DE102004026233A1 - Trenchtransistor - Google Patents

Trenchtransistor Download PDF

Info

Publication number
DE102004026233A1
DE102004026233A1 DE102004026233A DE102004026233A DE102004026233A1 DE 102004026233 A1 DE102004026233 A1 DE 102004026233A1 DE 102004026233 A DE102004026233 A DE 102004026233A DE 102004026233 A DE102004026233 A DE 102004026233A DE 102004026233 A1 DE102004026233 A1 DE 102004026233A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
functional element
semiconductor functional
trench transistor
transistor
trench
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
Application number
DE102004026233A
Other languages
English (en)
Other versions
DE102004026233B4 (de
Inventor
Rainald Sander
Markus Dr.rer.nat. Zundel
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Infineon Technologies AG
Original Assignee
Infineon Technologies AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Infineon Technologies AG filed Critical Infineon Technologies AG
Priority to DE102004026233.0A priority Critical patent/DE102004026233B4/de
Priority to US11/137,942 priority patent/US7439579B2/en
Publication of DE102004026233A1 publication Critical patent/DE102004026233A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE102004026233B4 publication Critical patent/DE102004026233B4/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

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
    • H01L29/7813—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
    • H01L29/02—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
    • H01L29/10—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 with semiconductor regions connected to an electrode not carrying current to be rectified, amplified or switched and such electrode being part of a semiconductor device which comprises three or more electrodes
    • H01L29/1095—Body region, i.e. base region, of DMOS transistors or IGBTs
    • 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
    • H01L29/7803—Vertical DMOS transistors, i.e. VDMOS transistors structurally associated with at least one other device
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/02—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers
    • H01L27/0203—Particular design considerations for integrated circuits
    • H01L27/0207—Geometrical layout of the components, e.g. computer aided design; custom LSI, semi-custom LSI, standard cell technique
    • H01L27/0211—Geometrical layout of the components, e.g. computer aided design; custom LSI, semi-custom LSI, standard cell technique adapted for requirements of temperature
    • 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
    • H01L29/0684—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 the shape, relative sizes or dispositions of the semiconductor regions or junctions between the regions
    • H01L29/0692—Surface layout
    • H01L29/0696—Surface layout of cellular field-effect devices, e.g. multicellular DMOS transistors or IGBTs
    • 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
    • H01L29/41—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape, relative sizes or dispositions
    • H01L29/423—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape, relative sizes or dispositions not carrying the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/42312—Gate electrodes for field effect devices
    • H01L29/42316—Gate electrodes for field effect devices for field-effect transistors
    • H01L29/4232—Gate electrodes for field effect devices for field-effect transistors with insulated gate
    • H01L29/42364—Gate electrodes for field effect devices for field-effect transistors with insulated gate characterised by the insulating layer, e.g. thickness or uniformity
    • H01L29/42368—Gate electrodes for field effect devices for field-effect transistors with insulated gate characterised by the insulating layer, e.g. thickness or uniformity the thickness being non-uniform

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)
  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Semiconductor Integrated Circuits (AREA)

Abstract

Ein Trenchtransistor (1') weist ein Zellenfeld (15), das mehrere Zellenfeldtrenches (3) und mehrere zwischen den Zellenfeldtrenches (3) angeordnete Mesagebiete (4) aufweist, und ein Halbleiter-Funktionselement, das in einem der Mesagebiete ausgebildet ist, auf. In dem Mesagebiet (4), in dem das Halbleiter-Funktionselement (17) ausgebildet ist, ist eine Stromfluss-Führungsstruktur (12) vorgesehen, die wenigstens teilweise unterhalb des Halbleiter-Funktionselementes (17) ausgebildet und so ausgestaltet ist, dass vertikal ausgerichtete Stromflüsse aus dem Halbleiter-Funktionselement (17) heraus bzw. in das Halbleiter-Funktionselement (17) hinein erschwert und horizontal ausgerichtete Stromflüsse durch das Halbleiter-Funktionselement (17) hindurch begünstigt werden.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Trenchtransistor.
  • Leistungs-Halbleiterbauteile werden in zunehmendem Maße mit Sensoren versehen, die beispielsweise die Temperatur oder die Stromstärke an bestimmten Punkten innerhalb der Bauteile messen. Durch Auswertung der Sensordaten können Überlastungen der Bauteile frühzeitig erkannt und geeignete Maßnahmen zur Verhinderung irreversibler Schäden eingeleitet werden.
    •
  • Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe ist, eine Möglichkeit aufzuzeigen, mit der derartige Sensoren möglichst effektiv in einen Trenchtransistor integriert werden können.
  • Zur Lösung der Aufgabe stellt die Erfindung einen Trenchtransistor gemäß dem Patentanspruch 1 bereit. Vorteilhafte Ausgestaltungen bzw. Weiterbildungen des Erfindungsgedankens finden sich in den Unteransprüchen.
  • Der erfindungsgemäße Trenchtransistor weist ein Zellenfeld auf, in dem mehrere Zellenfeldtrenches und mehrere zwischen den Zellenfeldtrenches angeordnete Mesagebiete vorgesehen sind. Ferner weist der Trenchtransistor ein als Sensor dienendes Halbleiter-Funktionselement, das in einem der Mesagebiete ausgebildet ist, auf. Der Trenchtransistor ist so ausgestaltet, dass im Betriebszustand desselben vertikal ausgerichtete Stromflüsse, die (wenigstens einige der) Mesagebiete durchsetzen, und horizontal ausgerichtete Stromflüsse, die das Halbleiter-Funktionselement durchsetzen, erzeugbar sind. In dem Mesagebiet, in dem das Halbleiter-Funktionselement ausgebildet ist, ist eine Stromfluss-Führungsstruktur vorge sehen, die wenigstens teilweise unterhalb des Halbleiter-Funktionselements ausgebildet und so ausgestaltet ist, dass vertikal ausgerichtete Stromflüsse aus dem Halbleiter-Funktionselement heraus bzw. in das Halbleiter-Funktionselement hinein erschwert und horizontal ausgerichtete Stromflüsse durch das Halbleiter-Funktionselement hindurch begünstigt werden.
  • Die Stromfluss-Führungsstruktur ermöglicht es, parasitäre Stromflüsse zwischen dem Halbleiter-Funktionselement und einem Drainanschlussgebiet des Trenchtransistors zu unterdrücken. Auf diese Art und Weise können die horizontal ausgerichteten Stromflüsse, die das Halbleiter-Funktionselement durchsetzen und die ein Maß für den zu messenden Parameter, beispielsweise die Temperatur, darstellen, unverfälscht ermittelt werden, womit die Genauigkeit der Parametermessung verbessert werden kann.
  • Das Halbleiter-Funktionselement ist vorzugsweise ein Transistor, kann jedoch auch ein beliebiges anderes Halbleiter-Funktionselement, beispielsweise eine Diode oder ein Widerstand, sein.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Halbleiter-Funktionselement ein MOS-Transistor, der ein Sourcegebiet von einem ersten Dotiertyp, ein Bodygebiet von einem zweiten Dotiertyp und ein Draingebiet von dem ersten Dotiertyp aufweist. Das Sourcegebiet und das Draingebiet sind horizontal voneinander beabstandet und durch das Bodygebiet miteinander verbunden. In dieser Ausführungsform dient wenigstens eine der Elektroden, die innerhalb der dem Halbleiter-Funktionselement benachbarten Zellenfeldtrenches vorgesehen sind, als Gateelektrode, um einen Kanal im Bodygebiet des MOS-Transistors zu induzieren.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das Halbleiter-Funktionselement als Bipolar-Transistor realisiert, der ein Emittergebiet von einem ersten Dotiertyp, ein Basisgebiet von einem zweiten Dotiertyp und ein Kollektorgebiet von dem ersten Dotiertyp aufweist. Das Emittergebiet ist vom Kollektorgebiet horizontal beabstandet, ferner sind das Sourcegebiet und das Draingebiet miteinander durch das Basisgebiet verbunden.
  • Die Stromfluss-Führungsstruktur kann beispielsweise eine hochdotierte Halbleiterschicht sein. Wenn das Halbleiter-Funktionselement als Transistor ausgebildet ist, wäre als Dotiertyp der Halbleiterschicht der zweite Dotiertyp zu wählen. Ferner sollte die Halbleiterschicht direkt an das Bodygebiet/Basisgebiet angrenzen. Jedoch ist es auch möglich, die Halbleiterschicht von dem Bodygebiet/Basisgebiet beabstandet innerhalb des Mesagebiets zu vergraben.
  • Die Stromfluss-Führungsstruktur sollte vorzugsweise die gesamte Querschnittsfläche des Mesagebiets unterhalb des Halbleiter-Funktionselements bedecken, um eine möglichst gute Unterdrückung parasitärer Stromflüsse zu ermöglichen. Die Erfindung ist jedoch nicht hierauf beschränkt, es sind beispielsweise auch Halbleiterschichten mit Aussparungen denkbar.
  • Das Halbleiter-Funktionselement kann an einer beliebigen Stelle innerhalb des Zellenfelds angeordnet werden. Beispielsweise ist es möglich, das Halbleiter-Funktionselement zwischen zwei aktiven Zellenfeldtrenches anzuordnen. Alternativ hierzu ist es möglich, das Halbleiter-Funktionselement zwischen deaktivierten Zellenfeldtrenches am Rand des Zellenfelds anzuordnen. Die Positionierung des Halbleiter-Funktionselements innerhalb des Trenchtransistors hängt stark davon ab, welcher Parameter gemessen werden soll. So wäre das Halbleiter-Funktionselement vorteilhafterweise mitten im Zellenfeld zu positionieren, wenn die Temperatur des Zellenfelds möglichst genau gemessen werden soll.
  • Das Halbleiter-Funktionselement kann vollständig mit Trenches umschlossen sein. Beispielsweise kann das Halbleiter-Funktionselement seitlich durch die Zellenfeldtrenches begrenzt werden, wobei die Zellenfeldtrenches vor und hinter dem Halbleiter-Funktionselement durch zusätzliche Quertrenches miteinander verbunden sind, so dass ein geschlossener Trenchring um das Halbleiter-Funktionselement herum entsteht.
  • Die Erfindung lässt sich besonders vorteilhaft auf "Dense-Trench-Transistoren" anwenden, das heißt auf Trenchtransistoren, deren Trenches sehr nahe beieinander liegen (d. h. dessen Mesagebiet-Breiten gering sind). In einer bevorzugten Ausführungsform dient das Halbleiter-Funktionselement als Temperatursensor zum Messen der Temperatur des Zellenfelds. Weitere Anwendungsmöglichkeiten wären Stromstärkesensoren, Spannungssensoren und dergleichen.
    •
  • Die Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Figuren in beispielsweiser Ausführungsform näher erläutert.
  • Es zeigen:
  • 1 einen Ausschnitt eines Zellenfelds eines herkömmlichen Trenchtransistors,
  • 2 einen Ausschnitt eines Zellenfelds einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Trenchtransistors,
  • 3 erste mögliche Kontaktierungsausführungen von Halbleiter-Funktionselementen des erfindungsgemäßen Trenchtransistors,
  • 4 zweite mögliche Kontaktierungsausführungen von Halbleiter-Funktionselementen des erfindungsgemäßen Trenchtransistors.
  • In den Figuren sind identische bzw. einander entsprechende Teile mit denselben Bezugsziffern gekennzeichnet. Weiterhin können sämtliche Ausführungsformen invers dotiert sein, das heißt p- und n-dotierte Gebiete können miteinander vertauscht werden.
  • In 1 ist ein Ausschnitt eines Zellenfelds eines Trenchtransistors 1 gemäß dem Stand der Technik gezeigt: in einem Halbleiterkörper 2 sind mehrere Zellenfeldtrenches 3 ausgebildet, wobei zwischen jeweils zwei Zellenfeldtrenches 3 ein Mesagebiet 4 angeordnet ist. In jedem Mesagebiet 4 sind mehrere n+-dotierte Sourcegebiete 5 und ein p-dotiertes Bodygebiet 6 vorgesehen, wobei die Sourcegebiete 5 durch p+-dotierte Gebiete 7, die jeweils mit dem Bodygebiet 6 verbunden sind, voneinander getrennt sind. In jedem der Zellenfeldtrenches 3 ist eine Elektrode 8 vorgesehen, die durch eine Isolationsschicht 9 von dem Mesagebiet 4 getrennt ist. Unterhalb des Bodygebiets 6 befindet sich ein n-dotiertes Driftgebiet 10, unter dem sich wiederum ein n+-dotiertes Drainanschlussgebiet 11 befindet. Oberhalb der Zellenfeldtrenches 3 sowie der Mesagebiete 4 befindet sich eine Source-Metallisierungsschicht (nicht gezeigt), unterhalb des Drainanschlussgebiets 11 befindet sich eine Drainmetallisierungsschicht (nicht gezeigt).
  • Im Betriebszustand des Trenchtransistors 1 können durch die Elektroden 8 Kanäle im Bodygebiet 6 erzeugt werden, so dass vertikal ausgerichtete Stromflüsse zwischen den Sourcegebieten 5 und dem Drainanschlussgebiet 11 erfolgen.
  • Ziel der Erfindung ist, wie bereits erwähnt, mit möglichst geringem Aufwand in die in 1 gezeigte Struktur Halbleiter-Funktionselemente zu integrieren, die durch horizontal ausgerichtete Stromflüsse durchsetzt werden. In 2 ist ein Trenchtransistor 1' gezeigt, der diese Vorgaben erfüllt. Der wesentliche Unterschied zu dem in 1 gezeigten Aufbau ist, dass unterhalb des Bodygebiets 6 eine Stromfluss-Führungsstruktur 12 vorgesehen ist, die in dieser Ausführungsform eine p+-dotierte Schicht ist, die die gesamte Querschnittsfläche des Mesagebiets 4 abdeckt. Weiterhin weisen die Sourcegebiete, die in 1 mit Bezugsziffer 5 gekennzeichnet sind, hier eine andere Funktion auf. So fungiert das erste Sourcegebiet als Emitter 13, und das zweite Sourcegebiet als Kollektor 14. Der Emitter 13 sowie der Kollektor 14 werden über nicht gezeigte Anschlüsse kontaktiert und bilden zusammen mit dem Bodygebiet 6 und dem p+-dotierten Gebiet 7 einen Transistor aus, in dem ein horizontal ausgerichteter Stromfluss erzeugbar ist (der Stromfluss verläuft von dem Emitter 13 in das Bodygebiet 6 und von dem Bodygebiet 6 in den Kollektor 14). Der horizontal ausgerichtete Stromfluss dient hierbei als Messstrom, um die Temperatur innerhalb des Mesagebiets 4 zu erfassen (der Widerstand, den der horizontal ausgerichtete Stromfluss zu überwinden hat, ist abhängig von der Temperatur im Mesagebiet 4).
  • Die Stromfluss-Führungseinrichtung 12 verhindert, dass parasitäre Stromflüsse zwischen dem Emitter 13 und dem Drainanschlussgebiet 11 auftreten bzw. schwächt diesen Effekt deutlich ab. Der Emitter 13 sowie der Kollektor 14 können sehr breit ausgestaltet werden, das heißt eine große Querschnittsfläche des Mesagebiets 4 abdecken. Ebenso ist es möglich, das p+-Gebiet so auszugestalten, dass dieses eine große Querschnittsfläche des Mesagebiets 4 abgedeckt. Auf diese Art und Weise lässt sich die Länge der Strecke, die der horizontal ausgerichtete Stromfluss durch das Halbleiter-Funktionselement hindurch zu überwinden hat, individuell einstellen.
  • Wenn das in 2 gezeigte laterale Halbleiter-Funktionselement als MOS-Transistor ausgestaltet ist, wird im Durchlasszustand ein Kanal im Bodygebiet 6 durch die Elektrode 8 im angrenzenden Zellenfeldtrench 3 induziert. In diesem Fall muss für das p+-dotierte Gebiet 7, das das Bodygebiet 6 kontaktiert, kein eigener Anschluss vorgesehen werden. Wenn das Halbleiter-Funktionselement jedoch als Bipolartransistor ausgestaltet ist, so benötigt das p+-dotierte Gebiet 7 einen eigenen Anschluss (Basisanschluss), der die Funktion des Halbleiter-Funktionselements ersetzt.
  • In 3 ist eine Draufsicht einer möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Trenchtransistors gezeigt. Zu sehen sind ein Zellenfeld 15, in dem mehrere Zellenfeldtrenches 3 und Mesagebiete 4 vorgesehen sind. Die aktiven Zellenfeldtrenches sind mit einer Sourcemetallisierungsschicht 16 überdeckt, wobei ein Halbleiter-Funktionselement (ein Transistor) 17 zwischen zwei deaktivierten Zellenfeldtrenches 18 am Rand des Zellenfelds 15 ausgebildet ist. Das Halbleiter-Funktionselement 17 kann im Falle eines MOS-Transistors durch die Kontakte 19 (Emitter) und 20 (Kollektor) kontaktiert werden, weiterhin werden über Kontakte 21 die Elektroden 8 der deaktivierten Zellenfeldtrenches 18 kontaktiert. Im Falle eines Bipolartransistors können die Kontakte 21 entfallen, jedoch ist zusätzlich ein Kontakt 22 zur Kontaktierung des Basisgebiets des Bipolartransistors notwendig. Der in 3 gezeigte Aufbau hat den Vorteil, dass das Halbleiter-Funktionselement relativ problemlos in den Trenchtransistor integriert werden kann. Nachteilig hieran ist jedoch, dass bei Verwendung des Halbleiter-Funktionselements als Temperatursensor ein relativ großer Abstand zwischen diesem und den aktiven Zellenfeldtrenches 3, in deren Umgebung die zu messende Wärme erzeugt wird, besteht. Damit können Fehler in der Temperaturmessung auftreten.
  • Derartige Nachteile können mit Anordnungen, die in 4 gezeigt sind, vermieden werden. In 4 sind drei verschiedene Kontaktierungsmöglichkeiten für MOS-Transistor-Halbleiter-Funktionselemente (Gateanschlüsse für den MOS-Transistor nicht gezeigt) gezeigt. In einer ersten Ausführungsform werden sowohl der Emitterkontakt als auch der Kollektorkontakt durch Anschlüsse, die durch die Sourcemetallisierungsschicht 16 nach oben aus dem Trenchtransistor 1' herausgeführt (Fall A) werden, kontaktiert. In einer zweiten Ausführungsform (Fall B) befinden sich die Emitter- bzw. Kollektoranschlüsse außerhalb der Sourcemetallisierungsschicht 16. In einer dritten Ausführungsform (Fall C) befindet sich der Emitteranschluss außerhalb der Sourcemetallisierungsschicht 16, der Kollektoranschluss ist jedoch mit der Sourcemetallisierungsschicht 16 verbunden. Im Falle eines Bipolar-Transistors muss zwischen dem Emitterkontakt und dem Kollektorkontakt jeweils ein Basiskontakt vorgesehen werden (nicht gezeigt).
  • Aus der vorangehenden Beschreibung ist deutlich geworden, dass mit Hilfe eines n-Kanal-MOS-Transistors Trenchtransistoren auf einfache Art und Weise mit Zusatzfunktionen versehen werden können. Die Erfindung lässt sich insbesondere auf Trenchtransistoren mit geringem Trenchabstand, d. h. mit geringer Mesagebietbreite anwenden, da in diesen Transistoren die Durchbrüche vorwiegend im Bereich der Trenchböden auftreten und damit das Vorsehen der Stromfluss-Führungsstruktur (insbesondere im Falle einer hochdotierten Halbleiterschicht) auf die Durchbruchspannung kaum einen Einfluss hat. Anders gestaltet sich die Situation bei Trenchtransistoren, deren Mesagebietbreiten größer als die Trenchbreiten sind, da in diesem Fall der Durchbruch vorwiegend an einem Übergang zwischen dem Bodygebiet und dem darunter angeordneten Driftgebiet auftritt. Eine Erhöhung der Dotierkonzentration in diesem Bereich würde die Durchbruchspannung absenken.
  • Die vertikale Position der Stromfluss-Führungsstruktur ist vorzugsweise auf Höhe des unteren Teils des Gateoxids (des verdünnten Teils der Isolationsschicht) vorgesehen, kann aber auch auf Höhe des oberen Bereichs des Dickoxids (des verdickten Teils der Isolationsschicht) vorgesehen werden oder in einem Bereich, der beide der zuvor genannten Bereiche gleichzeitig erfasst.
  • Um die Stromfluss-Führungsstruktur in das Mesagebiet des Trenchtransistors zu integrieren, muss der Standardprozess zum Herstellen des Trenchtransistors nur unwesentlich erweitert werden. In der Regel sollte eine zusätzliche Abschattungsmaske ausreichend sein, um diese Struktur herzustellen, so dass einerseits die vertikalen MOS-Zellen und andererseits die laterale MOS-Zelle (Halbleiterfunktionselement) hinsichtlich des Body-/Basisgebiets optimal ausgestaltet sind, womit die Eigenschaften beider Transistortypen optimiert werden.
    • 1, 1'
    Trenchtransistor
    2
    Halbleiterkörper
    3
    Zellenfeldtrench
    4
    Mesagebiet
    5
    Sourcegebiet
    6
    Bodygebiet
    7
    P+-Gebiet
    8
    Elektrode
    9
    Isolationsschicht
    10
    Driftgebiet
    11
    Drainanschlussgebiet
    12
    Stromfluss-Führungseinrichtung
    13
    Emitter
    14
    Kollektor
    15
    Zellenfeld
    16
    Source-Metallisierungsschicht
    17
    Halbleiter-Funktionselement
    18
    Zellenfeldtrench
    19 bis 22
    Kontakt

Claims (12)

  1. Trenchtransistor (1'), mit: – einem Zellenfeld (15), das mehrere Zellenfeldtrenches (3) und mehrere zwischen den Zellenfeldtrenches (3) angeordnete Mesagebiete (4) aufweist, und – einem Halbleiter-Funktionselement, das in einem der Mesagebiete ausgebildet ist, wobei im Betriebszustand des Trenchtransistors (1') vertikal ausgerichtete Stromflüsse, die die Mesagebiete (4) durchsetzen, und horizontal ausgerichtete Stromflüsse, die das Halbleiter-Funktionselement durchsetzen, erzeugbar sind, wobei in dem Mesagebiet (4), in dem das Halbleiter-Funktionselement ausgebildet ist, eine Stromfluss-Führungsstruktur (12) vorgesehen ist, die wenigstens teilweise unterhalb des Halbleiter-Funktionselements ausgebildet und so ausgestaltet ist, dass vertikal ausgerichtete Stromflüsse aus dem Halbleiter-Funktionselement heraus beziehungsweise in das Halbleiter-Funktionselement hinein erschwert und horizontal ausgerichtete Stromflusse durch das Halbleiter-Funktionselement hindurch begünstigt werden.
  2. Trenchtransistor (1') nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Halbleiter-Funktionselement ein Transistor ist.
  3. Trenchtransistor (1') nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Halbleiter-Funktionselement ein MOS-Transistor ist, der ein Sourcegebiet (13) vom einem ersten Dotiertyp, ein Bodygebiet (6, 7) von einem zweiten Dotiertyp und ein Draingebiet (14) von dem ersten Dotiertyp aufweist, wobei das Source- und das Draingebiet (13, 14) horizontal voneinander beabstandet sind und durch das Bodygebiet (6, 7) miteinander verbunden sind.
  4. Trenchtransistor (1') nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Elektrode (8), die innerhalb eines dem Halbleiter-Funktionselement benachbarten Zellenfeldtrenchs (3) vorgesehen ist, als Gateelektrode dient, um einen Kanal im Bodygebiet (6) des MOS-Transistors zu induzieren.
  5. Trenchtransistor (1') nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Halbleiter-Funktionselement ein Bipolar-Transistor ist, der ein Sourcegebiet (13) vom einem ersten Dotiertyp, ein Basisgebiet (6, 7) von einem zweiten Dotiertyp und ein Draingebiet (14) von dem ersten Dotiertyp aufweist, wobei das Source- und das Draingebiet (13, 14) horizontal voneinander beabstandet sind und durch das Basisgebiet miteinander verbunden sind.
  6. Trenchtransistor (1') nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromfluss-Führungsstruktur (12) eine hoch dotierte Halbleiterschicht ist.
  7. Trenchtransistor (1') nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Halbleiterschicht vom zweiten Dotiertyp ist und direkt an das Bodygebiet/Basisgebiet (6) angrenzt.
  8. Trenchtransistor (1') nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Halbleiter-Funktionselement zwischen aktiven Zellenfeldtrenches angeordnet ist.
  9. Trenchtransistor (1') nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Halbleiter-Funktionselement zwischen deaktivierten Zellenfeldtrenches am Rand des Zellenfelds angeordnet ist.
  10. Trenchtransistor (1') nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Halbleiter-Funktionselement vollständig mit Trenches umschlossen ist.
  11. Trenchtransistor (1') nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Trenchtransistor ein Dense-Trench-Transistor ist.
  12. Trenchtransistor (1') nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Halbleiter-Funktionselement als Temperatursensor dient.
DE102004026233.0A 2004-05-28 2004-05-28 Trenchtransistor Expired - Fee Related DE102004026233B4 (de)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102004026233.0A DE102004026233B4 (de) 2004-05-28 2004-05-28 Trenchtransistor
US11/137,942 US7439579B2 (en) 2004-05-28 2005-05-26 Power semiconductor with functional element guide structure

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102004026233.0A DE102004026233B4 (de) 2004-05-28 2004-05-28 Trenchtransistor

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE102004026233A1 true DE102004026233A1 (de) 2005-12-22
DE102004026233B4 DE102004026233B4 (de) 2015-02-12

Family

ID=35433116

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102004026233.0A Expired - Fee Related DE102004026233B4 (de) 2004-05-28 2004-05-28 Trenchtransistor

Country Status (2)

Country Link
US (1) US7439579B2 (de)
DE (1) DE102004026233B4 (de)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102005043271A1 (de) * 2005-09-12 2007-03-15 Infineon Technologies Ag Vorrichtung zur Messung der Temperatur in vertikal aufgebauten Halbleiterbauelementen bei laufendem Betrieb und kombinierte Teststruktur zur Erfassung der Zuverlässigkeit
DE102006005033A1 (de) * 2006-02-03 2007-08-30 Infineon Technologies Ag Halbleiterbauelementanordnung mit einem Leistungstransistor und einer Temperaturmessanordnung
DE102006002481B3 (de) * 2006-01-18 2007-09-06 Infineon Technologies Ag Kombinierter Widerstandstemperatursensor
US7474135B2 (en) 2006-01-05 2009-01-06 Infineon Technologies Ag Circuit for differential signals

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6084357B2 (ja) * 2011-11-02 2017-02-22 ルネサスエレクトロニクス株式会社 半導体装置
US10249721B2 (en) 2013-04-04 2019-04-02 Infineon Technologies Austria Ag Semiconductor device including a gate trench and a source trench
US9666663B2 (en) * 2013-08-09 2017-05-30 Infineon Technologies Ag Semiconductor device with cell trench structures and contacts and method of manufacturing a semiconductor device
CN112684302B (zh) * 2021-03-11 2021-10-08 国网山东省电力公司青州市供电公司 一种基于lc投切的低压台区归属关系识别系统及方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5691555A (en) * 1993-05-19 1997-11-25 Consorzio Per La Ricerca Sulla Microelettronica Nel Mezzogiorno Integrated structure current sensing resistor for power devices particularly for overload self-protected power MOS devices
US5821580A (en) * 1996-04-30 1998-10-13 Kabushiki Kaisha Toshiba MOS device having a trench gate structure
US6144085A (en) * 1998-08-20 2000-11-07 U.S. Philips Corporation Power transistor device having hot-location and cool-location temperature sensors
US6180966B1 (en) * 1997-03-25 2001-01-30 Hitachi, Ltd. Trench gate type semiconductor device with current sensing cell
DE10207309A1 (de) * 2002-02-21 2003-09-11 Infineon Technologies Ag MOS-Transistoreinrichtung
DE10214151A1 (de) * 2002-03-28 2003-10-23 Infineon Technologies Ag Halbleiterbauelement mit erhöhter Durchbruchspannung im Randbereich

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11202230A (ja) * 1998-01-14 1999-07-30 Fuji Xerox Co Ltd 光走査装置
US6262453B1 (en) * 1998-04-24 2001-07-17 Magepower Semiconductor Corp. Double gate-oxide for reducing gate-drain capacitance in trenched DMOS with high-dopant concentration buried-region under trenched gate
US6621121B2 (en) * 1998-10-26 2003-09-16 Silicon Semiconductor Corporation Vertical MOSFETs having trench-based gate electrodes within deeper trench-based source electrodes
AU2002230482A1 (en) * 2000-11-16 2002-05-27 Silicon Wireless Corporation Discrete and packaged power devices for radio frequency (rf) applications and methods of forming same
US6635535B2 (en) * 2001-11-20 2003-10-21 Fairchild Semiconductor Corporation Dense trench MOSFET with decreased etch sensitivity to deposition and etch processing
US7183610B2 (en) * 2004-04-30 2007-02-27 Siliconix Incorporated Super trench MOSFET including buried source electrode and method of fabricating the same

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5691555A (en) * 1993-05-19 1997-11-25 Consorzio Per La Ricerca Sulla Microelettronica Nel Mezzogiorno Integrated structure current sensing resistor for power devices particularly for overload self-protected power MOS devices
US5821580A (en) * 1996-04-30 1998-10-13 Kabushiki Kaisha Toshiba MOS device having a trench gate structure
US6180966B1 (en) * 1997-03-25 2001-01-30 Hitachi, Ltd. Trench gate type semiconductor device with current sensing cell
US6144085A (en) * 1998-08-20 2000-11-07 U.S. Philips Corporation Power transistor device having hot-location and cool-location temperature sensors
DE10207309A1 (de) * 2002-02-21 2003-09-11 Infineon Technologies Ag MOS-Transistoreinrichtung
DE10214151A1 (de) * 2002-03-28 2003-10-23 Infineon Technologies Ag Halbleiterbauelement mit erhöhter Durchbruchspannung im Randbereich

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102005043271A1 (de) * 2005-09-12 2007-03-15 Infineon Technologies Ag Vorrichtung zur Messung der Temperatur in vertikal aufgebauten Halbleiterbauelementen bei laufendem Betrieb und kombinierte Teststruktur zur Erfassung der Zuverlässigkeit
DE102005043271B4 (de) * 2005-09-12 2011-07-28 Infineon Technologies AG, 81669 Vorrichtung zur Messung der Temperatur in vertikal aufgebauten Halbleiterbauelementen bei laufendem Betrieb und kombinierte Teststruktur zur Erfassung der Zuverlässigkeit
US7474135B2 (en) 2006-01-05 2009-01-06 Infineon Technologies Ag Circuit for differential signals
DE102006002481B3 (de) * 2006-01-18 2007-09-06 Infineon Technologies Ag Kombinierter Widerstandstemperatursensor
DE102006005033A1 (de) * 2006-02-03 2007-08-30 Infineon Technologies Ag Halbleiterbauelementanordnung mit einem Leistungstransistor und einer Temperaturmessanordnung
US7843006B2 (en) 2006-02-03 2010-11-30 Infineon Technologies Ag Semiconductor component arrangement having a power transistor and a temperature measuring arrangement
DE102006005033B4 (de) * 2006-02-03 2013-12-05 Infineon Technologies Ag Halbleiterbauelementanordnung mit einem Leistungstransistor und einer Temperaturmessanordnung

Also Published As

Publication number Publication date
US7439579B2 (en) 2008-10-21
DE102004026233B4 (de) 2015-02-12
US20050275013A1 (en) 2005-12-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102004022376B4 (de) Halbleitervorrichtung mit einer RESURF-Struktur, Verfahren zum Herstellen einer solchen Halbleitervorrichtung sowie Verfahren zum Auswerten eines Herstellungsprozesses einer solchen Halbleitervorrichtung
DE112009000253B4 (de) Halbleitervorrichtung
DE102004047752B3 (de) Halbleiterbauteil mit Temperatursensor
DE19611045C1 (de) Durch Feldeffekt steuerbares Halbleiterbauelement
DE10214151B4 (de) Halbleiterbauelement mit erhöhter Durchbruchspannung im Randbereich
DE112009003565B4 (de) Grabenbasierte leistungshalbleitervorrichtungen mit eigenschaften einer erhöhten durchbruchspannung
DE112009004595B4 (de) Halbleitervorrichtung
DE102004052678B3 (de) Leistungs- Trenchtransistor
DE10362232B4 (de) Leistungshalbleitervorrichtung
DE3942640C2 (de) MOS-Halbleitervorrichtung
DE4110369C2 (de) MOS-Halbleiterbauelement
DE102014110366B4 (de) Mos-leistungstransistor mit integriertem gatewiderstand
DE102008000660A1 (de) Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung und Verfahren zu ihrer Herstellung
DE10358697A1 (de) Halbleiteranordnung und Verfahren zur Herstellung derselben
DE102004058021A1 (de) Halbleitervorrichtung und Verfahren zu deren Herstellung
DE102004063946B4 (de) Transistoranordnungen mit einer in einem Trennungstrench angeordneten Elektrode
DE112017007068T5 (de) Halbleitervorrichtung
DE69533134T2 (de) Leistungsbauteil hoher Dichte in MOS-Technologie
DE10127391B4 (de) Halbleiter-Vorrichtung
DE10355588A1 (de) MOS-Transistoreinrichtung
DE19641838A1 (de) Abschlußstruktur für Halbleiterbauteile sowie Verfahren zur Herstellung derartiger Abschlußstrukturen
DE102004026233B4 (de) Trenchtransistor
DE69722150T2 (de) Halbleiteranordnung mit einem Schutzmittel
DE102004059627A1 (de) Halbleitervorrichtung
DE19828494B4 (de) MOSFET-Bauelement mit Schutzvorrichtung gegen Durchschalten eines parasitären Transistors

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
R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee