DE102005002198B3 - Power semiconductor component, has surface electrodes connected to one semiconductor layer in such a manner that lateral running series circuit of MOS diodes is formed, where electrodes lie partially directly on layer - Google Patents

Power semiconductor component, has surface electrodes connected to one semiconductor layer in such a manner that lateral running series circuit of MOS diodes is formed, where electrodes lie partially directly on layer Download PDF

Info

Publication number
DE102005002198B3
DE102005002198B3 DE200510002198 DE102005002198A DE102005002198B3 DE 102005002198 B3 DE102005002198 B3 DE 102005002198B3 DE 200510002198 DE200510002198 DE 200510002198 DE 102005002198 A DE102005002198 A DE 102005002198A DE 102005002198 B3 DE102005002198 B3 DE 102005002198B3
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
layer
semiconductor layer
trench
semiconductor
trenches
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.)
Active
Application number
DE200510002198
Other languages
German (de)
Inventor
Jenö Dr. Tihanyi
Hans-Joachim Dr. Schulze
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 DE200510002198 priority Critical patent/DE102005002198B3/en
Application granted granted Critical
Publication of DE102005002198B3 publication Critical patent/DE102005002198B3/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor 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
    • H01L29/40Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/402Field plates
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor 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
    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/86Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable only by variation of the electric current supplied, or only the electric potential applied, to one or more of the electrodes carrying the current to be rectified, amplified, oscillated or switched
    • H01L29/861Diodes

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)
  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)

Abstract

The component has a semiconductor body, in which a peripheral area (4) exhibits semiconductor layers (5, 6). Trenches (7) pierce through the layer (6), where trench electrodes are electrically isolated against the body by insulation layers (9). Surface electrodes (10) are connected to the layer (6) in such a manner that a lateral running series circuit of MOS diodes is formed. The electrodes lie partially directly on the layer (6). An independent claim is also included for a method for manufacturing a semiconductor component.

Description

Die Erfindung betrifft ein Halbleiterbauteil mit Randbereich und sein Verstellungsverfahren.The The invention relates to a semiconductor device with edge region and its Adjustment process.

Halbleiterbauteile (insbesondere Leistungs-Halbleiterbauteile) sollten einen möglichst geringen spezifischen Durchlasswiderstand Ron A aufweisen (Ron = Durchlasswiderstand; A = Chipfläche des aktiven Bereichs des Halbleiterbauteils). Weiterhin sollten die Halbleiterbauteile gute Durchbruchseigenschaften ("Avalanchefestigkeit") aufweisen.Semiconductor components (in particular power semiconductor components) should have the lowest possible specific forward resistance R on A (R on = on- resistance, A = chip area of the active region of the semiconductor component). Furthermore, the semiconductor devices should have good breakdown properties ("avalanche resistance").

Die Durchbruchseigenschaften eines Halbleiterbauteils sind stark von der Ausgestaltung der Randkonstruktion des Halbleiterbauteils abhängig. Randkonstruktionen sind demnach in der Vergangenheit Gegenstand intensiver Forschungstätigkeit gewesen. Die Randkonstruktion eines Halbleiterbauteils dient in erster Linie dazu, elektrische Feldstärken in einer Zone des Halbleiterbauteils, die zwischen dem aktiven Bereich (Zellenfeld) und der Sägekante des Halbleiterbauteils liegt, auf gewünschte Werte einzustellen. Um einen verfrühten Durchbruch im Sperrzustand des Halbleiterbauteils zu vermeiden, dürfen die elektrischen Feldstärken innerhalb der Randkonstruktion die im aktiven Bereich vorherrschenden Feldstärken-Maximalwerte nicht überschreiten. Um dies zu erreichen, wird versucht, Äquipotenziallinien so aus dem Inneren des Halbleiterbauteils bzw. aus dem Inneren der Randkonstruktion an die Oberfläche des Halbleiterbauteils zu führen, dass übermäßig starke Potenzialgradienten vermieden werden. Das definierte Nach-Außen-Führen der Äquipotenziallinien wird als "Äquipotenziallinien-Management" bezeichnet. Die Äquipotenziallinien sollten so geführt werden, dass übermäßig starke Krümmungen und hohe Äquipotenziallinien-Dichten vermieden werden.The Breakthrough properties of a semiconductor device are very strong the embodiment of the edge construction of the semiconductor device dependent. edge designs have therefore been the subject of intensive research in the past. The edge construction of a semiconductor device serves primarily in addition, electric field strengths in a zone of the semiconductor device that is between the active area (Cell field) and the saw edge of the semiconductor device is set to desired values. To a premature one To avoid breakthrough in the off-state of the semiconductor device allowed to the electric field strengths within the boundary structure those in the active area predominant Do not exceed field strength maximum values. To achieve this, it is attempted to make equipotential lines such as Inside of the semiconductor device or from the interior of the edge construction the surface lead the semiconductor device that excessively strong Potential gradients are avoided. The defined outward guidance of equipotential lines is referred to as "equipotential line management". The equipotential lines should be so led be that overly strong curvatures and high equipotential line densities be avoided.

Idealerweise sollte ein Halbleiterbauteil so ausgestaltet sein, dass dessen Randkonstruktion (im Folgenden auch als Randbereich bezeichnet) wenig Chipfläche benötigt, das Halbleiterbauteil gleichzeitig jedoch eine möglichst gute Sperrfähigkeit aufweist. Zudem soll die Randkonstruktion möglichst unempfindlich gegenüber Oberflächenladungen sein. Ein derartiges Halbleiterbauteil ist beispielsweise in der Druckschrift WO 2004/107448 A1 gezeigt.Ideally a semiconductor device should be designed so that its edge construction (hereinafter also referred to as edge area) requires little chip area, the Semiconductor device at the same time, however, the best possible blocking capability having. In addition, the edge construction should be as insensitive as possible to surface charges be. Such a semiconductor device is for example in the document WO 2004/107448 A1.

Die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe ist, ein weiteres Halbleiterbauteil anzugeben, das den oben erwähnten Anforderungen genügt.The The object underlying the invention is another semiconductor device indicate that the above mentioned Requirements are sufficient.

Zur Lösung dieser Aufgabe stellt die Erfindung ein Halbleiterbauteil gemäß Patentanspruch 1 bereit. Weiterhin stellt die Erfindung Verfahren zur Herstellung eines derartigen Halbleiterbauteils gemäß den Patentansprüchen 8 und 9 bereit. Vorteilhafte Ausgestaltungen bzw. Weiterbildungen des Erfindungsgedankens finden sich in den Unteransprüchen.To solve this problem, the invention provides a semiconductor device according to claim 1 ready. Furthermore, the invention provides methods for producing such a semiconductor device according to the patent claims 8th and 9 ready. Advantageous embodiments and developments of the inventive concept can be found in the subclaims.

Das erfindungsgemäße Halbleiterbauteil weist einen Halbleiterkörper auf, in dem ein aktiver Bereich und ein an den aktiven Bereich angrenzender Randbereich vorgesehen sind. Der Randbereich weist auf:

  • – eine erste Halbleiterschicht des einen Dotiertyps,
  • – eine zweite Halbleiterschicht des anderen Dotiertyps, die auf der ersten Halbleiterschicht angeordnet ist,
  • – Trenches, die die zweite Halbleiterschicht durchstoßen und in die erste Halbleiterschicht hineinragen, wobei in den Trenches Trench-Elektroden vorgesehen sind, die mittels entsprechender Isolationsschichten gegenüber dem Halbleiterkörper elektrisch isoliert sind, und
  • – Oberflächen-Elektroden, die oberhalb der zweiten Halbleiterschicht vorgesehen sind und mit der zweiten Halbleiterschicht und jeweils einer Trench-Elektrode elektrisch verbunden sind, derart, dass eine lateral verlaufende Serienschaltung von MOS-Dioden des anderen Kanaltyps gebildet wird, wobei jede MOS-Diode aus einem Trench, der in dem Trench vorgesehenen Isolationsschicht und Trench-Elektrode, den an den Trench angrenzenden Bereichen der ersten und zweiten Halbleiterschicht sowie der mit der Trench-Elektrode elektrisch verbundenen Oberflächen-Elektrode besteht. Die Oberflächen-Elektroden liegen zumindest teilweise direkt auf der zweiten Halbleiterschicht auf, d.h. sind direkt auf der zweiten Halbleiterschicht angeordnet.
The semiconductor component according to the invention has a semiconductor body in which an active region and an edge region adjoining the active region are provided. The border area points to:
  • A first semiconductor layer of the one doping type,
  • A second semiconductor layer of the other doping type, which is arranged on the first semiconductor layer,
  • Trenches that pierce the second semiconductor layer and protrude into the first semiconductor layer, wherein in the trenches trench electrodes are provided, which are electrically insulated by means of corresponding insulating layers with respect to the semiconductor body, and
  • - Surface electrodes which are provided above the second semiconductor layer and are electrically connected to the second semiconductor layer and each of a trench electrode, such that a laterally extending series connection of MOS diodes of the other channel type is formed, each MOS diode of a trench comprising the insulating layer and trench electrode provided in the trench, the regions of the first and second semiconductor layers adjoining the trench, and the surface electrode electrically connected to the trench electrode. The surface electrodes are at least partially directly on the second semiconductor layer, ie are arranged directly on the second semiconductor layer.

In einer Ausführungsform ist jede Oberflächen-Elektrode nur mit dem Bereich der zweiten Halbleiterschicht verbunden, der bezüglich des entsprechenden Trenchs, dem die Oberflächen-Elektrode "zugeordnet" ist, dem aktiven Bereich des Halbleiterbauteils zugewandt ist.In an embodiment is every surface electrode only connected to the region of the second semiconductor layer, the in terms of of the corresponding trench to which the surface electrode is "assigned" to the active region of the semiconductor device is facing.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist jede Oberflächen-Elektrode mit der entsprechenden "zugeordneten" Trench-Elektrode zu einer gemeinsamen Elektrode verschmolzen. Diese Ausführungsform hat den Vorteil, dass, wie später noch genauer erläutert werden wird, sie sich besonders einfach herstellen lässt.In a preferred embodiment is every surface electrode with the corresponding "associated" trench electrode merged into a common electrode. This embodiment has the advantage that, as later explained in more detail will be, it is particularly easy to manufacture.

Die Oberflächen-Elektroden und die Trench-Elektroden bestehen vorzugsweise aus dotiertem Polysilizium des einen oder anderen Dotiertyps. Um eine gute Abschirmung externer elektrischer Felder bzw. ein effektives Absaugen von Oberflächenladungen zu ermöglichen, sollten die Oberflächen-Elektroden ringförmig ausgestaltet sein und den aktiven Bereich (zumindest teilweise) umschließen.The surface electrodes and the trench electrodes are preferably made of doped polysilicon of one or the other doping type. For a good shielding of external electric fields or an effective suction of upper To allow surface charges, the surface electrodes should be designed annular and the active area (at least partially) enclose.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist der eine Dotiertyp der n-Typ und der andere Dotiertyp der p-Typ. Selbstverständlich können in sämtlichen Ausführungsformen die Dotiertypen miteinander vertauscht werden, das heißt n-Bereiche können durch p-Bereiche ersetzt werden und umgekehrt. Das Halbleiterbauteil kann sowohl einen lateralen als auch einen vertikalen Aufbau aufweisen.In a preferred embodiment For example, one doping type is n-type and the other doping type is p-type. Of course can in all embodiments the doping types are interchanged, that is, n-regions can through p-ranges be replaced and vice versa. The semiconductor device can both have a lateral as well as a vertical structure.

Die Erfindung stellt weiterhin ein Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen Halbleiterbauteils bereit, mit den folgenden Schritten:

  • – Ausbilden der zweiten Halbleiterschicht auf oder in der ersten Halbleiterschicht,
  • – Ausbilden der Trenches,
  • – Auskleiden der Innenwände der Trenches mit Isolationsschichten,
  • – Abscheiden einer Schicht aus leitendem Material auf der Oberfläche der so entstandenen Struktur, derart, dass die Trenches wenigstens teilweise mit dem leitenden Material aufgefüllt werden,
  • – Strukturieren der aus leitendem Material bestehenden Schicht.
The invention further provides a method for producing the semiconductor device according to the invention, comprising the following steps:
  • Forming the second semiconductor layer on or in the first semiconductor layer,
  • - forming the trenches,
  • Lining the inner walls of the trenches with insulating layers,
  • Depositing a layer of conductive material on the surface of the resulting structure such that the trenches are at least partially filled with the conductive material,
  • - Structuring the existing layer of conductive material.

Die Schicht aus leitendem Material besteht vorzugsweise aus (hoch-)dotiertem Halbleitermaterial, kann jedoch auch aus einem Metall bestehen.The Layer of conductive material is preferably made of (highly) doped Semiconductor material, but may also consist of a metal.

Alternativ kann das erfindungsgemäße Halbleiterbauteil auch wie folgt hergestellt werden:

  • – Ausbilden der Trenches in der ersten Halbleiterschicht,
  • – Auskleiden der Innenwände der Trenches mit Isolationsschichten,
  • – Abscheiden einer Schicht aus dotiertem halbleitenden Material auf der Oberfläche der so entstandenen Struktur, derart, dass die Trenches wenigstens teilweise mit dem halbleitenden Material aufgefüllt werden,
  • – Ausbilden der zweiten Halbleiterschicht, indem Dotierstoffe mittels eines Temperprozesses in den oberen Teil der zwischen den Trenches befindlichen Bereiche der ersten Halbleiterschicht eingebracht werden (die Dotierstoffe treten aus der aus dotiertem halbleitenden Material bestehenden Schicht in den Halbleiterkörper ein), und
  • – Strukturieren der aus dotiertem halbleitenden Material bestehenden Schicht.
Alternatively, the semiconductor device according to the invention can also be produced as follows:
  • Forming the trenches in the first semiconductor layer,
  • Lining the inner walls of the trenches with insulating layers,
  • Depositing a layer of doped semiconductive material on the surface of the resulting structure such that the trenches are at least partially filled with the semiconducting material,
  • Forming the second semiconductor layer by introducing dopants into the upper part of the regions between the trenches of the first semiconductor layer by means of an annealing process (the dopants enter the semiconductor body from the layer consisting of doped semiconducting material), and
  • - Structuring of the layer consisting of doped semiconducting material.

Beide Herstellungsverfahren weisen den Vorteil auf, dass die Oberflächen-Elektroden sowie die Trench-Elektroden als gemeinsame, miteinander verschmolzene Elektroden in einem Prozessschritt hergestellt werden können.Both Manufacturing processes have the advantage that the surface electrodes and the trench electrodes as common, fused together Electrodes can be produced in one process step.

Die Erfindung lässt sich besonders gewinnbringend auf dem Gebiet der Leistungs-Halbleiterbauteile einsetzen.The Invention leaves particularly beneficial in the field of power semiconductor devices deploy.

Die Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Figuren in beispielsweiser Ausführungsform näher erläutert. Es zeigen:The Invention will be described below with reference to the figures exemplary embodiment explained in more detail. It demonstrate:

1 eine Querschnittsdarstellung einer bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Halbleiterbauteils, 1 a cross-sectional view of a preferred embodiment of a semiconductor device according to the invention,

2 eine Prinzipskizze zur Verdeutlichung einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens. 2 a schematic diagram to illustrate a preferred embodiment of the manufacturing method according to the invention.

In den Figuren sind identische bzw. einander entsprechende Bereiche, Bauteile sowie Bauteilgruppen mit denselben Bezugsziffern gekennzeichnet.In the figures are identical or corresponding areas, Components and component groups are marked with the same reference numbers.

Ein Halbleiterbauteil 1 weist einen Halbleiterkörper 2 auf, in dem ein aktiver Bereich 3 sowie ein an den aktiven Bereich 3 angrenzender Randbereich 4 vorgesehen sind. Der Randbereich 4 weist auf: eine erste Halbleiterschicht 5 des einen (n-)Dotiertyps, eine zweite Halbleiterschicht 6 des anderen (p-)Dotiertyps, die auf der ersten Halbleiterschicht 5 vorgesehen ist, sowie Trenches 7, die die zweite Halbleiterschicht 6 durchstoßen und in die erste Halbleiterschicht 5 hineinragen, wobei in den Trenches 7 Trench-Elektroden 8 vorgesehen sind, die mittels entsprechender Isolationsschichten 9 gegenüber dem Halbleiterkörper 2 elektrisch isoliert sind. Die Ausgestaltung der Isolationsschichten 9 ist prinzipiell beliebig; beispielsweise kann im unteren Bereich der Trenches 7 die Isolationsschicht 9 verdickt ausgestaltet sein. Das Halbleiterbauteil 1 weist ferner Oberflächen-Elektroden 10 auf, die oberhalb der zweiten Halbleiterschicht 6 vorgesehen sind und mit dieser und jeweils einer Trench-Elektrode 8 elektrisch verbunden sind, so dass eine lateral verlaufende Serienschaltung von MOS-Dioden 11 des anderen Kanaltyps gebildet wird. Jede MOS-Diode 11 besteht hierbei aus einem Trench 7, der in dem Trench vorgesehenen Isolationsschicht 9 und der von dieser Isolationsschicht umgebenen Trench-Elektrode 8, den an den entsprechenden Trench angrenzenden Bereichen der ersten und zweiten Halbleiterschicht 5, 6 sowie der mit der Trench-Elektrode 8 elektrisch verbundenen Oberflächen-Elektrode 10. Unterhalb der ersten Halbleiterschicht 5 ist eine dritte (hochdotierte) Halbleiterschicht 12 des einen Dotiertyps vorgesehen. Im Bereich der Sägekante 15 ist eine elektrische Verbindung 16 vorgesehen, die die erste Halbleiterschicht 5 mit der zweiten Halbleiterschicht 6 elektrisch verbindet. Ein p+-dotiertes Gebiet 17, das an ein (nicht zu sehendes) Zellenfeld im aktiven Bereich 3 angrenzt, liegt auf Massepotenzial.A semiconductor device 1 has a semiconductor body 2 in which an active area 3 as well as to the active area 3 adjacent border area 4 are provided. The border area 4 includes: a first semiconductor layer 5 of the one (n-) doping type, a second semiconductor layer 6 of the other (p-) doping type deposited on the first semiconductor layer 5 is provided, as well as trenches 7 that the second semiconductor layer 6 pierced and in the first semiconductor layer 5 protrude, being in the trenches 7 Trench electrodes 8th are provided, which by means of appropriate insulation layers 9 opposite to the semiconductor body 2 are electrically isolated. The design of the insulation layers 9 is in principle arbitrary; For example, at the bottom of the trenches 7 the insulation layer 9 be thickened designed. The semiconductor device 1 also has surface electrodes 10 on, above the second semiconductor layer 6 are provided and with this and in each case a trench electrode 8th are electrically connected, so that a laterally extending series connection of MOS diodes 11 of the other channel type is formed. Each MOS diode 11 consists of a trench 7 , the insulation layer provided in the trench 9 and the trench electrode surrounded by this insulating layer 8th , the regions of the first and second semiconductor layers adjoining the corresponding trench 5 . 6 as well as with the trench electrode 8th electrically connected surface electrode 10 , Below the first semiconductor layer 5 is a third (heavily doped) semiconductor layer 12 of a doping type provided. In the area of the saw edge 15 is an electrical connection 16 provided, which is the first semiconductor layer 5 with the second semiconductor layer 6 connects electrically. A p + -doped region 17 to a (not to be seen) cell field in the active area 3 adjacent, is at ground potential.

Das Material der Trench-Elektroden 8 sowie der Oberflächen-Elektroden 10 besteht vorzugsweise aus dotiertem Polysilizi um, da in diesem Fall die MOS-Dioden 11 sehr leicht hergestellt werden können.The material of the trench electrodes 8th as well as the surface electrodes 10 is preferably made of doped polysilicon, since in this case the MOS diodes 11 can be made very easily.

In 1 ist weiterhin das Ersatzschaltbild einer der MOS-Dioden 11 eingezeichnet, wobei "S" Source und "D" Drain bezeichnen.In 1 is still the equivalent circuit of one of the MOS diodes 11 wherein "S" denotes source and "D" denotes drain.

In 1 ist ein Halbleiterbauteil mit vertikalem Aufbau gezeigt. Die Erfindung lässt sich jedoch analog auf Halbleiterbauteile mit lateralem Aufbau anwenden. Der aktive Bereich 3 kann beispielsweise ein Transistor-Zellenfeld oder ein Dioden-Zellenfeld sein. Vorteilhaft an dem in 1 gezeigten Halbleiterbauteil ist, dass keine Passivierung des Halbleiterbauteils erforderlich ist. Die Oberflächen-Elektroden 10 sind vorzugsweise als Ringe ausgestaltet, wobei jeder Ring den aktiven Bereich 3 wenigstens teilweise (vorzugsweise ganz) umschließt. Durch die Oberflächen-Elektroden 10 kann sowohl ein Absaugen von Oberflächenladungen, die sich auf einer Oberfläche 13 des Halbleiterbauteils bewirken, als auch die Abschirmung elektromagnetischer Felder von außen, die eine Verzerrung des Potenzialverlaufs innerhalb des Randbereichs 4 bewirken können, realisiert werden.In 1 a semiconductor device with a vertical structure is shown. However, the invention can be applied analogously to semiconductor devices with a lateral structure. The active area 3 may be, for example, a transistor cell array or a diode cell array. Advantageous to the in 1 shown semiconductor device is that no passivation of the semiconductor device is required. The surface electrodes 10 are preferably designed as rings, each ring the active area 3 at least partially (preferably completely) encloses. Through the surface electrodes 10 can be both a suction of surface charges that are on a surface 13 of the semiconductor device, as well as the shielding of electromagnetic fields from the outside, causing a distortion of the potential profile within the edge region 4 can be realized.

Die Herstellung des in 1 gezeigten Halbleiterbauteils kann wie folgt erfolgen: zunächst werden die Trenches 7 ausgebildet, deren Innenwände mit den Isolationsschichten 9 ausgekleidet werden. Dann wird auf die Oberfläche des Halbleiterbauteils 1 eine Schicht aus Polysilizium abgeschieden, die verbleibende Freiräume innerhalb der Trenches 7 auffüllt sowie die Oberfläche 13 des Halbleiterkörpers 2 bedeckt. Nun erfolgt ein Strukturierprozess, in dem die auf der Oberfläche 13 angeordnete Schicht aus Polysilizium in die einzelnen Oberflächen-Elektroden 10 "vereinzelt" wird.The production of in 1 The semiconductor device shown can be made as follows: first, the trenches 7 formed, the inner walls with the insulation layers 9 be lined. Then it is applied to the surface of the semiconductor device 1 deposited a layer of polysilicon, the remaining free spaces within the trenches 7 fills as well as the surface 13 of the semiconductor body 2 covered. Now a structuring process takes place in which the on the surface 13 arranged layer of polysilicon in the individual surface electrodes 10 "isolated" is.

Im vorangehend beschriebenen Herstellungsprozess war vor Ausbilden der Trenches 7 die zweite Halbleiterschicht 6 be reits ausgebildet. Dies ist jedoch nicht zwingend der Fall, wie das in 2 angedeutete Herstellungsverfahren zeigt:
Zunächst ist die zweite Halbleiterschicht 6 nicht vorhanden. In die erste Halbleiterschicht 5 werden die Trenches 7 eingebracht, deren Innenwände mit Isolationsschichten 9 bedeckt und anschließend auf die Oberfläche 13, die der Oberfläche der ersten Halbleiterschicht 5 entspricht, eine Schicht aus Polysilizium des anderen Dotiertyps (p-Dotiertyps) aufgebracht, die verbleibende Freiräume innerhalb der Trenches 7 auffüllen. Anschließend erfolgt ein Temperprozess, durch den bewirkt wird, dass Dotierstoffe aus der Polysiliziumschicht 14 in die erste Halbleiterschicht 5 eintreten und auf diese Art und Weise die zweite Halbleiterschicht 6 ausbilden. Anschließend kann die Polysiliziumschicht 14 strukturiert werden, das heißt in die einzelnen Oberflächen-Elektroden 10 vereinzelt werden.
The manufacturing process described above was prior to forming the trenches 7 the second semiconductor layer 6 be already trained. However, this is not necessarily the case, as in 2 indicated manufacturing process shows:
First, the second semiconductor layer 6 unavailable. In the first semiconductor layer 5 become the trenches 7 introduced, the inner walls with insulation layers 9 covered and then onto the surface 13 , that of the surface of the first semiconductor layer 5 corresponds, a layer of polysilicon of the other doping type (p-type doping) applied, the remaining free spaces within the trenches 7 fill up. This is followed by an annealing process, which causes dopants from the polysilicon layer 14 in the first semiconductor layer 5 enter and in this way the second semiconductor layer 6 form. Subsequently, the polysilicon layer 14 be structured, that is in the individual surface electrodes 10 to be isolated.

Erfindungsgemäß wird demnach ein Halbleiterbauteil angegeben, in dessen Randbereich Feldringstrukturen und/oder Feldplatten verwendet werden. Im Randbereich des Leistungshalbleiters werden durch maskierte Ätzprozesse Trenches erzeugt, die die oberflächennahe p-dotierte Zone durchstoßen. Anschließend werden diese Trenches mit einem Isolator versehen und abschließend mit Polysilizium aufgefüllt, wobei das Polysilizium das p-dotierte Gebiet kontaktiert. Die Struktur ermöglicht eine hohe Sperrfähigkeit als auch eine hohe Unempfindlichkeit gegenüber Oberflächenladungen.Accordingly, according to the invention a semiconductor device specified in the edge region Feldringstrukturen and / or field plates are used. In the edge area of the power semiconductor be through masked etching processes Trenches generated, which are the near-surface Pierce p-doped zone. Subsequently These trenches are provided with an insulator and finally with Filled in polysilicon, wherein the polysilicon contacts the p-doped region. The structure allows a high blocking capacity as well as a high insensitivity to surface charges.

Die Erfindung lässt sich auf beliebige Halbleiterbauteile anwenden, beispielsweise auf MOSFETs (MOS-Feldeffekttransistor), IGBTs (Insulated-Gate-Bipolartransistor), Dioden, etc..The Invention leaves to apply to any semiconductor devices, for example on MOSFETs (MOS Field Effect Transistor), IGBTs (Insulated Gate Bipolar Transistor), Diodes, etc.

11
HalbleiterbauteilSemiconductor device
22
HalbleiterkörperSemiconductor body
33
aktiver Bereichactive Area
44
Randbereichborder area
55
erste Halbleiterschichtfirst Semiconductor layer
66
zweite Halbleiterschichtsecond Semiconductor layer
77
Trenchtrench
88th
Trench-ElektrodeTrench electrode
99
Isolationsschichtinsulation layer
1010
Oberflächen-ElektrodenSurface electrode
1111
MOS-ElektrodeMOS-electrode
1212
dritte Halbleiterschichtthird Semiconductor layer
1313
Oberflächesurface
1414
Polysiliziumschichtpolysilicon layer
1515
Sägekantesawing edge
1616
elektrische Verbindungelectrical connection
1717
HalbleitergebietSemiconductor region

Claims (9)

Halbleiterbauteil (1), mit einem Halbleiterkörper (2), in dem: – ein aktiver Bereich (3), und – ein an den aktiven Bereich (3) angrenzender Randbereich (4) vorgesehen sind, wobei der Randbereich (4) aufweist: – eine erste Halbleiterschicht (5) des einen Dotiertyps (n), – eine zweite Halbleiterschicht (6) des anderen Dotiertyps (p), die auf der ersten Halbleiterschicht (5) vorgesehen ist, – Trenches (7), die die zweite Halbleiterschicht (6) durchstoßen und in die erste Halbleiterschicht (5) hineinragen, wobei in den Trenches (7) Trench-Elektroden (8) vorgesehen sind, die mittels entsprechender Isolationsschichten (9) gegenüber dem Halbleiterkörper (2) elektrisch isoliert sind, und – Oberflächen-Elektroden (10), die oberhalb der zweiten Halbleiterschicht (6) vorgesehen sind und mit der zweiten Halbleiterschicht (6) und jeweils einer Trench-Elektrode (8) elektrisch verbunden sind, derart, dass eine lateral verlaufende Serienschaltung von MOS-Dioden (11) des anderen Kanaltyps (p) gebildet wird, wobei jede MOS-Diode (11) aus einem Trench (7), der in dem Trench vorgesehenen Isolationsschicht (9) und Trench-Elektrode (8), den an den Trench angrenzenden Bereichen der ersten und zweiten Halbleiterschicht (5, 6) sowie der mit der Trench-Elektrode (8) elektrisch verbundenen Oberflächen-Elektrode (10) besteht, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächen-Elektroden (10) wenigstens teilweise direkt auf der zweiten Halbleiterschicht (6) aufliegen.Semiconductor device ( 1 ), with a semiconductor body ( 2 ), in which: - an active area ( 3 ), and - on to the active area ( 3 ) adjacent border area ( 4 ) are provided, wherein the edge region ( 4 ): - a first semiconductor layer ( 5 ) of a doping type (n), - a second semiconductor layer ( 6 ) of the other doping type (p), which on the first semiconductor layer ( 5 ), - Trenches ( 7 ), which the second semiconductor layer ( 6 ) and into the first semiconductor layer ( 5 protrude), where in the trenches ( 7 ) Trench electrodes ( 8th ) provided by means of corresponding insulation layers ( 9 ) with respect to the Halbleiterkör by ( 2 ) are electrically isolated, and - surface electrodes ( 10 ), which above the second semiconductor layer ( 6 ) are provided and with the second semiconductor layer ( 6 ) and one trench electrode each ( 8th ) are electrically connected, such that a laterally extending series connection of MOS diodes ( 11 ) of the other channel type (p) is formed, each MOS diode ( 11 ) from a trench ( 7 ), the insulation layer provided in the trench ( 9 ) and trench electrode ( 8th ), the regions of the first and second semiconductor layers adjoining the trench ( 5 . 6 ) as well as with the trench electrode ( 8th ) electrically connected surface electrode ( 10 ), characterized in that the surface electrodes ( 10 ) at least partially directly on the second semiconductor layer ( 6 ) rest. Halbleiterbauteil (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jede Oberflächen-Elektrode (10) nur mit dem Bereich der zweiten Halbleiterschicht (6) verbunden ist, der bezüglich des entsprechenden Trenchs (7) dem aktiven Bereich (3) des Halbleiterbauteils (1) zugewandt ist.Semiconductor device ( 1 ) according to claim 1, characterized in that each surface electrode ( 10 ) only with the region of the second semiconductor layer ( 6 ) associated with the corresponding trench ( 7 ) the active area ( 3 ) of the semiconductor device ( 1 ) is facing. Halbleiterbauteil (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass jede Oberflächen-Elektrode (10) mit der entsprechenden Trench-Elektrode (8) zu einer gemeinsamen Elektrode verschmolzen sind.Semiconductor device ( 1 ) according to one of claims 1 to 2, characterized in that each surface electrode ( 10 ) with the appropriate trench electrode ( 8th ) are fused to a common electrode. Halbleiterbauteil (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächen-Elektroden (10) und die Trench-Elektroden (8) aus dotiertem Polysilizium des anderen Dotiertyps bestehen.Semiconductor device ( 1 ) according to one of claims 1 to 3, characterized in that the surface electrodes ( 10 ) and the trench electrodes ( 8th ) consist of doped polysilicon of the other doping type. Halbleiterbauteil (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächen-Elektroden (10) ringförmig ausgestaltet sind und den aktiven Bereich (3) umschließen.Semiconductor device ( 1 ) according to one of claims 1 to 4, characterized in that the surface electrodes ( 10 ) are annular and the active area ( 3 ) enclose. Halbleiterbauteil (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der eine Dotiertyp der n-Typ und der andere Dotiertyp der p-Typ ist.Semiconductor device ( 1 ) according to any one of claims 1 to 5, characterized in that one doping type is n-type and the other doping type is p-type. Halbleiterbauteil (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch einen vertikalen Aufbau.Semiconductor device ( 1 ) according to one of claims 1 to 6, characterized by a vertical structure. Verfahren zur Herstellung des Halbleiterbauteils (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, mit den folgenden Schritten: – Ausbilden der zweiten Halbleiterschicht (6) auf oder in der ersten Halbleiterschicht, – Ausbilden der Trenches (7), – Auskleiden der Innenwände der Trenches (7) mit Isolationsschichten (9), – Abscheiden einer Schicht (14) aus leitendem Material auf der Oberfläche (13) der so entstandenen Struktur, derart, dass die Trenches (7) wenigstens teilweise mit dem leitenden Material aufgefüllt werden, – Strukturieren der Schicht (14) aus leitendem Material.Method for producing the semiconductor device ( 1 ) according to one of the preceding claims, comprising the following steps: - forming the second semiconductor layer ( 6 ) on or in the first semiconductor layer, - forming the trenches ( 7 ), - lining the inner walls of the trenches ( 7 ) with insulation layers ( 9 ), - depositing a layer ( 14 ) of conductive material on the surface ( 13 ) of the resulting structure, such that the trenches ( 7 ) are at least partially filled with the conductive material, - structuring the layer ( 14 ) of conductive material. Verfahren zur Herstellung des Halbleiterbauteils (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, mit den folgenden Schritten: – Ausbilden der Trenches (7) in der ersten Halbleiterschicht (5), – Auskleiden der Innenwände der Trenches (7) mit Isolationsschichten (9), – Abscheiden einer Schicht (14) aus dotiertem halbleitenden Material auf der Oberfläche (13) der so entstandenen Struktur, derart, dass die Trenches (7) wenigstens teilweise mit dem halbleitenden Material aufgefüllt werden, – Ausbilden der zweiten Halbleiterschicht (6), indem Dotierstoffe mittels eines Temperprozesses in den oberen Teil der zwischen den Trenches befindlichen Bereiche der ersten Halbleiterschicht (5) eingebracht werden, – Strukturieren der Schicht (14) aus dotiertem halbleitenden Material.Method for producing the semiconductor device ( 1 ) according to any one of claims 1 to 7, comprising the following steps: - forming the trenches ( 7 ) in the first semiconductor layer ( 5 ), - lining the inner walls of the trenches ( 7 ) with insulation layers ( 9 ), - depositing a layer ( 14 ) of doped semiconductive material on the surface ( 13 ) of the resulting structure, such that the trenches ( 7 ) are at least partially filled with the semiconducting material, - forming the second semiconductor layer ( 6 ) by dopants by means of an annealing process in the upper part of the inter-trench areas of the first semiconductor layer ( 5 ), - structuring of the layer ( 14 ) of doped semiconducting material.
DE200510002198 2005-01-17 2005-01-17 Power semiconductor component, has surface electrodes connected to one semiconductor layer in such a manner that lateral running series circuit of MOS diodes is formed, where electrodes lie partially directly on layer Active DE102005002198B3 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE200510002198 DE102005002198B3 (en) 2005-01-17 2005-01-17 Power semiconductor component, has surface electrodes connected to one semiconductor layer in such a manner that lateral running series circuit of MOS diodes is formed, where electrodes lie partially directly on layer

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE200510002198 DE102005002198B3 (en) 2005-01-17 2005-01-17 Power semiconductor component, has surface electrodes connected to one semiconductor layer in such a manner that lateral running series circuit of MOS diodes is formed, where electrodes lie partially directly on layer

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102005002198B3 true DE102005002198B3 (en) 2006-08-10

Family

ID=36709959

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE200510002198 Active DE102005002198B3 (en) 2005-01-17 2005-01-17 Power semiconductor component, has surface electrodes connected to one semiconductor layer in such a manner that lateral running series circuit of MOS diodes is formed, where electrodes lie partially directly on layer

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102005002198B3 (en)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004107448A1 (en) * 2003-05-31 2004-12-09 Koninklijke Philips Electronics N.V. Semiconductor device having an edge termination structure and method of manufacture thereof

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004107448A1 (en) * 2003-05-31 2004-12-09 Koninklijke Philips Electronics N.V. Semiconductor device having an edge termination structure and method of manufacture thereof

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE10214151B4 (en) Semiconductor device with increased breakdown voltage in the edge region
EP1051756B1 (en) Mos field effect transistor with an auxiliary electrode
DE102006036347B4 (en) Semiconductor device with a space-saving edge structure
DE19949364B4 (en) Semiconductor device with MOS-gate control and trench structure and method of manufacture
DE102004052678B3 (en) Power trench transistor
DE102007061191B4 (en) Semiconductor device with a semiconductor body
DE102005059534B4 (en) Semiconductor device and manufacturing method of the same
EP1719184B1 (en) High voltage pmos transistor
DE3145231A1 (en) SEMICONDUCTOR ARRANGEMENT FOR HIGH VOLTAGES
DE112011104322T5 (en) Semiconductor device and method for manufacturing a semiconductor device
DE3537004A1 (en) VDMOS BLOCK
DE19535140A1 (en) Lateral MOSFET with high withstand voltage
DE102005014714A1 (en) Insulated gate semiconductor device
DE102009038731A1 (en) Semiconductor device with charge carrier compensation structure and method for producing a semiconductor device
DE102007017002A1 (en) SiC semiconductor device and method of manufacturing the same
DE102008055819A1 (en) Semiconductor device with gates of a vertical and a horizontal type and method for its manufacture
EP1181712B1 (en) Low-resistance vdmos semiconductor component
DE10322594A1 (en) Metal-insulator-semiconductor component, especially power MOSFET, includes second drain region also serving as drift region
DE102004057791B4 (en) Trench transistor and method for its production
DE102004057235B4 (en) Vertical trench transistor and method for its production
DE102004041198A1 (en) Lateral semiconductor component to act as a field-effect transistor has a semiconductor body with first and second sides forming front and rear sides respectively
DE19641838A1 (en) Termination structure for semiconductor components and method for producing such termination structures
DE10312911B4 (en) Semiconductor component with space-saving edge termination
DE102005048447A1 (en) Semiconductor power component e.g. bipolar transistor, for high-voltage application, has charge compensation regions with vertically stacked pn-junctions, where sum of breakdown voltages of junctions is smaller than voltage of drift zones
EP1157425B1 (en) Igbt with pn insulation

Legal Events

Date Code Title Description
8100 Publication of the examined application without publication of unexamined application
8364 No opposition during term of opposition