DE102005041322A1 - Trench transistor structure, with a field electrode array in the trenches, has a potential fixed for the field electrodes through semiconductor zones - Google Patents
Trench transistor structure, with a field electrode array in the trenches, has a potential fixed for the field electrodes through semiconductor zones Download PDFInfo
- Publication number
- DE102005041322A1 DE102005041322A1 DE102005041322A DE102005041322A DE102005041322A1 DE 102005041322 A1 DE102005041322 A1 DE 102005041322A1 DE 102005041322 A DE102005041322 A DE 102005041322A DE 102005041322 A DE102005041322 A DE 102005041322A DE 102005041322 A1 DE102005041322 A1 DE 102005041322A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- transistor
- field
- semiconductor
- zone
- adjacent
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 242
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 claims description 18
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims description 15
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims description 13
- 210000000746 body region Anatomy 0.000 claims description 11
- 238000002955 isolation Methods 0.000 claims description 10
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 10
- 238000009413 insulation Methods 0.000 claims description 9
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 5
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229920005591 polysilicon Polymers 0.000 claims description 5
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 claims description 4
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 20
- 239000002800 charge carrier Substances 0.000 description 10
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 8
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 5
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 5
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 5
- 238000001465 metallisation Methods 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 2
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 208000012868 Overgrowth Diseases 0.000 description 1
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 230000005669 field effect Effects 0.000 description 1
- 230000008014 freezing Effects 0.000 description 1
- 238000007710 freezing Methods 0.000 description 1
- 238000002513 implantation Methods 0.000 description 1
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 238000005468 ion implantation Methods 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
- H01L29/76—Unipolar devices, e.g. field effect transistors
- H01L29/772—Field effect transistors
- H01L29/78—Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
- H01L29/7801—DMOS transistors, i.e. MISFETs with a channel accommodating body or base region adjoining a drain drift region
- H01L29/7802—Vertical DMOS transistors, i.e. VDMOS transistors
- H01L29/7811—Vertical DMOS transistors, i.e. VDMOS transistors with an edge termination structure
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/06—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions
- H01L29/0603—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions characterised by particular constructional design considerations, e.g. for preventing surface leakage, for controlling electric field concentration or for internal isolations regions
- H01L29/0607—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions characterised by particular constructional design considerations, e.g. for preventing surface leakage, for controlling electric field concentration or for internal isolations regions for preventing surface leakage or controlling electric field concentration
- H01L29/0611—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions characterised by particular constructional design considerations, e.g. for preventing surface leakage, for controlling electric field concentration or for internal isolations regions for preventing surface leakage or controlling electric field concentration for increasing or controlling the breakdown voltage of reverse biased devices
- H01L29/0615—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions characterised by particular constructional design considerations, e.g. for preventing surface leakage, for controlling electric field concentration or for internal isolations regions for preventing surface leakage or controlling electric field concentration for increasing or controlling the breakdown voltage of reverse biased devices by the doping profile or the shape or the arrangement of the PN junction, or with supplementary regions, e.g. junction termination extension [JTE]
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/06—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions
- H01L29/0603—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions characterised by particular constructional design considerations, e.g. for preventing surface leakage, for controlling electric field concentration or for internal isolations regions
- H01L29/0607—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions characterised by particular constructional design considerations, e.g. for preventing surface leakage, for controlling electric field concentration or for internal isolations regions for preventing surface leakage or controlling electric field concentration
- H01L29/0611—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions characterised by particular constructional design considerations, e.g. for preventing surface leakage, for controlling electric field concentration or for internal isolations regions for preventing surface leakage or controlling electric field concentration for increasing or controlling the breakdown voltage of reverse biased devices
- H01L29/0615—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions characterised by particular constructional design considerations, e.g. for preventing surface leakage, for controlling electric field concentration or for internal isolations regions for preventing surface leakage or controlling electric field concentration for increasing or controlling the breakdown voltage of reverse biased devices by the doping profile or the shape or the arrangement of the PN junction, or with supplementary regions, e.g. junction termination extension [JTE]
- H01L29/0619—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions characterised by particular constructional design considerations, e.g. for preventing surface leakage, for controlling electric field concentration or for internal isolations regions for preventing surface leakage or controlling electric field concentration for increasing or controlling the breakdown voltage of reverse biased devices by the doping profile or the shape or the arrangement of the PN junction, or with supplementary regions, e.g. junction termination extension [JTE] with a supplementary region doped oppositely to or in rectifying contact with the semiconductor containing or contacting region, e.g. guard rings with PN or Schottky junction
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/40—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/402—Field plates
- H01L29/407—Recessed field plates, e.g. trench field plates, buried field plates
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66007—Multistep manufacturing processes
- H01L29/66075—Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials
- H01L29/66227—Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials the devices being controllable only by the electric current supplied or the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched, e.g. three-terminal devices
- H01L29/66409—Unipolar field-effect transistors
- H01L29/66477—Unipolar field-effect transistors with an insulated gate, i.e. MISFET
- H01L29/66674—DMOS transistors, i.e. MISFETs with a channel accommodating body or base region adjoining a drain drift region
- H01L29/66712—Vertical DMOS transistors, i.e. VDMOS transistors
- H01L29/66734—Vertical DMOS transistors, i.e. VDMOS transistors with a step of recessing the gate electrode, e.g. to form a trench gate electrode
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
- H01L29/76—Unipolar devices, e.g. field effect transistors
- H01L29/772—Field effect transistors
- H01L29/78—Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
- H01L29/7801—DMOS transistors, i.e. MISFETs with a channel accommodating body or base region adjoining a drain drift region
- H01L29/7802—Vertical DMOS transistors, i.e. VDMOS transistors
- H01L29/7813—Vertical DMOS transistors, i.e. VDMOS transistors with trench gate electrode, e.g. UMOS transistors
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/40—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/402—Field plates
- H01L29/404—Multiple field plate structures
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)
Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Trenchtransistorstruktur mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zu deren Herstellung.The The invention relates to a trench transistor structure having the features of the preamble of claim 1 and a method for its production.
Die Entwicklung von Trenchtransistoren wie MOSFETs (Metall-Oxid-Halbleiter Feldeffekttransistoren) wird von der Minimierung des flächenspezifischen Widerstands Ron·A wesentlich getrieben.The development of trench transistors such as MOSFETs (metal oxide semiconductor field effect transistors) is driven by the minimization of the surface specific resistance R on · A essential.
Bei einer MOS Trenchtransistorstruktur definieren durch Mesagebiete beabstandete Trenches ein Zellenfeld von Trenchtransistoren. Bei den Trenchtransistoren ist üblicherweise ein Sourcegebiet in ein Bodygebiet vom entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp eingebettet, wobei das Bodygebiet oberhalb eines Draingebiets und Driftgebiets des Trenchtransistors ausgebildet ist. Zur Steuerung der Leitfähigkeit in einem an den Trench im Bodygebiet angrenzenden Kanalbereich dient eine gegenüber Halbleitergebieten im Trench isoliert ausgebildete Gateelektrode.at of a MOS trench transistor structure defined by mesa regions spaced trenches a cell array of trench transistors. at the trench transistors is common a source region into a body region of the opposite conductivity type embedded, with the body area above a drain area and Drift region of the trench transistor is formed. For controlling the conductivity in a channel area adjoining the trench in the body region one opposite semiconductor regions insulated in the trench formed gate electrode.
Maßgeblich für die Spannungsfestigkeit eines Trenchtransistors, d.h. der maximal zwischen Source und Drain anlegbaren Spannung vor Auftreten eines Spannungsdurchbruchs, sind insbesondere eine Dotierstoffkonzentration sowie eine vertikale Ausdehnung des Driftgebiets. Das Driftgebiet nimmt bei derartigen Bauelementen im sperrenden Zustand, d.h. dem in Sperrrichtung gepolten Übergang zwischen Body- und Driftgebiet, den Großteil der zwischen Source und Drain anliegenden Sperrspannung auf. Eine Erniedrigung der Dotierstoffkonzentration im Driftgebiet begünstigt einerseits die Spannungsfestigkeit, führt jedoch andererseits aufgrund der sich hieraus ergebenden geringeren Leitfähigkeit zu einer Vergrößerung des flächenspezifischen Einschaltwiderstands.decisive for the Withstand voltage of a trench transistor, i. the maximum between source and drain applicable voltage before occurrence of voltage breakdown, are in particular a dopant concentration and a vertical extent of the drift area. The drift area decreases with such components in the blocking state, i. the reverse-biased transition between Body and drift area, the majority the voltage applied between the source and drain blocking voltage. A Lowering of the dopant concentration in the drift region on the one hand favors one hand the dielectric strength leads however, on the other hand, due to the resulting lower conductivity to an enlargement of the area specific ON resistance.
Das Vorsehen einer isoliert im Trench gegenüber dem Driftgebiet angeordneten Feldelektrode, die auf einem definierten Potenzial liegt, ruft eine Kompensation von Ladungsträgern in dem Driftgebiet hervor. Aufgrund dieser Kompensationswirkung ergibt sich die Möglichkeit, das Driftgebiet des Trenchtransistors gegenüber Trenchtransistoren ohne eine derartige Feldelektrode bei gleich bleibender Spannungsfestigkeit in seiner Dotierstoffkonzentration zu erhöhen, was wiederum zu einer Verringerung des Einschaltwiderstands führt.The Provide a isolated in the trench opposite the drift region arranged Field electrode lying at a defined potential calls for compensation of carriers in the drift area. Due to this compensation effect results the opportunity the drift region of the trench transistor compared to trench transistors without such a field electrode with the same dielectric strength increase in its dopant concentration, which in turn leads to a Reduction of the on-resistance results.
Bekannt sind Feldplatten-Trenchtransistorstrukturen, die zur Reduzierung der Dicke eines Sperrspannung aufnehmenden Feldoxids im Trench mehrere Feldplatten übereinander legen, welche auf unterschiedlichen Potenzialen gehalten werden.Known are field plate trench transistor structures used for reduction the thickness of a blocking voltage receiving field oxide in the trench several Field plates one above the other which are held at different potentials.
So
schlägt
Ebenso wurde vorgeschlagen, die Potenziale der Feldplatten von einem Spannungsteiler, etwa als Zenerdiodenkette mit einem Serienwiderstand realisiert, abzugreifen. Ein derartiges Konzept bringt jedoch den Nachteil mit sich, dass beim Hochfahren einer Sperrspannung ein gleichmäßiger Spannungsabfall über den einzelnen Zenerdioden verursacht wird. Da sich jedoch die Raumladungszone sukzessive vom Bodygebiet aus in die Driftzone hinein ausbreitet, wäre es jedoch wünschenswert, die Feldplatten stufenweise nacheinander auf ein entsprechendes Potenzial zu legen.As well it has been proposed to exploit the potential of the field plates from a voltage divider, realized as a Zener diode chain with a series resistance, tap off. However, such a concept has the disadvantage itself that when raising a reverse voltage, a uniform voltage drop across the individual zener diodes is caused. However, since the space charge zone gradually spreads from the body area into the drift zone, would it be however desirable the field plates step by step to a corresponding one To lay potential.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Trenchtransistorstruktur mit Feldplattenanordnung anzugeben, welche Potenziale für die Feldplatten zur Verfügung stellt und auf einfache und kostengünstige Weise herstellbar ist.Of the Invention is based on the object, a trench transistor structure specify with field plate arrangement, which potentials for the field plates to disposal provides and can be produced in a simple and cost-effective manner.
Die Aufgabe wird durch eine Trenchtransistorstruktur mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Ein Verfahren zu deren Herstellung ist in Anspruch 12 definiert. Bevorzugte Weiterentwicklungen der Erfindung können den abhängigen Patentansprüchen entnommen werden und werden in der weiteren Beschreibung erläutert.The The object is achieved by a trench transistor structure having the features of the independent Claim 1 solved. A process for their preparation is defined in claim 12. Preferred developments of the invention can be taken from the dependent claims are and will be explained in the further description.
Erfindungsgemäß wird eine Trenchtransistorstruktur angegeben mit in einen Halbleiterkörper von einer Oberfläche aus reichenden und voneinander durch ein Mesagebiet beabstandeten Trenches eines Transistorfeldes, einer im Mesagebiet zur Aufnahme einer Sperrspannung ausgebildeten Driftzone von einem ersten Leitfähigkeitstyp, einem oberhalb der Driftzone ausgebildeten Bodygebiet von einem zum ersten Leitfähigkeitstyp entgegengesetzten zweiten Leitfähigkeitstyp mit an die Trenches angrenzenden Sourcegebieten vom ersten Leitfähig keitstyp, einem unterhalb der Driftzone ausgebildeten Draingebiet vom ersten Leitfähigkeitstyp, einer in den Trenches ausgebildeten und vom Mesagebiet durch eine Gateisolationsstruktur beabstandeten Gateelektrode zur Steuerung der Leitfähigkeit von zwischen den Sourcegebieten und der Driftzone ausgebildeten und an die Trenches angrenzenden Kanalgebieten sowie einer in den Trenches angeordneten Feldelektrodenanordnung mit wenigstens einer durch eine Isolationsstruktur vom Mesagebiet und der Gateelektrode beabstandeten und elektrisch leitfähigen Feldelektrode, wobei die Feldelektrodenanordnung mit einer Halbleiterzonenanordnung, die aus wenigstens einer an die Oberfläche reichenden Halbleiterzone vom zweiten Leitfähigkeitstyp gebildet ist und außerhalb des Transistorfeldes in einem an die Driftzone angrenzenden Halbleiterbereich vom ersten Leitfähigkeitstyp ausgebildet ist, elektrisch verbunden ist.According to the invention, a trench transistor structure is indicated in a semiconductor body a trench of a transistor array extending from a surface and spaced from each other by a mesa region, a drift zone of a first conductivity type formed in the mesa region for receiving a reverse voltage, a body region formed above the drift zone of a second conductivity type opposite the first conductivity type having source regions adjacent to the trenches of FIG a first conductivity type, a drain region of the first conductivity type formed below the drift zone, a gate electrode formed in the trenches and spaced from the mesa region by a gate insulation structure for controlling the conductivity of channel regions formed between the source regions and the drift zone and adjacent to the trenches, and one in the trenches arranged field electrode assembly having at least one spaced by an insulating structure of Mesagebiet and the gate electrode and electrically conductive Fel delektrode, wherein the field electrode assembly with a semiconductor zone array, which is formed from at least one surface-reaching semiconductor zone of the second conductivity type and outside of the transistor field in a region adjacent to the drift zone semiconductor region of the first conductivity type is electrically connected.
Dem weiter oben definierten Transistorfeld ist ein Randabschluss der Trenchtransistorstruktur nicht zugeordnet. Der Halbleiterkörper kann beispielsweise aus einem Halbleiterwafer, insbesondere einem Siliziumwafer, bestehen, und etwa eine aufgebrachte Epitaxieschicht aufweisen. Im Falle eines Siliziumwafers mit aufgebrachter Epitaxieschicht ragen die Trenches von der Oberfläche aus in die Epitaxieschicht hinein. Die Anordnung von Trenches und Mesagebieten kann beispielsweise streifenförmig sein, so dass das Transistorfeld aus Streifen aufgebaut ist. Alternativ hierzu sind jedoch weitere Geometrien der Anordnung von Trenches und Mesagebieten möglich. Eine elektrische Verbindung zwischen der Halbleiterzonenanordnung, d.h. der wenigstens einen an die Oberfläche reichenden Halbleiterzone, mit der wenigstens einen Feldelektrode der Feldelektrodenanordnung kann beispielsweise über eine Metallisierungsebene erfolgen, wobei die wenigstens eine Feldelektrode beispielsweise in einem zur Halbleiterzonenanordnung benachbarten Bereich über die Oberfläche kontaktiert werden und damit mit der Metallisierungsebene leitend verbunden werden kann. Der außerhalb des Transistorfeldes an das Driftgebiet angrenzende Halbleiterbereich ist vom selben Leitungstyp wie die Driftzone, insbesondere können diese Bereiche durch dieselbe Halbleiterschicht ausgebildet sein. Somit koppelt das Potenzial im angrenzenden Halbleiterbereich an eine zwischen den Sourcegebieten und dem Draingebiet anliegende Spannung.the the transistor field defined above is an edge termination of Trench transistor structure not assigned. The semiconductor body can for example, from a semiconductor wafer, in particular a silicon wafer, exist, and have about an applied epitaxial layer. In the case of a silicon wafer with applied epitaxial layer The trenches protrude from the surface into the epitaxial layer into it. The arrangement of trenches and Mesagebieten example be a strip, so that the transistor array is made up of strips. alternative However, these are other geometries of the arrangement of trenches and Mesagebieten possible. An electrical connection between the semiconductor zone arrangement, i.e. the at least one surface-reaching semiconductor zone, with the at least one field electrode of the field electrode arrangement can, for example, over a metallization, wherein the at least one field electrode for example, in a zone adjacent to the semiconductor zone arrangement Area over the surface be contacted and thus conductively connected to the metallization can be. The outside of the transistor field adjacent to the drift region semiconductor region is of the same conductivity type as the drift zone, in particular these can Areas may be formed by the same semiconductor layer. Consequently couples the potential in the adjacent semiconductor area to one voltage applied between the source regions and the drain region.
Der erste Leitfähigkeitstyp kann n-Typ und der zweite Leitfähigkeitstyp kann p-Typ sein. Ebenso denkbar ist, den ersten Leitfähigkeitstyp als p-Typ und den zweiten Leitfähigkeitstyp als n-Typ auszubilden.Of the first conductivity type can be n-type and the second conductivity type can be p-type. It is also conceivable, the first conductivity type as p-type and the second conductivity type to train as an n-type.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform weist die Feldelektrodenanordnung eine Mehrzahl von vertikal untereinander angeordneten und durch die Isolationsstruktur voneinander beabstandeten Feldelektroden auf, die Halbleiterzonenanordnung weist eine der Mehrzahl der Feldelektroden entsprechende Mehrzahl von zueinander benachbarten und vom Transistorfeld verschieden beabstandeten Halbleiterzonen vom zweiten Leitungstyp auf, wobei die Halbleiterzonen mit zunehmendem lateralen Abstand vom Transistorfeld jeweils mit einer zunehmend tiefer im Halbleiterkörper angeordneten Feldelektrode verbunden sind.at an advantageous embodiment the field electrode assembly a plurality of vertically with each other arranged and spaced by the insulation structure from each other field electrodes The semiconductor zone arrangement comprises one of the plurality of field electrodes corresponding plurality of mutually adjacent and the transistor array differently spaced semiconductor zones of the second conductivity type on, wherein the semiconductor zones with increasing lateral distance from Transistor field each arranged with an increasingly deeper in the semiconductor body Field electrode are connected.
Da die Halbleiterzonen vom zweiten Leitungstyp im angrenzenden Halbleiterbereich vom ersten Leitungstyp liegen und an kein äußeres Potenzial angeschlossen sind, sind diese floatend ausgebildet. Ein Einfrieren des Potenzials einer Halbleiterzone wird dadurch erreicht, dass bei Erhöhen einer Sperrspannung zwischen Drain und Source im Transistorfeld der angrenzende Halbleiterbereich lateral von der Driftzone aus an frei beweglichen Ladungsträgern wie Elektronen und Löchern ausgeräumt wird und die so entstehende Raumladungszone beim Auftreffen auf die Halbleiterzone deren Potenzial und damit das Potenzial der mit der Halbleiterzone verbundenen Feld elektrode fixiert. Da eine tiefer liegende Feldelektrode mit jeweils einer weiter vom Transistorfeld beabstandeten Halbleiterzone leitend verbunden ist, führt ein sukzessiver Anstieg einer Sperrspannung zwischen Drain und Source zunächst zum Fixieren des Potenzials einer obersten Feldelektrode, sobald die Raumladungszone die zum Transistorfeld nächst benachbarte Halbleiterzone erreicht. Dehnt sich die Raumladungszone durch weiteres Erhöhen der Sperrspannung weiter aus und erreicht diese die der Halbleiterzone nach außen hin nächst benachbarte Halbleiterzone, so wird die unterhalb der obersten Feldelektrode liegende Feldelektrode in ihrem Potenzial fixiert. Somit liegt das Potenzial der obersten Feldelektrode dem Potenzial der Sourcegebiete des Trenchtransistors am Nächsten und das Potenzial der untersten Feldelektrode ist dem Potenzial des Drains des Transistorfeldes am Nächsten. Da sich hierdurch ein Spannungsabfall zwischen den Feldelektroden und dem lateral angrenzenden Bereich der Driftzone verringert, ermöglicht dies eine Reduzierung der Dicke der Isolationsstruktur, beispielsweise eines Feldoxids von angemessener Dicke.There the second conductivity type semiconductor regions in the adjacent semiconductor region are of the first conductivity type and connected to no external potential are, these are floating. Freezing the potential a semiconductor zone is achieved in that when increasing a reverse voltage between drain and source in the transistor field of the adjacent semiconductor region lateral to the drift zone on freely movable charge carriers such as Electrons and holes cleared and the resulting space charge zone upon impact the semiconductor zone their potential and thus the potential of having the semiconductor zone connected field electrode fixed. As a deeper lying field electrode, each with a further from the transistor field spaced semiconductor zone is conductively connected, introduces successive increase of reverse voltage between drain and source first for fixing the potential of an uppermost field electrode as soon as the space charge zone the next to the transistor field adjacent semiconductor zone reached. The space charge zone expands by further increasing the Blocking voltage continues and reaches those of the semiconductor zone outward next adjacent semiconductor zone, so is the below the uppermost field electrode fixed field electrode in its potential. So that's it Potential of the uppermost field electrode the potential of the source regions of the Trench transistor next and the potential of the lowest field electrode is the potential next to the drain of the transistor field. As a result of this Voltage drop between the field electrodes and the laterally adjacent one Reduced area of the drift zone, this allows a reduction the thickness of the insulation structure, for example a field oxide of reasonable thickness.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform ist zwischen einer Halbleiterzone und entweder einer in Richtung zum Transistorfeld benachbarten Halbleiterzone oder dem Bodygebiet des Transistorfeldes eine an die Oberfläche des Halbleiterkörpers reichende Hilfszone vom zweiten Leitungstyp ausgebildet und eine Dotierstoffkonzentration der Hilfszone ist kleiner verglichen mit der Dotierstoffkonzentration der Halbleiterzonen. Bei Anlegen einer Sperrspannung zwischen Drain und Source werden diese Hilfszonen vom Transistorfeld aus nach außen hin sukzessive ausgeräumt, d.h. an frei beweglichen Ladungsträgern verarmt, so dass diese im Sperrbetrieb keine leitende Verbindung zwischen den Halbleiterzonen bzw. zwischen der dem Transistorfeld nächst benachbarten Halbleiterzone und dem Bodygebiet bereitstellen. Im Gegensatz hierzu führen diese Hilfszonen beim Wiedereinschalten der Trenchtransistorstruk tur zum Entladen der Feldplatten, da sie in diesem Betriebszustand der Trenchtransistorstruktur nicht an frei beweglichen Ladungsträgern verarmt sind und somit die floatenden Halbleiterzonen leitend mit den Sourcegebieten verbinden.In an advantageous embodiment is between a semiconductor zone and either one adjacent to the transistor field Halblei terzone or the body region of the transistor field formed on the surface of the semiconductor body extending auxiliary zone of the second conductivity type and a dopant concentration of the auxiliary zone is smaller compared with the dopant concentration of the semiconductor zones. When a reverse voltage between drain and source is applied, these auxiliary zones are successively cleared outwards from the transistor field, ie depleted on freely movable charge carriers, so that they do not conduct conductively between the semiconductor zones or between the transistor zone next to the adjacent semiconductor zone and the body region provide. In contrast, these auxiliary zones lead when you turn on the Trenchtransistorstruk structure for discharging the field plates, since they are not depleted in free-floating charge carriers in this operating state of the trench transistor structure and thus connect the floating semiconductor zones conductively connected to the source regions.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform bildet eine näher zum Transistorfeld angeordnete Halbleiterzone von zwei benachbarten Halbleiterzonen ein Drain und die andere der zwei benachbarten Halbleiterzonen eine Source eines Hilfstransistors mit einer Kanalleitfähigkeit vom zweiten Leitungstyp aus, wobei eine Gateelektrode des Hilfstransistors mit dem Drain verbunden ist und eine dem Transistorfeld nächst benachbarte Halbleiterzone eine Source eines zusätzlichen Hilfstransistors ist, dessen Drain im Transistorfeld ausgebildet ist und dessen Drain-Potenzial durch das Potenzial des Bodygebiets im Transistorfeld festgelegt ist. Somit stellt die dem Transistorfeld nächst benachbarte Halbleiterzone einerseits die Source eines Hilfstransistors dar, dessen Drain das Bodygebiet im Transistorfeld bildet, andererseits stellt diese Halbleiterzone auch das Drain eines Transistors dar, dessen Source durch die vom Transistorfeld aus nach außen hin nächst benachbarte Halbleiterzone darstellt. Ebenso stellt diese nach außen hin nächst benachbarte Halbleiterzone bei Vorliegen noch weiter außen liegender Halbleiterzonen wieder das Drain eines zusätzlichen Hilfstransistors dar. Somit handelt es sich um eine Hintereinanderschaltung von Hilfstransistoren, wobei die Halbleiterzonen sowohl als Source eines weiter nach innen ausgebildeten Hilfstransistors als auch als Drain eines weiter nach außen ausgebildeten Hilfstransistors wirken. Wird eine Sperrspannung an den Trenchtransistor angelegt, so entsteht im Bereich der Hilfstransistoren eine Raumladungszone im angrenzende Halbleiterbereich. Eine derartige Raumladungszone führt zu einem Substratsteuereffekt und damit zu einer wesentlichen Erhöhung der Einsatzspannung der Hilfstransistoren. Sobald die Potenzialdifferenz zwischen Drain und Source eines dieser Hilfs transistoren, d.h. zwischen benachbarten Halbleiterzonen, die Einsatzspannung des Hilfstransistors erreicht, fließt ein Umladestrom zur mit der Source des entsprechenden Hilfstransistors verbundenen Feldelektrode. Somit werden die vom Transistorfeld nach außen hintereinander angeordneten Halbleiterzonen auf sich aus der sukzessiven Aufsummierung der Einsatzspannungen ergebenden Potenziale festgehalten. Das Potenzial der zum Transistorfeld nächst benachbarten Halbleiterzone bei Sperrbetrieb ist somit um eine Einsatzspannung vom Source-Potenzial im Zellenfeld entfernt. Eine zum Transistorfeld übernächst benachbarte Halbleiterzone liegt somit im Sperrbetrieb um zwei Einsatzspannungen vom Source-Potenzial im Transistorfeld entfernt.at A further advantageous embodiment forms a closer to Transistor field disposed semiconductor zone of two adjacent Semiconductor zones one drain and the other of the two adjacent semiconductor zones a source of an auxiliary transistor having a channel conductivity of the second conductivity type, wherein a gate electrode of the auxiliary transistor is connected to the drain and a transistor adjacent the next adjacent Semiconductor zone is a source of an additional auxiliary transistor whose Drain is formed in the transistor field and its drain potential determined by the potential of the body region in the transistor field is. Thus, the transistor field next adjacent semiconductor zone on the one hand, the source of an auxiliary transistor whose drain is the Body region in the transistor field forms, on the other hand, this semiconductor zone Also, the drain of a transistor, whose source by the of Transistor field out to the outside next represents adjacent semiconductor zone. Likewise, this is outwardly next adjacent semiconductor zone in the presence of further outward semiconductor zones again the drain of an additional auxiliary transistor Thus, it is a series connection of auxiliary transistors, wherein the semiconductor zones both as a source of a further inward trained auxiliary transistor as well as drain one after Outside trained auxiliary transistor act. If a reverse voltage to the Trench transistor applied, so arises in the range of auxiliary transistors a space charge zone in the adjacent semiconductor region. Such a space charge zone leads to a substrate control effect and thus a substantial increase in the threshold voltage the auxiliary transistors. Once the potential difference between drain and source of one of these auxiliary transistors, i. between adjacent semiconductor zones, reaches the threshold voltage of the auxiliary transistor, a Umladestrom flows to connected to the source of the corresponding auxiliary transistor Field electrode. Thus, the transistor field outwards in a row arranged semiconductor zones on the successive summation the potentials resulting from the tensions. The potential the next to the transistor field adjacent semiconductor zone in blocking operation is thus a threshold voltage from the source potential removed in the cell field. One to the transistor field overcomes neighboring semiconductor zone is thus in blocking operation by two threshold voltages from the source potential removed in the transistor field.
Vorzugsweise sind die Hilfstransistoren als planare Transistoren oder als Trenchtransistoren ausgebildet. Bei der Ausbildung der Hilfstransistoren als Trenchtransistoren wird das Kanalgebiet beispielsweise im angrenzenden Halbleiterbereich im Bereich der Seitenwände der Trenches ausgebildet.Preferably the auxiliary transistors are designed as planar transistors or as trench transistors. In the formation of the auxiliary transistors as trench transistors For example, the channel region becomes in the adjacent semiconductor region in the area of the side walls the Trenches trained.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform weist ein zwischen der Source- und dem Drain des Hilfstransistors liegender Kanalbereich vom ersten Leitfähigkeitstyp eine höhere Dotierstoffkonzentration auf als der an die Driftzone angrenzende Halbleiterbereich. Hierbei wird die Dotierstoffkonzentration im Kanalbereich beispielsweise durch Ionenimplantation zur Vergrößerung der Einsatzspannung erhöht.at an advantageous embodiment a lying between the source and the drain of the auxiliary transistor Channel region of the first conductivity type a higher one Dopant concentration than that adjacent to the drift zone Semiconductor region. Here, the dopant concentration in Channel area, for example by ion implantation to increase the Threshold increased.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die Feldelektrodenanordnung mit einer weiteren Halbleiterzonenanordnung mit wenigstens einer im an die Driftzone angrenzenden Halbleiterbereich ausgebildeten weiteren Halbleiterzone vom zweiten Leitfähigkeitstyp leitend verbunden. Hierbei ist es möglich, dass die Halbleiterzonenanordnung sowie die weitere Halbleiterzonenanordnung gemeinsam ausgebildet werden und im an die Driftzone angrenzenden Halbleiterbereich fließend ineinander übergehen.at A further advantageous embodiment is the field electrode arrangement with a further semiconductor zone arrangement having at least one formed in the adjacent to the drift region semiconductor region another semiconductor zone of the second conductivity type conductively connected. Here it is possible in that the semiconductor zone arrangement and the further semiconductor zone arrangement be formed together and adjacent to the drift zone Semiconductor area flowing merge.
In vorteilhafter Weise weist die weitere Halbleiterzonenanordnung eine der Mehrzahl der Feldelektroden entsprechende Mehrzahl von zueinander benachbarten und vom Transistorfeld verschieden beabstandeten weiteren Halbleiterzonen auf, wobei die weiteren Halbleiterzonen mit zunehmendem lateralem Abstand vom Transistorfeld jeweils mit einer zunehmend tiefer liegenden Feldelektrode leitend verbunden sind. Somit ist eine Feldelektrode sowohl mit einer einen Hilfstransistor ausbildenden Halbleiterzone als auch mit einer weiteren Halbleiterzone verbunden. Die weitere Halbleiterzonenanordnung dient insbesondere zum Entladen der Feldplatten beim Wiedereinschalten der Trenchtransistorstruktur. Die jeweils mit einer selben Feldelektrode verbundene Halbleiterzone und weitere Halbleiterzone können miteinander überlappen, so dass die entsprechende Halbleiterzone und die weitere Halbleiterzone eine gemeinsame Halbleiterzone ausbilden, d.h. diese können beispielsweise unmittelbar angrenzend zueinander ausgebildet sein.In an advantageous manner, the further semiconductor zone arrangement has a plurality of further semiconductor zones which are adjacent to each other and are differently spaced from the transistor array, the further semiconductor zones being conductively connected to an increasingly lower field electrode with increasing lateral distance from the transistor field. Thus, a field electrode is connected to both an auxiliary transistor forming semiconductor zone and to another semiconductor zone. The further semiconductor zone arrangement serves, in particular, for discharging the field plates when the trench transistor structure is switched on again. Each connected to a same field electrode semiconductor zone and further semiconductor zone may overlap each other, so that the corresponding semiconductor zone and the further semiconductor zone a Form common semiconductor zone, ie these can be formed, for example, immediately adjacent to each other.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist zwischen einer der weiteren Halbleiterzonen und entweder einer in Richtung zum Transistorfeld benachbarten weiteren Halbleiterzone oder dem Bodygebiet des Transistorfeldes eine an die Oberfläche des Halbleiterkörpers reichende weitere Hilfszone vom zweiten Leitfähigkeitstyp ausgebildet und eine Dotierstoffkonzentration der zweiten Hilfszone ist kleiner verglichen mit der Dotierstoffkonzentration der weiteren Halbleiterzone. Bei Anlegen einer Sperrspannung zwischen Drain und Source werden diese weiteren Hilfszonen vom Transistorfeld aus nach außen hin sukzessive ausgeräumt, d.h. an frei beweglichen Ladungsträgern verarmt, so dass diese im Sperrbetrieb keine leitende Verbindung zwischen den weiteren Halbleiterzonen bzw. zwischen der dem Transistorfeld nächst benachbarten weiteren Halbleiterzone und dem Bodygebiet bereitstellen. Im Gegensatz hierzu führen diese Hilfszonen beim Wiedereinschalten der Trenchtransistorstruktur zum Entladen der Feldplatten, da sie in diesem Betriebszustand der Trenchtransistorstruktur nicht an frei beweglichen Ladungsträgern verarmt sind und somit die floatenden Halbleiterzonen leitend mit den Sourcegebieten verbinden.at a further advantageous embodiment is between a the other semiconductor zones and either one towards the Transistor field adjacent another semiconductor zone or the body area of the transistor field a reaching to the surface of the semiconductor body formed further auxiliary zone of the second conductivity type and a dopant concentration of the second auxiliary zone is smaller compared with the dopant concentration of the further semiconductor zone. When applying a reverse voltage between drain and source these further auxiliary zones from the transistor field outwards gradually eliminated, i.e. depleted on freely movable charge carriers, so this in blocking mode no conductive connection between the others Semiconductor zones or between the next closest to the transistor array Provide semiconductor zone and the body area. In contrast to this to lead these auxiliary zones when the trench transistor structure is switched on again for unloading the field plates, since they are in this operating condition of Trench transistor structure is not depleted on freely movable charge carriers are and thus the floating semiconductor zones conductive with the source regions connect.
In vorteilhafter Weise ist eine näher zum Transistorfeld angeordnete weitere Halbleiterzone von zwei benachbarten weiteren Halbleiterzonen eine Source und die andere der zwei weiteren Halbleiterzonen ein Drain eines weiteren Hilfstransistors mit einer Kanalleitfähigkeit vom zweiten Leitungstyp, wobei eine Gateelektrode des weiteren Hilfstransistors mit dem Drain verbunden ist und eine dem Transistorfeld nächst benachbarte weitere Halbleiterzone das Drain eines zusätzlichen weiteren Hilfstransistors bildet, dessen Source im Transistorfeld ausgebildet ist und dessen Source-Potenzial durch das Potenzial des Bodygebiets im Transistorfeld festgelegt ist. Diese weiteren Hilfstransistoren zeigen bei eingeschaltetem Trenchtransistor eine niedrigere Einsatzspannung als die durch die Halbleiterzonen definierten Hilfstransistoren aufgrund des entfallenden Substratsteuereffekts. Somit eignen sich die weiteren Hilfstransistoren zum Entladen der Feldelektroden beim Wiedereinschalten der Trenchtransistorstruktur und verhindern, dass die Feldelektroden beim Wiedereinschalten der Trenchtransistorstruktur auf negatives Potenzial geführt werden.In Advantageously, one is closer to the transistor array arranged further semiconductor zone of two adjacent another semiconductor zones one source and the other of the two other Semiconductor zones, a drain of another auxiliary transistor with a channel conductance of the second conductivity type, wherein a gate electrode of the further auxiliary transistor is connected to the drain and a transistor adjacent the next adjacent another semiconductor zone, the drain of an additional additional auxiliary transistor forms, whose source is formed in the transistor array and whose Source potential through the potential of the body region in the transistor field is fixed. These additional auxiliary transistors show when switched on Trench transistor has a lower threshold voltage than that through the Semiconductor zones defined auxiliary transistors due to the attributable Substrate control effect. Thus, the other auxiliary transistors are suitable for discharging the field electrodes when the trench transistor structure is switched on again and prevent the field electrodes from turning on the trench transistor structure again led to negative potential become.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform bildet der an die Driftzone angrenzende Halbleiterbereich einen Randabschluss des Transistorfeldes. Somit dehnt sich die Raumladungszone bei Anlegen einer Sperrspannung zwischen dem Draingebiet und den Sourcegebieten in den Randabschluss hinein aus.at an advantageous embodiment the semiconductor region adjacent to the drift zone forms one Edge termination of the transistor field. Thus, the space charge zone expands upon application of a reverse voltage between the drain region and the Source regions in the edge conclusion into.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform sind die Halbleiterzonen und/oder die weiteren Halbleiterzonen in weiteren Mesagebieten angeordnet, wobei die Breite der weiteren Mesagebiete im Wesentlichen der Breite der Mesagebiete im Transistorfeld entspricht. Diese Ausführungsform ist insbesondere von Vorteil, falls eine Dotierstoffkonzentration in der Driftzone gleich oder kleiner ist als die Dotierstoffkonzentration im angrenzenden Halbleiterbereich.at an advantageous embodiment are the semiconductor zones and / or the other semiconductor zones in arranged further Mesagebieten, the width of the other Mesa offers essentially the width of the mesa regions in the transistor field equivalent. This embodiment is particularly advantageous if a dopant concentration in the drift zone is equal to or less than the dopant concentration in the adjacent semiconductor area.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung einer Feldelektrodenanordnung einer Trenchtransistorstruktur weist die Schritte auf: Bereitstellen des Halbleitersubstrats mit den darin ausgebildeten Trenches und einer an die Trenches angrenzenden Isolationsstruktur sowie die weiteren Schritte Auffüllen der Trenches mit einem leitfähigen Material, Aufbringen einer Ätzmaske, die vom Transistorfeld aus in den an die Driftzone angrenzenden Halbleiterbereich reichende Teile der Trenches bedeckt und die im Transistorfeld liegenden Teile der Trenches freilegt, Ausbilden einer Feldelektrode durch Rückätzen eines Teils des leitfähigen Materials in den im Transistorfeld ausgebildeten Teilen der Trenches sowie Ausbilden einer Isolationsstruktur auf der Feldelektrode. Diesen weiteren Schritten nachfolgend kann ein optionales Ausbilden einer oder mehrerer weiterer Feldplatten durch sukzessives Wiederholen der weiteren Schritte erfolgen, wonach ein Fertigstellen des Transistorfeldes einschließlich Ausbilden der Halbleiterzonenanordnung im angrenzenden Halbleiterbereich sowie Verbinden der Halbleiterzonen jeweils mit einer Feldelektrode erfolgt. Somit sind die Feldelektroden jeweils an die Oberfläche des Halbleiterkörpers im angrenzenden Halbleiterbereich geführt, von wo aus sie beispielsweise über Kontaktlöcher mit einer Metallisierungsebene und von hier aus mit den Halbleiterzonen als auch den weiteren Halbleiterzonen verbunden werden können. Ebenso ist es möglich, beispielsweise die oberste Feldelektrode, d.h. die der Gateelektrode nächst benachbarte Feldelektrode, auf Source- Potenzial zu legen. Das Fertigstellen des Transistorfeldes kann unter anderem Ausbilden der Gateelektrode, von dotierten Gebieten wie den Sourcegebieten oder dem Bodygebiet, optionalen Kanalimplantationen zur Einstellung der Schwellspannung, Zwischenoxiden als auch Metallisierungsebenen einschließen.One inventive method for producing a field electrode arrangement of a trench transistor structure has the steps: providing the semiconductor substrate with the trenches formed therein and one adjacent to the trenches Isolation structure as well as the further steps filling up the Trenches with a conductive Material, applying an etching mask, from the transistor field in the adjacent to the drift zone Semiconductor region covered parts of the trenches and covered in the Transistor field lying parts of the trenches exposing, forming a field electrode by etching back a Part of the conductive Materials in the formed in the transistor field parts of the trenches and forming an isolation structure on the field electrode. Following these further steps may be optional formation one or more field plates by successively repeating the followed by further steps, after which a completion of the transistor field including Forming the semiconductor zone arrangement in the adjacent semiconductor region and connecting the semiconductor zones each with a field electrode he follows. Thus, the field electrodes are respectively to the surface of the Semiconductor body led in the adjacent semiconductor region, from where they, for example, via contact holes with a Metallisierungsebene and from here with the semiconductor zones as well as the other semiconductor zones can be connected. As well Is it possible, for example, the top field electrode, i. that of the gate electrode next adjacent field electrode to put on source potential. The finishing of the transistor field can, inter alia, form the gate electrode, of doped areas such as the source areas or the body area, optional channel implantations for setting the threshold voltage, Include intermediate oxides as well as metallization levels.
Vorteilhaft ist es, die Isolationsstruktur als thermisches Oxid auszubilden.Advantageous is to form the insulation structure as a thermal oxide.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird als leitfähiges Material Polysilizium verwendet. Die Leitfähigkeit des Polysiliziums lässt sich auf einfache Weise etwa durch Zusatz von Dotierstoffen vom p- oder n-Leitfähigkeitstyp, etwa Bor oder Phosphor, einstellen. Es sei jedoch darauf hingewiesen, dass neben Polysilizium sich eine Vielzahl weiterer leitfähiger Materialien, etwa dotierte Halbleiterschichten oder auch metallische Schichten eignen können. Die Auswahl eines geeigneten leitfähigen Materials wird im Wesentlichen durch die Prozessintegration bestimmt.In a preferred embodiment, polysilicon is used as the conductive material. The conductivity of the polysilicon can be adjusted in a simple manner, for example, by adding dopants of the p or n conductivity type, for example boron or phosphorus. It should be noted, however, that In addition to polysilicon, a large number of other conductive materials, such as doped semiconductor layers or metallic layers can be suitable. The selection of a suitable conductive material is essentially determined by the process integration.
In vorteilhafter Weise wird die Ätzmaske als strukturierter Fotolack ausgebildet. Hierzu wird beispielsweise zunächst Fotolack ganzflächig aufgetragen und danach lithographisch strukturiert, so dass der Fotolack im Transistorfeld entfernt ist und die Feldelektrode im an die Driftzone angrenzenden Halbleiterbereich trotz Rückätzung im Transistorfeld weiterhin bis an die Oberfläche reicht.In Advantageously, the etching mask formed as a structured photoresist. This is for example first Photoresist over the entire surface applied and then lithographically structured, so that the Photoresist in the transistor field is removed and the field electrode in despite being etched back in the semiconductor region adjacent to the drift zone Transistor field continues to reach the surface.
Die Erfindung wird nachfolgend in Ausführungsbeispielen anhand von Figuren näher erläutert.The Invention will be described below in embodiments with reference to Figures closer explained.
In
Um eine Abstufung in der Leitfähigkeit verschiedener Halbleiterzonen in den Figuren zum Ausdruck zu bringen, wird n+ zur Kennzeichnung einer Halbleiterzone vom n-Leitungstyp mit großer Leitfähigkeit, n zur Kennzeichnung einer Halbleiterzone vom n-Leitungstyp mit moderater Leitfähigkeit und n– zur Kennzeichnung einer Halbleiterzone vom n-Leitfähigkeitstyp mit geringer Leitfähigkeit verwendet. Die Attribute große, moderate und geringe Leitfähigkeit sind relativ zueinander zu interpretieren.In order to indicate a gradation in the conductivity of various semiconductor regions in the figures, n + is used to designate a n-type semiconductor region of high conductivity, n denotes a n-type semiconductor region of moderate conductivity and n - denotes a semiconductor region used of the n-conductivity type with low conductivity. The attributes large, moderate and low conductivity are to be interpreted relative to each other.
Unterhalb
des Bodygebietes
Innerhalb
der Trenches
In
Zwischen
den benachbarten Halbleiterzonen als auch zwischen der ersten Halbleiterzone
Wird
die Trenchtransistorstruktur vom Sperrbetrieb aus wieder eingeschaltet,
so stellen die Hilfszonen
In
In
In
In
Bei
Anlegen und Vergrößern einer
Sperrspannung zwischen den Sourcegebieten und dem Draingebiet im
Transistorfeld dehnt sich die Raumladungszone lateral vom Transistorfeld
In
- 11
- Ausschnitt aus einem Transistorfeldneckline from a transistor field
- 22
- HalbleiterkörperSemiconductor body
- 33
- Oberfläche des HalbleiterkörpersSurface of the Semiconductor body
- 44
- Trench(es)Trench (es)
- 55
- Mesagebietmesa region
- 66
- BodygebietBody area
- 77
- Sourcegebietesource regions
- 88th
- Driftzonedrift region
- 99
- Draingebietdrain region
- 1010
- Gateelektrodegate electrode
- 1111
- GateisolationsstrukturGate insulating structure
- 1212
- Kanalgebietchannel region
- 1313
- FeldelektrodenanordnungField electrode arrangement
- 14a, 14b, 14c14a, 14b, 14c
- erste Feldelektrode, zweite Feldelektrode, dritte Feldelektrodefirst Field electrode, second field electrode, third field electrode
- 1515
- Isolationsstrukturisolation structure
- 1616
- angrenzender Halbleiterbereichadjoining Semiconductor region
- 1717
- HalbleiterzonenanordnungSemiconductor zone arrangement
- 18a, 18b, 18c18a, 18b, 18c
- erste Halbleiterzone, zweite Halbleiterzone, dritte Halbleiterzonefirst Semiconductor zone, second semiconductor zone, third semiconductor zone
- 1919
- Hilfszonenauxiliary zones
- 20a, 20b, 20c20a, 20b, 20c
- Äquipotenziallinien in der Raumladungszone bei Sperrspannungequipotential lines in the space charge zone with blocking voltage
- 2121
- leitfähiges Material der untersten Feldelektrodeconductive material the lowest field electrode
- 21'21 '
- unterste Feldelektrodelowest field electrode
- 2222
- Ätzmaskeetching mask
- 2323
- Hilfstransistorauxiliary transistor
- 2424
- Gateelektrode des Hilfstransistorsgate electrode of the auxiliary transistor
- 2525
- Kanalbereich des Hilfstransistorschannel area of the auxiliary transistor
- 26a, 26b, 26c26a, 26b, 26c
- erste weitere Halbleiterzone, zweite weitere Halbleiterzone, dritte weitere Halbleiterzonefirst further semiconductor zone, second further semiconductor zone, third others Semiconductor zone
- 2727
- weiterer HilfstransistorAnother auxiliary transistor
- 2828
- Gateelektrode des weiteren Hilfstransistorsgate electrode the further auxiliary transistor
- 2929
- weitere HilfszonenFurther auxiliary zones
Claims (16)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102005041322.6A DE102005041322B4 (en) | 2005-08-31 | 2005-08-31 | Trench transistor structure with field electrode assembly and manufacturing method thereof |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102005041322.6A DE102005041322B4 (en) | 2005-08-31 | 2005-08-31 | Trench transistor structure with field electrode assembly and manufacturing method thereof |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102005041322A1 true DE102005041322A1 (en) | 2007-03-01 |
DE102005041322B4 DE102005041322B4 (en) | 2017-03-16 |
Family
ID=37715607
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102005041322.6A Expired - Fee Related DE102005041322B4 (en) | 2005-08-31 | 2005-08-31 | Trench transistor structure with field electrode assembly and manufacturing method thereof |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102005041322B4 (en) |
Cited By (20)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102006055151A1 (en) * | 2006-11-22 | 2008-05-29 | Infineon Technologies Austria Ag | Semiconductor component e.g. power diode, has semiconductor substrate, and semiconductor region i.e. buried semiconductor region, of one conductor type, which extends from one semiconductor area to another semiconductor area |
DE102007061191A1 (en) * | 2007-12-17 | 2009-06-18 | Infineon Technologies Austria Ag | Semiconductor device with a semiconductor body |
EP2195846A1 (en) * | 2007-09-18 | 2010-06-16 | Microsemi Corporation | Edge termination high voltage semiconductor device |
US8198678B2 (en) | 2009-12-09 | 2012-06-12 | Infineon Technologies Austria Ag | Semiconductor device with improved on-resistance |
EP2491592A2 (en) * | 2009-10-20 | 2012-08-29 | Vishay-Siliconix | Split gate field effect transistor |
US8716788B2 (en) | 2011-09-30 | 2014-05-06 | Infineon Technologies Austria Ag | Semiconductor device with self-charging field electrodes |
US8742550B2 (en) | 2012-07-05 | 2014-06-03 | Infineon Technologies Austria Ag | Charge compensation semiconductor device |
US8823084B2 (en) | 2012-12-31 | 2014-09-02 | Infineon Technologies Austria Ag | Semiconductor device with charge compensation structure arrangement for optimized on-state resistance and switching losses |
US8866222B2 (en) | 2012-03-07 | 2014-10-21 | Infineon Technologies Austria Ag | Charge compensation semiconductor device |
US8901642B2 (en) | 2012-03-07 | 2014-12-02 | Infineon Technologies Austria Ag | Charge compensation semiconductor device |
US9147763B2 (en) | 2013-09-23 | 2015-09-29 | Infineon Technologies Austria Ag | Charge-compensation semiconductor device |
US9419129B2 (en) | 2009-10-21 | 2016-08-16 | Vishay-Siliconix | Split gate semiconductor device with curved gate oxide profile |
CN106098781A (en) * | 2016-08-17 | 2016-11-09 | 电子科技大学 | A kind of VDMOS of groove structure |
US9577089B2 (en) | 2010-03-02 | 2017-02-21 | Vishay-Siliconix | Structures and methods of fabricating dual gate devices |
CN106935645A (en) * | 2015-12-30 | 2017-07-07 | 节能元件控股有限公司 | Metal-oxide half field effect transistor power component with bottom grid |
US10234486B2 (en) | 2014-08-19 | 2019-03-19 | Vishay/Siliconix | Vertical sense devices in vertical trench MOSFET |
US11114559B2 (en) | 2011-05-18 | 2021-09-07 | Vishay-Siliconix, LLC | Semiconductor device having reduced gate charges and superior figure of merit |
US11218144B2 (en) | 2019-09-12 | 2022-01-04 | Vishay-Siliconix, LLC | Semiconductor device with multiple independent gates |
US11217541B2 (en) | 2019-05-08 | 2022-01-04 | Vishay-Siliconix, LLC | Transistors with electrically active chip seal ring and methods of manufacture |
EP4152408A1 (en) * | 2021-09-21 | 2023-03-22 | Infineon Technologies Austria AG | Semiconductor die comprising a device |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1170803A2 (en) * | 2000-06-08 | 2002-01-09 | Siliconix Incorporated | Trench gate MOSFET and method of making the same |
DE10014660C2 (en) * | 2000-03-24 | 2002-08-29 | Infineon Technologies Ag | Semiconductor arrangement with a trench electrode separated by a cavity from a drift path |
JP2003243655A (en) * | 2002-02-20 | 2003-08-29 | Sanken Electric Co Ltd | Insulated gate type transistor and method for manufacturing the same |
DE10339455B3 (en) * | 2003-08-27 | 2005-05-04 | Infineon Technologies Ag | Vertical semiconductor device having a field electrode drift zone and method for making such a drift zone |
-
2005
- 2005-08-31 DE DE102005041322.6A patent/DE102005041322B4/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10014660C2 (en) * | 2000-03-24 | 2002-08-29 | Infineon Technologies Ag | Semiconductor arrangement with a trench electrode separated by a cavity from a drift path |
EP1170803A2 (en) * | 2000-06-08 | 2002-01-09 | Siliconix Incorporated | Trench gate MOSFET and method of making the same |
JP2003243655A (en) * | 2002-02-20 | 2003-08-29 | Sanken Electric Co Ltd | Insulated gate type transistor and method for manufacturing the same |
DE10339455B3 (en) * | 2003-08-27 | 2005-05-04 | Infineon Technologies Ag | Vertical semiconductor device having a field electrode drift zone and method for making such a drift zone |
Cited By (36)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102006055151B4 (en) * | 2006-11-22 | 2011-05-12 | Infineon Technologies Austria Ag | Semiconductor device with a semiconductor zone and method for its production |
DE102006055151A1 (en) * | 2006-11-22 | 2008-05-29 | Infineon Technologies Austria Ag | Semiconductor component e.g. power diode, has semiconductor substrate, and semiconductor region i.e. buried semiconductor region, of one conductor type, which extends from one semiconductor area to another semiconductor area |
EP2195846A1 (en) * | 2007-09-18 | 2010-06-16 | Microsemi Corporation | Edge termination high voltage semiconductor device |
EP2195846A4 (en) * | 2007-09-18 | 2011-09-28 | Microsemi Corp | Edge termination high voltage semiconductor device |
US8114743B2 (en) | 2007-12-17 | 2012-02-14 | Infineon Technologies Austria Ag | Integrated circuit device with a semiconductor body and method for the production of an integrated circuit device |
DE102007061191A1 (en) * | 2007-12-17 | 2009-06-18 | Infineon Technologies Austria Ag | Semiconductor device with a semiconductor body |
DE102007061191B4 (en) * | 2007-12-17 | 2012-04-05 | Infineon Technologies Austria Ag | Semiconductor device with a semiconductor body |
US7880226B2 (en) | 2007-12-17 | 2011-02-01 | Infineon Technologies Austria Ag | Integrated circuit device with a semiconductor body and method for the production of an integrated circuit device |
US9425305B2 (en) | 2009-10-20 | 2016-08-23 | Vishay-Siliconix | Structures of and methods of fabricating split gate MIS devices |
EP2491592A2 (en) * | 2009-10-20 | 2012-08-29 | Vishay-Siliconix | Split gate field effect transistor |
EP2491592A4 (en) * | 2009-10-20 | 2014-03-26 | Vishay Siliconix | Split gate field effect transistor |
US9893168B2 (en) | 2009-10-21 | 2018-02-13 | Vishay-Siliconix | Split gate semiconductor device with curved gate oxide profile |
US9419129B2 (en) | 2009-10-21 | 2016-08-16 | Vishay-Siliconix | Split gate semiconductor device with curved gate oxide profile |
US8502315B2 (en) | 2009-12-09 | 2013-08-06 | Infineon Technologies Austria Ag | Semiconductor device with improved on-resistance |
US8741736B2 (en) | 2009-12-09 | 2014-06-03 | Infineon Technologies Austria Ag | Semiconductor device with improved on-resistance |
US8198678B2 (en) | 2009-12-09 | 2012-06-12 | Infineon Technologies Austria Ag | Semiconductor device with improved on-resistance |
US9577089B2 (en) | 2010-03-02 | 2017-02-21 | Vishay-Siliconix | Structures and methods of fabricating dual gate devices |
US10453953B2 (en) | 2010-03-02 | 2019-10-22 | Vishay-Siliconix | Structures and methods of fabricating dual gate devices |
US11114559B2 (en) | 2011-05-18 | 2021-09-07 | Vishay-Siliconix, LLC | Semiconductor device having reduced gate charges and superior figure of merit |
US8716788B2 (en) | 2011-09-30 | 2014-05-06 | Infineon Technologies Austria Ag | Semiconductor device with self-charging field electrodes |
US8866222B2 (en) | 2012-03-07 | 2014-10-21 | Infineon Technologies Austria Ag | Charge compensation semiconductor device |
US8901642B2 (en) | 2012-03-07 | 2014-12-02 | Infineon Technologies Austria Ag | Charge compensation semiconductor device |
US9537003B2 (en) | 2012-03-07 | 2017-01-03 | Infineon Technologies Austria Ag | Semiconductor device with charge compensation |
US8742550B2 (en) | 2012-07-05 | 2014-06-03 | Infineon Technologies Austria Ag | Charge compensation semiconductor device |
US8823084B2 (en) | 2012-12-31 | 2014-09-02 | Infineon Technologies Austria Ag | Semiconductor device with charge compensation structure arrangement for optimized on-state resistance and switching losses |
US9147763B2 (en) | 2013-09-23 | 2015-09-29 | Infineon Technologies Austria Ag | Charge-compensation semiconductor device |
US10234486B2 (en) | 2014-08-19 | 2019-03-19 | Vishay/Siliconix | Vertical sense devices in vertical trench MOSFET |
US10444262B2 (en) | 2014-08-19 | 2019-10-15 | Vishay-Siliconix | Vertical sense devices in vertical trench MOSFET |
US10527654B2 (en) | 2014-08-19 | 2020-01-07 | Vishay SIliconix, LLC | Vertical sense devices in vertical trench MOSFET |
CN106935645A (en) * | 2015-12-30 | 2017-07-07 | 节能元件控股有限公司 | Metal-oxide half field effect transistor power component with bottom grid |
CN106935645B (en) * | 2015-12-30 | 2020-07-07 | 节能元件控股有限公司 | MOSFET power device with bottom gate |
CN106098781B (en) * | 2016-08-17 | 2018-10-26 | 电子科技大学 | A kind of VDMOS of groove structure |
CN106098781A (en) * | 2016-08-17 | 2016-11-09 | 电子科技大学 | A kind of VDMOS of groove structure |
US11217541B2 (en) | 2019-05-08 | 2022-01-04 | Vishay-Siliconix, LLC | Transistors with electrically active chip seal ring and methods of manufacture |
US11218144B2 (en) | 2019-09-12 | 2022-01-04 | Vishay-Siliconix, LLC | Semiconductor device with multiple independent gates |
EP4152408A1 (en) * | 2021-09-21 | 2023-03-22 | Infineon Technologies Austria AG | Semiconductor die comprising a device |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE102005041322B4 (en) | 2017-03-16 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE102005041322B4 (en) | Trench transistor structure with field electrode assembly and manufacturing method thereof | |
DE102009035688B4 (en) | Semiconductor device with trench gate structure and method of making the same | |
DE112014000679B4 (en) | Insulating layer silicon carbide semiconductor device and process for its production | |
DE102007004616B4 (en) | A semiconductor device having a super junction structure and a method of manufacturing the same | |
DE102012204420B4 (en) | Semiconductor device | |
DE102008039845B4 (en) | IGBT with a semiconductor body | |
DE69735349T2 (en) | TRIANGLE DIGITIZED TRANSISTOR TRANSISTOR | |
DE102007030755B3 (en) | Semiconductor device having a trench edge having edge and method for producing a border termination | |
DE10212144B4 (en) | Transistor arrangement having a structure for electrically contacting electrodes of a trench transistor cell | |
DE102005041257B4 (en) | Field electrode trench transistor structure with voltage divider | |
DE10358697A1 (en) | Semiconductor device and method of manufacturing the same | |
DE102006026943B4 (en) | By field effect controllable trench transistor with two control electrodes | |
DE112011104322T5 (en) | Semiconductor device and method for manufacturing a semiconductor device | |
DE10297349T5 (en) | Semiconductor structure with improved lower forward voltage losses and higher blocking capability | |
WO1997035346A1 (en) | Field effect-controlled semiconductor component | |
DE102004029435A1 (en) | Field plate trench transistor | |
DE10258194A1 (en) | Semiconductor memory with charge trapping memory cells and manufacturing process | |
DE10309400A1 (en) | Semiconductor element especially a compensating element such as a diode most or igbt has drift zone with compensation and high voltage resistance and low switch on resistance | |
DE102004009521B4 (en) | High-voltage PMOS transistor, mask for manufacturing a tub and method for manufacturing a high-voltage PMOS transistor | |
DE102005035153A1 (en) | Semiconductor component e.g. power transistor, has drift zone, and drift control zone made of semiconductor material and arranged adjacent to drift zone in body, where accumulation dielectric is arranged between zones | |
DE102006009942B4 (en) | Lateral semiconductor device with low on-resistance | |
DE102004047772B4 (en) | Lateral semiconductor transistor | |
DE102004009323B4 (en) | Vertical trenched DMOS transistor and method of making the same | |
WO2007144416A1 (en) | Mos-power transistors with edge termination with small area requirement | |
DE112010005265B4 (en) | Method of making a depletion mode DMOS transistor |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
R016 | Response to examination communication | ||
R018 | Grant decision by examination section/examining division | ||
R020 | Patent grant now final | ||
R082 | Change of representative | ||
R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |