdotierungsregion 140 an einem ersten Ende der ersten Dotierungsregion der Schutzstruktur und an einem zweiten Ende der ersten Dotierungsregion der Schutzstruktur, ähnlich zu der ersten Dotierungsregion der Schutzstruktur des Halbleiterbauelements 700 von 7. Die Randabschlussdotierungsregion 140 umgibt lateral den ersten aktiven Bereich 110 und den zweiten aktiven Bereich 120 des Halbleitersubstrats 102 des Halbleiterbauelements 800.
  • Ein hoch dotierter Abschnitt einer gemeinsamen Dotierungsregion des Halbleitersubstrats 102 kann sich lateral erstrecken parallel zu der ersten Dotierungsregion der Schutzstruktur, und kann sich optional lateral erstrecken parallel zu der Randabschlussdotierungsregion 140 erstrecken. Auf diese Weise kann die erste Dotierungsregion der Schutzstruktur mit dem hoch dotierten Abschnitt der gemeinsamen Dotierungsregion durch eine Verdrahtungsstruktur an Positionen verbunden sein, die sich lateral zwischen dem ersten aktiven Bereich 110 und dem zweiten aktiven Bereich 120 befinden. Zusätzlich kann die Randabschlussdotierungsregion 140 durch die gleiche Verdrahtungsstruktur (die die erste Dotierungsregion der Schutzstruktur mit dem hoch dotierten Abschnitt der gemeinsamen Dotierungsregion verbindet) und/oder durch zusätzliche Verdrahtungsstrukturen an einer Mehrzahl von Positionen, die den ersten aktiven Bereich 110 und den zweiten aktiven Bereich 120 lateral umgeben, verbunden sein. Dies kann einen verbesserten Kreuzstromschutz des ersten aktiven Bereichs 110 und des zweiten aktiven Bereichs 120 innerhalb des Halbleitersubstrats 102 bereitstellen.
  • Weitere Einzelheiten und Aspekte sind in Verbindung mit den vor- oder nachstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen erwähnt. Das in 8 gezeigte Ausführungsbeispiel kann ein oder mehrere optionale zusätzliche Merkmale aufweisen, die einem oder mehreren Aspekten entsprechen, die in Verbindung mit dem vorgeschlagenen Konzept oder einem oder mehreren vorstehend (z. B. 1-7) oder nachstehend (z. B. 9) beschriebenen Ausführungsbeispielen erwähnt sind.
  • 9 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens (900) zum Bilden eines Halbleiterbauelements. Das Verfahren (900) umfasst ein Bilden (910) einer Randabschlussdotierungsregion, die einen ersten aktiven Bereich eines Halbleitersubstrats des Halbleiterbauelements und einen zweiten aktiven Bereich des Halbleitersubstrats des Halbleiterbauelements lateral umgibt, und ein Bilden einer ersten Dotierungsregion einer Schutzstruktur, die sich an einer Vorderseitenoberfläche des Halbleitersubstrats befindet. Ferner umfasst das Verfahren (900) ein Bilden (920) einer Verdrahtungsstruktur der Schutzstruktur. Die Verdrahtungsstruktur der Schutzstruktur verbindet elektrisch die erste Dotierungsregion der Schutzstruktur mit einem hoch dotierten Abschnitt einer gemeinsamen Dotierungsregion. Die gemeinsame Dotierungsregion erstreckt sich von einer Rückseitenoberfläche des Halbleitersubstrats zu zumindest einem Teil der Vorderseitenoberfläche des Halbleitersubstrats in Kontakt mit der Verdrahtungsstruktur der Schutzstruktur. Die Schutzstruktur befindet sich lateral zwischen dem ersten aktiven Bereich und dem zweiten aktiven Bereich. Die Randabschlussdotierungsregion und die erste Dotierungsregion der Schutzstruktur weisen einen ersten Leitfähigkeitstyp auf. Die gemeinsame Dotierungsregion weist einen zweiten Leitfähigkeitstyp auf. Eine resistive Verbindung existiert zwischen der Randabschlussdotierungsregion und der ersten Dotierungsregion der Schutzstruktur zumindest während des Auftritts von Rückwärtsbetriebszuständen des Halbleiterbauelements.
  • Das Bilden der Randabschlussdotierungsregion und das Bilden der ersten Dotierungsregion der Schutzstruktur können ein Implantieren von Dotierstoffen (z. B. Aluminiumionen oder Borionen) in das Halbleitersubstrat umfassen. Die Randabschlussdotierungsregion und die erste Dotierungsregion der Schutzstruktur können zum Beispiel während eines gegenseitigen Implantationsprozesses gebildet werden.
  • Durch Implementieren einer Schutzstruktur, die mit einer Randabschlussdotierungsregion eines Halbleitersubstrats eines Halbleiterbauelements zumindest während des Auftritts von Rückwärtsbetriebszuständen des Halbleiterbauelements resistiv verbunden ist, kann ein verbesserter Kreuzstromschutz zwischen einem ersten aktiven Bereich und einem zweiten aktiven Bereich eines Halbleitersubstrats des Halbleiterbauelements innerhalb des Halbleitersubstrats bereitgestellt werden. Somit kann das Halbleiterbauelement zuverlässiger betrieben werden.
  • Weitere Einzelheiten und Aspekte sind in Verbindung mit den vor- oder nachstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen erwähnt. Das in 9 gezeigte Ausführungsbeispiel kann ein oder mehrere optionale zusätzliche Merkmale aufweisen, die einem oder mehreren Aspekten entsprechen, die in Verbindung mit dem vorgeschlagenen Konzept oder einem oder mehreren vorstehend (z. B. 1-8) beschriebenen Ausführungsbeispielen erwähnt sind.
  • Einige Ausführungsbeispiele beziehen sich auf einen kombinierten Dichtungsring und eine Parasitäre-Unterdrückung-Schutzstruktur-Ring-Konstruktion (z. B. eine Limes-Struktur).
  • Zum Beispiel können intelligente Technologien ein vertikales Leistungsbauelement, z. B. einen Leistungs-DMOS (z. B. einen doppelt diffundierten Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor), und zumindest eine Logik-Wanne umfassen. Wenn das Leistungsbauelement zum Beispiel in Rückwärtsrichtung vorgespannt wird, kann das Substrat an einem negativen Potential sein, aber die Vorderoberfläche des Leistungsbauelements und die Logik-Wanne können beide etwa 0 V sein. Dies kann verursachen, dass ein Strom durch diese beiden in das Substrat fließt. Es der Logik-Wanne zu ermöglichen, auf diese Weise in Vorwärtsrichtung vorzuspannen, kann jedoch ihre Funktionalität stören.
  • Die Logik-Wanne kann nahe dem Substratpotential geschaltet werden, immer wenn das Substrat rückwärts vorgespannt ist. Jedoch kann dies nur teilweise effektiv sein, weil ein Prozentsatz dieses Minoritätsträgerstroms immer noch aus dem Leistungsbauelement heraus und in die Logik-Wanne durch einen lateralen parasitären pnp-Bipolartransistor (oder einen lateralen parasitären npn-Bipolartransistor) fließen kann. Dieser laterale parasitäre Strom kann durch die Schutzringkonstruktion unterdrückt werden.
  • Ferner bezieht sich die vorliegende Offenbarung auf eine raumeffizientere Schutzringkonstruktion (z. B. eine raumeffizientere Schutzstruktur). Der aktive Teil (z. B. der erste aktive Bereich und der zweite aktive Bereich) des Halbleiterchips kann von einem Dichtungsring (z. B. einer Randabschlussdotierungsregion) umgeben werden und diesem Dichtungsring kann eine Schutzringkonstruktionsfunktionalität (z. B. eine Schutzstrukturfunktionalität und somit eine Kreuzstromschutzfunktionalität) gegeben sein. Dies kann effektiv sein beim Kombinieren mit intelligenten Technologien, die den Chipbereich durch eine reduzierte Wannenzählung minimieren können.
  • Intelligente Technologien können einen vertikalen DMOS kombinieren, in dem der DMOS-Drain das Wafersubstrat mit Logik sein kann. Es ist möglicherweise erforderlich, dass diese Technologien zum Beispiel mit einem negativ vorgespannten Substrat in Bezug auf die Source- und Logik-Wannen funktionieren. Dies kann jedoch die Logik-Wanne in Vorwärtsrichtung vorspannen, was eine korrekte Funktionalität der Logik verhindert.
  • Dies kann teilweise durch ein Schalten der Logik-Wanne(n) nahe an dem Substratpotential während dieses Modus (z. B. während des Auftritts von Rückwärtsbetriebszuständen des Halbleiterbauelements) überwunden werden. Es kann jedoch immer noch einen parasitären pnp-Bipolartransistor (oder einen parasitären npn-Bipolartransistor) zwischen dem DMOS und Logik-Wannen geben, der ausreichend Minoritätsstrom in die Logik-Wanne injizieren kann, um ihre Funktionalität zu stören oder zu verhindern.
  • Eine Protektionsstruktur (z. B. eine Schutzstruktur) um empfindliche Logik-Wannen herum kann diesen parasitären pnp-Bipolartransistor (oder den parasitären npn-Bipolartransistor) unterdrücken. Eine p-Diffusion (z. B. eine erste Dotierungsregion einer Schutzstruktur und/oder eine Randabschlussdotierungsregion) kann empfindliche Logik-Wannen umgeben und kann die Minoritätsträger, die von den DMOS-in Rückwärtsrichtung vorgespannten Wannen injiziert werden, abfangen, die ansonsten zu der Logik-Wanne wandern würden. Diese p-Diffusion kann mit einer benachbarten n-plus-Diffusion (z. B. einem hoch dotierten Abschnitt einer gemeinsamen Dotierungsregion) mit einem Metall-Kurzschluss (z. B. einer Verdrahtungsstruktur) verbunden sein, sodass dieser Minoritätsstrom in einen Majoritätsträgerstrom umgewandelt werden kann, der möglicherweise nicht in der Lage ist, die geschützte Logik-Wanne zu betreten, und kann stattdessen durch das Substrat wandern.
  • Bei einigen Beispielen kann die Logik in eine große Anzahl von Wannen (manchmal eine Wanne pro Bauelement) unterteilt sein, zwischen denen das Substratpotential die vordere Siliziumoberfläche erreichen kann. Dies kann die Implementierung einer Schutzringkonstruktion (z. B. einer Schutzstruktur), die zum Beispiel eine pnp-Unterdrückungsstruktur aufweist, unterstützen. So können bei diesen Technologien empfindliche Logik-Bereiche mit einer Schutzringkonstruktion, z. B. einer pnp-Unterdrückung-Protektion, umgeben werden.
  • Bei einigen Beispielen kann die gesamte Logik in einer einzelnen Wanne, oder in einer kleinen Anzahl von Wannen, enthalten sein, um den Chipbereich zu minimieren. Zum Beispiel kann die gesamte Logik innerhalb einer einzelnen Wanne sein (wobei die einzelne Wanne zum Beispiel in einem zweiten aktiven Bereich des Halbleitersubstrats enthalten ist), während das DMOS in einer anderen Wanne sein kann (wobei die DMOS-Wanne zum Beispiel in einem ersten aktiven Bereich des Halbleitersubstrats enthalten ist). Für diese Reduziert-Wannen-Zählung-Technologien wird die pnp-Unterdrückungsstruktur (z. B. die Schutzstruktur) möglicherweise nicht um eine empfindliche Logik platziert, weil das erforderliche Substratpotential möglicherweise auf der oberen Siliziumoberfläche (z. B. an der Vorderseitenoberfläche des Halbleitersubstrats) zwischen Bauelementen nicht verfügbar ist. Eine mögliche Option kann sein, die pnp-Unterdrückungsstruktur (z. B. die Schutzstruktur) zwischen den DMOS und Logik-Wannen zu platzieren. Um einen parasitären pnp-Strom daran zu hindern, um die pnp-Unterdrückungsstruktur (z. B. die Schutzstruktur) zum Beispiel an der Chipkante durch den Dichtungsring (z. B. die Randabschlussdotierungsregion) zu laufen, kann der Dichtungsring mit einer Schutzstrukturfunktionalität bereitgestellt sein, sodass der parasitäre Strom zum Beispiel daran gehindert werden kann, diese Strecke zu verwenden.
  • Wenn das Halbleiterbauelement sehr wenige Logik-Wannen aufweist, ist es möglicherweise nicht länger möglich, nur empfindliche Schaltungen innerhalb der Logik mit einer Schutzstruktur einzuschließen. Für ein Halbleiterbauelement, das nur eine Logik-Wanne aufweist, würde zum Beispiel ein ganzes oder weitgehendes Umgeben der Logik-Wanne mit einer Schutzstruktur erheblichen Siliziumbereich verbrauchen (wenn die Schutzstruktur zum Beispiel 30 µm breit ist, ist es erforderlich, dass der Chip um 60 µm breiter ist).
  • Gemäß zumindest einigen Beispielen der vorliegenden Offenbarung kann die Schutzstruktur nur zwischen dem DMOS und Logik-Wannen positioniert sein. Dies ist möglicherweise mit anderen Halbleiterbauelementen nicht machbar, weil der parasitäre Strom von dem DMOS zu der Logik-Wanne fließen würde, indem er um die Schutzstruktur wandert, was entweder direkt oder durch Auslösen von parasitären Bauelementen Schaltungsfunktionsstörungen verursacht.
  • Gemäß einem Beispiel kann der aktive Teil des Chips (z. B. der erste aktive Bereich und der zweite aktive Bereich des in dem Chip enthaltenen Halbleitersubstrats) durch einen Dichtungsring (z. B. eine Randabschlussdotierungsregion) umgeben sein. Der Dichtungsring kann zum Beispiel Oxidrisse vermeiden, die in den aktiven Teil des Chips von dem Chiprand (z. B. von Vereinzelungsrändern) eindringen. Risse können an dem Chiprand auftreten, weil sie durch die Chiptrennungstechnik, z. B. Wafersägen, verursacht werden können. So kann der Dichtungsring den aktiven Teil des Chips vor Beschädigungen während des Trennverfahrens schützen.
  • Weil der Dichtungsring Oxidrisse aufweisen kann, kann er elektrisch inaktiv sein, weil ein Riss einen Siliziumübergang undicht machen kann. Im Fall einer Schutzstruktur kann die p-Region (z. B. die erste Dotierungsregion der Schutzstruktur) mit der umgebenden n-Silizium-Region (z. B. dem hoch dotierten Abschnitt der gemeinsamen Dotierungsregion) via Metall in der Schutzstruktur bereits elektrisch kurzgeschlossen (z. B. resistiv mit derselben verbunden) sein, sodass ein elektrischer Kurzschluss über den Übergang hinweg bereits existieren kann.
  • Gemäß zumindest einigen Beispiele der vorliegenden Offenbarung kann der Dichtungsring zusätzlich elektrisch aktiv gemacht werden, indem ihm eine Schutzstrukturfähigkeit verliehen wird. Zum Beispiel kann der Dichtungsring mit der Schutzstruktur (z. B. mit der ersten Dotierungsregion der Schutzstruktur) durch Verbinden existierender Diffusionen elektrisch verbunden werden. Dies kann parasitären Strom unterdrücken, der innerhalb des Dichtungsrings fließt. Zum Beispiel kann ein Dichtungsring, der mit der Schutzstruktur elektrisch verbunden ist, die Anzahl von parasitären Minoritätsladungsträgern, die zwischen dem ersten aktiven Bereich und dem zweiten aktiven Bereich des Halbleiterbauelements fließen, zusätzlich um einen Faktor größer als 10 (oder größer als 100 oder sogar größer als 1000) reduzieren. Somit kann eine Verbesserung von mehreren Größenordnungen des unterdrückten parasitären Stroms, der in die Logik-Wanne eintritt, erreicht werden, wenn ein aktiver Dichtungsring in dem Halbleitersubstrat enthalten ist, z. B. wenn der Dichtungsring mit der Schutzstruktur elektrisch verbunden ist.
  • Bei Reduziert-Wannen-Zählung-Technologien kann die parasitäre Unterdrückungsstruktur (z. B. die Schutzstruktur) direkt über den Chip platziert werden. Zum Beispiel können einige Halbleiterbauelemente eine Logik-Wanne und eine DMOS-Wanne umfassen. Um den parasitären Strom daran zu hindern, um die Schutzstruktur zu wandern, kann die Mitte der Schutzstruktur (z. B. die erste Dotierungsregion der Schutzstruktur), die in Form eines p-dotierten Streifens ist, mit dem Dichtungsring (z. B. mit der Randabschlussdotierungsregion) verbunden sein, der auch einen p-dotierten Streifen aufweisen kann. Zusätzlich können die Logik- und DMOS-Wannen mit einem n-plus-Kanal-Stopp (z. B. dem hoch dotierten Abschnitt der gemeinsamen Dotierungsregion) terminiert werden, der sich als die n-Verbindung zu der Schutzstruktur verdoppeln kann.
  • Die elektrische Verbindung (z. B. die resistive Verbindung zwischen der ersten Dotierungsregion der Schutzstruktur und dem Dichtungsring) kann ermöglichen, dass der Dichtungsring parasitären Strom sammelt und ihn zu der Schutzstruktur zum Eliminieren transportiert. Dies kann verhindern, dass der parasitäre Strom um die Schutzstruktur durch den Dichtungsring wandert.
  • Zum Beispiel kann ein Dichtungsring (z. B. eine Randabschlussdotierungsregion) mit einer Schutzstruktur (z. B. einer ersten Dotierungsregion der Schutzstruktur) durch Verbinden der Diffusionen (z. B. der Diffusion der Randabschlussdotierungsregion mit der Diffusion der ersten Dotierungsregion der Schutzstruktur) elektrisch verbunden sein, sodass der Dichtungsring parasitäre Ströme unterdrücken kann.
  • Ausführungsbeispiele können weiterhin ein Computerprogramm mit einem Programmcode zum Durchführen eines der obigen Verfahren bereitstellen, wenn das Computerprogramm auf einem Computer oder Prozessor ausgeführt wird. Ein Fachmann würde leicht erkennen, dass Schritte verschiedener oben beschriebener Verfahren durch programmierte Computer durchgeführt werden können. Hierbei sollen einige Ausführungsbeispiele auch Programmspeichervorrichtungen, z. B. Digitaldatenspeichermedien, abdecken, die maschinen- oder computerlesbar sind und maschinenausführbare oder computerausführbare Programme von Anweisungen codieren, wobei die Anweisungen einige oder alle der Schritte der oben beschriebenen Verfahren durchführen. Die Programmspeichervorrichtungen können z B. Digitalspeicher, magnetische Speichermedien wie beispielsweise Magnetplatten und Magnetbänder, Festplattenlaufwerke oder optisch lesbare Digitaldatenspeichermedien sein. Auch sollen weitere Ausführungsbeispiele Computer programmiert zum Durchführen der Schritte der oben beschriebenen Verfahren oder (feld-) programmierbare Logik-Arrays ((F)PLA = (Field) Programmable Logic Arrays) oder (feld-) programmierbare Gate-Arrays ((F)PGA = (Field) Programmable Gate Arrays) programmiert zum Durchführen der Schritte der oben beschriebenen Verfahren abdecken.
  • Die Beschreibung und Zeichnungen stellen nur die Grundsätze der Offenbarung dar. Es versteht sich daher, dass der Fachmann verschiedene Anordnungen ableiten kann, die, obwohl sie nicht ausdrücklich hier beschrieben oder gezeigt sind, die Grundsätze der Offenbarung verkörpern und in ihrem Sinn und Schutzbereich enthalten sind. Weiterhin sollen alle hier aufgeführten Beispiele ausdrücklich nur Lehrzwecken dienen, um den Leser beim Verständnis der Grundsätze der Offenbarung und der durch den (die) Erfinder beigetragenen Konzepte zur Weiterentwicklung der Technik zu unterstützen, und sollen als ohne Begrenzung solcher besonders aufgeführten Beispiele und Bedingungen dienend aufgefasst werden. Weiterhin sollen alle hiesigen Aussagen über Grundsätze, Aspekte und Ausführungsbeispiele der Offenbarung wie auch bestimmte Beispiele derselben deren Entsprechungen umfassen.
  • Der Fachmann sollte verstehen, dass alle hiesigen Blockschaltbilder konzeptmäßige Ansichten beispielhafter Schaltungen darstellen, die die Grundsätze der Offenbarung verkörpern. Auf ähnliche Weise versteht es sich, dass alle Ablaufdiagramme, Flussdiagramme, Zustandsübergangsdiagramme, Pseudocode und dergleichen verschiedene Prozesse darstellen, die im Wesentlichen in computerlesbarem Medium dargestellt und so durch einen Computer oder Prozessor ausgeführt werden können, ungeachtet dessen, ob ein solcher Computer oder Prozessor ausdrücklich dargestellt ist.
  • Es ist weiterhin zu beachten, dass in der Beschreibung oder in den Ansprüchen offenbarte Verfahren durch eine Vorrichtung mit Mitteln zum Durchführen jedes der jeweiligen Schritte dieser Verfahren implementiert sein können.
  • Weiterhin versteht es sich, dass die Offenbarung von mehreren, in der Beschreibung oder den Ansprüchen offenbarten Schritten oder Funktionen nicht als in der bestimmten Reihenfolge befindlich ausgelegt werden sollte. Durch die Offenbarung von mehreren Schritten oder Funktionen werden diese daher nicht auf eine bestimmte Reihenfolge begrenzt, es sei denn, dass diese Schritte oder Funktionen aus technischen Gründen nicht austauschbar sind. Weiterhin kann bei einigen Ausführungsbeispielen ein einzelner Schritt mehrere Teilschritte einschließen oder in diese unterteilt werden. Solche Teilschritte können eingeschlossen sein und Teil der Offenbarung dieses Einzelschritts sein, sofern sie nicht ausdrücklich ausgeschlossen sind.

Claims (20)

  1. Ein Halbleiterbauelement (100, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800), umfassend: eine Schutzstruktur, die sich lateral zwischen einem ersten aktiven Bereich (110) eines Halbleitersubstrats (102) des Halbleiterbauelements und einem zweiten aktiven Bereich (120) des Halbleitersubstrats (102) befindet, wobei die Schutzstruktur eine erste Dotierungsregion (132), die sich an einer Vorderseitenoberfläche des Halbleitersubstrats (102) befindet, und eine Verdrahtungsstruktur (134), die die erste Dotierungsregion (132) der Schutzstruktur mit einem hoch dotierten Abschnitt (152) einer gemeinsamen Dotierungsregion elektrisch verbindet, umfasst, wobei sich die gemeinsame Dotierungsregion von einer Rückseitenoberfläche des Halbleitersubstrats (102) zu zumindest einem Teil der Vorderseitenoberfläche des Halbleitersubstrats (102) in Kontakt mit der Verdrahtungsstruktur (134) der Schutzstruktur erstreckt; und eine Randabschlussdotierungsregion (140), die den ersten aktiven Bereich (110) und den zweiten aktiven Bereich (120) lateral umgibt, wobei die Randabschlussdotierungsregion (140) und die erste Dotierungsregion (132) der Schutzstruktur einen ersten Leitfähigkeitstyp aufweisen und die gemeinsame Dotierungsregion einen zweiten Leitfähigkeitstyp aufweist, wobei eine resistive Verbindung (142) zwischen der Randabschlussdotierungsregion (140) und der ersten Dotierungsregion (132) der Schutzstruktur zumindest während des Auftritts von Rückwärtsbetriebszuständen des Halbleiterbauelements existiert.
  2. Das Halbleiterbauelement gemäß Anspruch 1, wobei die erste Dotierungsregion (132) der Schutzstruktur mit der Randabschlussdotierungsregion (140) in Kontakt ist, sodass die erste Dotierungsregion (132) der Schutzstruktur und die Randabschlussdotierungsregion (140) kurzgeschlossen sind.
  3. Das Halbleiterbauelement gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei ein lateraler Teil (145) der Randabschlussdotierungsregion (140) und die erste Dotierungsregion (132) der Schutzstruktur den ersten aktiven Bereich (110) lateral umgeben.
  4. Das Halbleiterbauelement gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei die resistive Verbindung (142) während eines jeglichen Betriebszustands des Halbleiterbauelements existiert.
  5. Das Halbleiterbauelement gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei der hoch dotierte Abschnitt (152) der gemeinsamen Dotierungsregion zumindest einen von dem ersten aktiven Bereich (110) und dem zweiten aktiven Bereich (120) lateral umgibt.
  6. Das Halbleiterbauelement gemäß einem der vorherigen Ansprüche, ferner umfassend einen Verdrahtungsschichtstapel, der sich auf dem Halbleitersubstrat (102) befindet, wobei sich ein vertikaler Spalt (146) von einer Oberfläche des Verdrahtungsschichtstapels zumindest zu einem Abschnitt einer Vor-Metall-Isolierschicht, die sich über der Randabschlussdotierungsregion (140) befindet, oder zu einer Oberfläche des Halbleitersubstrats erstreckt.
  7. Das Halbleiterbauelement gemäß einem der vorherigen Ansprüche, ferner umfassend einen Verdrahtungsschichtstapel, der sich auf dem Halbleitersubstrat (102) befindet, wobei der Verdrahtungsschichtstapel ohne Metallverdrahtungsstrukturen über der Randabschlussdotierungsregion (140) implementiert ist.
  8. Das Halbleiterbauelement gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei eine Breite der ersten Dotierungsregion (132) der Schutzstruktur größer ist als 5 µm und geringer als 50 µm.
  9. Das Halbleiterbauelement gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei eine Breite der Randabschlussdotierungsregion (140) größer ist als 500 nm und geringer als 10 µm.
  10. Das Halbleiterbauelement gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei eine maximale vertikale Abmessung der ersten Dotierungsregion (132) der Schutzstruktur größer ist als 200 nm und kleiner als 10 µm.
  11. Das Halbleiterbauelement gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei eine maximale vertikale Abmessung der Randabschlussdotierungsregion (140) höchstens gleich der maximalen vertikalen Abmessung der ersten Dotierungsregion (132) der Schutzstruktur ist.
  12. Das Halbleiterbauelement gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei eine maximale Dotierungskonzentration der ersten Dotierungsregion (132) der Schutzstruktur im Wesentlichen gleich einer maximalen Dotierungskonzentration der Randabschlussdotierungsregion (140) ist.
  13. Das Halbleiterbauelement gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei sich zumindest eine elektrische Elementstruktur an dem ersten aktiven Bereich (110) befindet, wobei die elektrische Elementstruktur des ersten aktiven Bereichs (110) eine erste Dotierungsregion (112) des ersten Leitfähigkeitstyps benachbart zu der gemeinsamen Dotierungsregion aufweist, wobei während des Auftritts von Rückwärtsbetriebszuständen des Halbleiterbauelements ein p-n-Übergang zwischen der ersten Dotierungsregion (112) der elektrischen Elementstruktur des ersten aktiven Bereichs (110) und der gemeinsamen Dotierungsregion in Vorwärtsrichtung vorgespannt ist.
  14. Das Halbleiterbauelement gemäß Anspruch 13, wobei die erste Dotierungsregion (112) der elektrischen Elementstruktur des ersten aktiven Bereichs eine Body-Region von zumindest einer Transistorzelle der elektrischen Elementstruktur ist.
  15. Das Halbleiterbauelement gemäß Anspruch 13 oder 14, wobei die elektrische Elementstruktur eine Sperrspannung von höher als 10 V aufweist.
  16. Das Halbleiterbauelement gemäß einem der Ansprüche 13 bis 15, wobei der zweite aktive Bereich (120) eine Wannen-Dotierungsregion (122) des ersten Leitfähigkeitstyps aufweist, wobei sich Dotierungsregionen von elektrischen Elementen einer Steuerschaltung an der Wannen-Dotierungsregion (122) des zweiten aktiven Bereichs (120) befinden.
  17. Das Halbleiterbauelement gemäß Anspruch 16, wobei die Steuerschaltung ausgebildet ist zum Bereitstellen einer Gate-Spannung für die elektrische Elementstruktur des ersten aktiven Bereichs (110).
  18. Das Halbleiterbauelement gemäß Anspruch 17, wobei das Halbleiterbauelement ausgebildet ist zum Anpassen des elektrischen Potentials der Wannen-Dotierungsregion (122) des zweiten aktiven Bereichs (120) basierend auf dem elektrischen Potential der gemeinsamen Dotierungsregion an der Rückseite des Halbleitersubstrats (102).
  19. Das Halbleiterbauelement gemäß Anspruch 1, wobei die erste Dotierungsregion (132) der Schutzstruktur von der Randabschlussdotierungsregion (140) lateral getrennt ist, wobei eine minimale laterale Distanz zwischen der ersten Dotierungsregion (132) der Schutzstruktur und der Randabschlussdotierungsregion (140) geringer als 50 nm ist.
  20. Ein Verfahren (900) zum Bilden eines Halbleiterbauelements, umfassend: Bilden (910) einer Randabschlussdotierungsregion, die einen ersten aktiven Bereich eines Halbleitersubstrats des Halbleiterbauelements und einen zweiten aktiven Bereich des Halbleitersubstrats des Halbleiterbauelements lateral umgibt, und ein Bilden einer ersten Dotierungsregion einer Schutzstruktur, die sich an einer Vorderseitenoberfläche des Halbleitersubstrats befindet; und Bilden (920) einer Verdrahtungsstruktur der Schutzstruktur, die die erste Dotierungsregion der Schutzstruktur mit einem hoch dotierten Abschnitt einer gemeinsamen Dotierungsregion elektrisch verbindet, wobei sich die gemeinsame Dotierungsregion von einer Rückseitenoberfläche des Halbleitersubstrats zu zumindest einem Teil der Vorderseitenoberfläche des Halbleitersubstrats in Kontakt mit der Verdrahtungsstruktur der Schutzstruktur erstreckt, wobei sich die Schutzstruktur lateral zwischen dem ersten aktiven Bereich und dem zweiten aktiven Bereich befindet, wobei die Randabschlussdotierungsregion und die erste Dotierungsregion der Schutzstruktur einen ersten Leitfähigkeitstyp aufweisen und die gemeinsame Dotierungsregion einen zweiten Leitfähigkeitstyp aufweist, wobei eine resistive Verbindung zwischen der Randabschlussdotierungsregion und der ersten Dotierungsregion der Schutzstruktur zumindest während des Auftritts von Rückwärtsbetriebszuständen des Halbleiterbauelements existiert.
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