DE102005041879A1 - Fabrication method for IGBT, has insulation layer between body-zone and drift zone - Google Patents

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Abstract

Method for fabricating an IGBT with a drift zone (14) and body -zone (42), involves preparing a semiconductor body (100) which sectionally forms the drift zone (14), fabricating an insulation layer with a layer thickness less than 50 nm, depositing the semiconductor layer (400) on exposed zones of a first face of the semiconductor body (100), fabricating the body-zone (42) and a doped source zone (43), and fabricating a gate-electrode (52) adjacent to the body-zone (42). An independent claim is given for an IGBT.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines IGBT mit einer Body-Zone und einer Driftzone, zwischen denen abschnittsweise eine Isolationsschicht angeordnet ist.The The present invention relates to a process for producing a IGBT with a body zone and a drift zone, between which a section Insulation layer is arranged.

Derartige IGBT, die auch als SOI-IGBT bezeichnet werden, sind beispielsweise in der DE 195 22 161 C2 , der DE 197 41 972 C1 , der DE 198 01 093 A1 oder der US 5,396,087 beschrieben.Such IGBTs, which are also referred to as SOI-IGBT are, for example, in DE 195 22 161 C2 , of the DE 197 41 972 C1 , of the DE 198 01 093 A1 or the US 5,396,087 described.

Bei einem IGBT sind neben der Body-Zone und der Driftzone in bekannter Weise eine Source-Zone und eine Drain-Zone vorhanden, von denen die Body-Zone zwischen der Source-Zone und der Driftzone und die Driftzone zwischen der Body-Zone und der Drain-Zone angeordnet ist. Die Source-Zone und die Driftzone sind bei einem IGBT üblicherweise n-dotiert und werden auch als n-Emitter und n-Basis bezeichnet, während die Body-Zone und die Drain-Zone üblicherweise p-dotiert sind und als p-Basis und p-Emitter bezeichnet werden. Benachbart zu der Body-Zone ist eine Gate-Elektrode angeordnet, die dielektrisch gegenüber den Halbleiterzonen isoliert ist und die zur Steuerung eines leitenden Inversionskanals in der Body-Zone zwischen der Source-Zone und der Driftzone dient. Bei leitend angesteuertem Bauelement fließen Elektronen von der Source-Zone über den Inversionskanal in der Body-Zone und die Driftzone zur Drain-Zone, während Löcher von der Drain-Zone über die Driftzone an die Body-Zone fließen, die mit der Source-Zone kurzgeschlossen ist.at an IGBT are in addition to the body zone and the drift zone in known There is a source zone and a drain zone, of which the Body zone between the source zone and the drift zone and the drift zone is arranged between the body zone and the drain zone. The source zone and the drift zones are usually n-doped in an IGBT and are also referred to as n-emitter and n-base while the Body zone and the drain zone usually p-doped and as p-base and p-emitter. Adjacent to the body zone is a gate electrode disposed in dielectric opposition to Semiconductor zones is isolated and used to control a conductive Inversion channels in the body zone between the source zone and the Drift zone is used. In the case of a conductive component, electrons flow from the source zone over the Inversion channel in the body zone and the drift zone to the drain zone, while holes from the drain zone over the drift zone will flow to the body zone, which will be shorted to the source zone is.

Die abschnittsweise zwischen der Body-Zone und der Driftzone angeordnete Isolationsschicht dient zur "Lenkung" des Löcherstromes und ist so angeordnet, dass die Löcher überwiegend im Bereich des Inversionskanals in die Body-Zone eintreten. Die se Löcher sorgen in der Driftzone für eine höhere Leitfähigkeit des Bauelements.The arranged in sections between the body zone and the drift zone Insulation layer serves to "steer" the hole current and is arranged so that the holes predominantly in the region of the inversion channel enter the body zone. The se holes provide in the drift zone for one higher conductivity of the component.

Diese Isolationsschicht, die vergraben in dem Halbleiterkörper angeordnet ist, in dem die Bauelementzonen ausgebildet sind, ist bislang allerdings nur sehr aufwendig zu realisieren.These Insulation layer buried in the semiconductor body arranged is, in which the component zones are formed, but so far only very complex to realize.

Eine Möglichkeit zur Herstellung dieser Isolationsschicht ist das sogenannte SIMOX-Verfahren. Bei diesem Verfahren wird zunächst Sauerstoff an die gewünschte Position der Isolationsschicht in den Halbleiterkörper implantiert. An dieses Implantationsverfahren schließt sich ein Temperaturschritt an, um vergraben in dem Halbleiterkörper eine Halbleiteroxidschicht als Isolationsschicht zu erzeugen, und um Bestrahlungsschäden in der darüber liegenden Halbleiterschicht auszuheilen.A possibility for the preparation of this insulating layer is the so-called SIMOX process. at this procedure is first Oxygen to the desired Position of the insulating layer implanted in the semiconductor body. This implantation process is followed by a temperature step to bury a semiconductor oxide layer in the semiconductor body as an insulating layer, and to irradiation damage in the about that Heal lying semiconductor layer.

Ein weiteres Verfahren zur Herstellung einer vergrabenen Isolationsschicht besteht bezugnehmend auf die US 4,522,662 darin, auf einer ersten Halbleiterschicht eine in lateraler Richtung begrenzte Isolationsschicht aufzubringen und anschließend ein Epitaxieverfahren durchzuführen, durch welches ein Halbleitermaterial einkristallin auf freiliegende Flächen der Halbleiterschicht aufwächst und das ausgehend von den freiliegenden Flächen dieser Halbleiterschicht die Isolationsschicht von deren Rändern her überwächst. Problematisch ist hierbei, dass Lunker an den Stellen entstehen können, an denen die von den Rändern her aufwachsenden Abschnitte der Halbleiterschicht aufeinander treffen. Zur Vermeidung dieses Problems ist in der zuvor genannten US 4,522,662 ein aufwendiges Epitaxieverfahren beschrieben, bei dem die Prozessparameter für die epitaktische Abscheidung der Halbleiterschicht mehrfach geändert werden müssen.Another method for producing a buried insulating layer is with reference to FIGS US 4,522,662 in that a laterally limited insulating layer is applied to a first semiconductor layer and then an epitaxy process is carried out by which a semiconductor material monocrystalline grows on exposed surfaces of the semiconductor layer and, starting from the exposed surfaces of this semiconductor layer, overgrows the insulating layer from the edges thereof. The problem here is that voids can arise at the points where the growing from the edges ago sections of the semiconductor layer meet. To avoid this problem is in the aforementioned US 4,522,662 describes a complex epitaxial process in which the process parameters for the epitaxial deposition of the semiconductor layer must be changed several times.

Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung eines IGBT mit einer abschnittsweise zwischen ei ner Driftzone und einer Body-Zone angeordneten Isolationsschicht zur Verfügung zu stellen, das einfach realisierbar ist und das die zuvor genannten Nachteile nicht aufweist. Ziel der Erfindung ist es außerdem einen mittels dieses Verfahrens hergestellten IGBT zur Verfügung zu stellen.aim The present invention is a process for the preparation an IGBT with a section between a drift zone and a body layer arranged isolation layer available which is easily realizable and which are the ones mentioned above Disadvantages not. The aim of the invention is also a IGBT produced by this method put.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines IGBT sieht vor, einen Halbleiterkörper zur Verfügung zu stellen, der abschnittsweise die spätere Driftzone des Bauelements bildet und der eine erste und eine zweite Seite aufweist. Auf die erste Seite des Halbleiterkörpers wird dann eine Isolationsschicht mit einer Schichtdicke von weniger als 50nm hergestellt, die anschließend derart strukturiert wird, dass sie abschnittsweise von der ersten Seite entfernt wird und dass wenigstens ein Abschnitt der Isolationsschicht verbleibt.The inventive method for producing an IGBT provides a semiconductor body for disposal to provide, in sections, the later drift zone of the device forms and which has a first and a second side. On the first side of the semiconductor body becomes an insulating layer with a layer thickness of less manufactured as 50nm, which is then structured in such a way that it is partially removed from the first page and that at least a portion of the insulating layer remains.

Auf freiliegende Bereiche der ersten Seite des Halbleiterkörpers und den wenigstens einen Abschnitt der Isolationsschicht wird mittels eines Epitaxieverfahrens dann eine Halbleiterschicht abgeschieden, die einkristallin auf freiliegende Bereiche der ersten Seite des Halbleiterkörpers und den Abschnitt der Isolationsschicht aufwächst. Diesem Vorgehen liegt die Erkenntnis zugrunde, dass mittels eines Epitaxieverfahrens ohne zusätzliche Maßnahmen eine einkristalline Halbleiterschicht auf einer dünnen Isolationsschicht, also einer Isolationsschicht mit Schichtdicken von weniger als 50nm, hergestellt werden kann, wenn die Isolationsschicht in lateraler Richtung begrenzt ist, wenn diese also Ränder aufweist, an denen sie an ein einkristallines Halbleitermaterial angrenzt.On exposed portions of the first side of the semiconductor body and the at least a portion of the insulating layer is by means of an epitaxial process then deposited a semiconductor layer, the monocrystalline on exposed areas of the first side of the Semiconductor body and grows up the portion of the insulation layer. This procedure is based on the knowledge that by means of an epitaxy without additional activities a monocrystalline semiconductor layer on a thin insulating layer, So an insulation layer with layer thicknesses of less than 50nm, can be made when the insulation layer in the lateral direction is limited, so if these edges in which they are attached to a monocrystalline semiconductor material borders.

Der Erfindung liegt außerdem die Erkenntnis zugrunde, dass bei sogenannten SOI-IGBT bereits sehr dünne Isolationsschichten zwischen der Driftzone und der Body-Zone ausreichend sind, um den Löcherstrom geeignet zu lenken. Die Dicke dieser Isolationsschicht, die bei Verwendung von Silizium als Halbleitermaterial beispielsweise aus Siliziumoxid besteht, be trägt vorzugsweise weniger als 20nm und kann eine Spannungsfestigkeit besitzen, die wenigen als 1V beträgt, da die Spannungsbelastung in dem Bereich des Bauelements, indem diese Isolationsschicht zwischen der Driftzone und der Body-Zone angeordnet ist, sehr gering ist.Of the Invention is also the realization that so-called SOI-IGBT already very much thin insulation layers between the drift zone and the body zone are sufficient to the hole current suitable to steer. The thickness of this insulating layer, at Use of silicon as a semiconductor material, for example Silica exists, be wearing preferably less than 20nm and can withstand voltage own, which is less than 1V, since the voltage load in the area of the device, placing this insulation layer between the drift zone and the body zone is very small.

Nach Abscheiden der einkristallinen Halbleiterschicht auf die freiliegenden Bereiche des Halbleiterkörpers und die in lateraler Richtung begrenzte Isolationsschicht schließen sich weitere Verfahrensschritte zur Herstellung der Body-Zone, und einer komplementär zu der Body-Zone dotierten Source-Zone in der Halbleiterschicht an. Des Weiteren wird eine Gate-Elektrode hergestellt, die benachbart zu der Body-Zone angeordnet ist und die mittels eines Gate-Dielektrikums gegenüber der Body-Zone isoliert ist.To Depositing the single crystal semiconductor layer on the exposed ones Regions of the semiconductor body and the laterally limited insulating layer close Further process steps for the preparation of the body zone, and a complementary to the Body zone doped source zone in the semiconductor layer. Of Further becomes a gate electrode manufactured, which is arranged adjacent to the body zone and isolated by means of a gate dielectric with respect to the body zone is.

Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich sowohl im Zusammenhang mit der Herstellung planarer IGBTs als auch im Zusammenhang mit der Herstellung von Trench-IGBTs. Bei einem planaren IGBT ist die Gate-Elektrode oberhalb der dem Halbleiterkörper abgewandten Seite der einkristallinen Halbleiterschicht angeordnet. Zur Realisierung eines Trench-IGBT wird die Gate-Elektrode in einem Graben hergestellt, der sich ausgehend von der dem Halbleiterkörper abgewandten Seite in die Halbleiterschicht hinein erstreckt und der in einer lateralen Richtung beabstandet zu der Isolationsschicht angeordnet ist.The inventive method is suitable both in the context of producing planar IGBTs as well as in connection with the production of trench IGBTs. In a planar IGBT, the gate electrode is above the Semiconductor body remote from the monocrystalline semiconductor layer. To realize a trench IGBT, the gate electrode is in one Trench produced, which faces away from the semiconductor body Side extends into the semiconductor layer and in one lateral direction spaced from the insulating layer is.

Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand von Figuren näher erläutert.The The present invention will be explained in more detail below with reference to figures.

1 veranschaulicht das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines planaren IGBT anhand von Querschnitten durch das Bauelement während verschiedener Verfahrensschritte. 1 illustrates the inventive method for producing a planar IGBT based on cross-sections through the device during various process steps.

2 zeigt einen mehrere gleichartige Transistorzellen aufweisenden planaren IGBT in Seitenansicht im Querschnitt. 2 shows a plurality of similar transistor cell having planar IGBT in side view in cross section.

3 veranschaulicht das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines Trench-IGBT anhand von Querschnitten durch das Bauelement während verschiedener Verfahrensschritte. 3 illustrates the inventive method for producing a trench IGBT based on cross-sections through the device during various process steps.

In den Figuren bezeichnen, sofern nicht anders angegeben, gleiche Bezugszeichen gleiche Bauelementbereiche mit gleicher Bedeutung.In denote the figures, unless otherwise indicated, like reference numerals same component areas with the same meaning.

Ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens, das zur Herstellung eines planaren IGBT dient, wird nachfolgend anhand von 1 erläutert.A first embodiment of the method according to the invention, which is used to produce a planar IGBT, is described below with reference to FIG 1 explained.

Den Ausgangspunkt des Herstellungsverfahrens bildet bezugnehmend auf 1a die Bereitstellung eines Halbleiterkörpers 100, der eine erste Seite 101, die nachfolgend als Vorderseite bezeichnet wird, und eine zweite Seite 102, die nachfolgend als Rückseite bezeichnet wird, aufweist. Dieser Halbleiterkörper 100, der abschnittsweise die spätere Driftzone des IGBT bildet, kann durchgehend eine Grunddotierung des ersten Leitungstyps aufweisen, wobei diese Grunddotierung der Dotierung der späteren Driftzone des IGBT entspricht.The starting point of the manufacturing process is referring to 1a the provision of a semiconductor body 100 who is a first page 101 hereafter referred to as front side and a second side 102 , which will be referred to as the back side, has. This semiconductor body 100 , which partially forms the later drift zone of the IGBT, may have a basic doping of the first conductivity type throughout, this basic doping corresponding to the doping of the later drift zone of the IGBT.

Alternativ besteht die Möglichkeit, einen Halbleiterkörper 100 zur Verfügung zu stellen, der zwei unterschiedlich dotierte Halbleiterschichten aufweist, nämlich eine erste Halbleiterschicht 110 und eine zweite Halbleiterschicht 120, wie dies gestrichelt in 1a dargestellt ist. Die erste Halbleiterschicht 110 bildet dabei die Vorderseite 101 und ist mit Dotierstoffatomen des ersten Leitungstyps dotiert, während die zweite Halbleiterschicht 120 mit Dotierstoffatomen des zweiten Leitungstyps dotiert ist und die Rückseite 102 des Halbleiterkörpers 100 bildet. Die zweite Halbleiter schicht 120 ist beispielsweise ein Halbleitersubstrat, auf welches die erste Halbleiterschicht als Epitaxieschicht aufgebracht sein kann. Die zweite Halbleiterschicht 120 ist dabei stärker dotiert als die erste Halbleiterschicht 110 und bildet eine spätere Drain-Zone des IGBT, während die erste Halbleiterschicht 110 abschnittsweise die Driftzone des späteren IGBT bildet.Alternatively it is possible to use a semiconductor body 100 to provide that has two differently doped semiconductor layers, namely a first semiconductor layer 110 and a second semiconductor layer 120 as dashed in 1a is shown. The first semiconductor layer 110 forms the front side 101 and is doped with dopant atoms of the first conductivity type, while the second semiconductor layer 120 is doped with dopant atoms of the second conductivity type and the back 102 of the semiconductor body 100 forms. The second semiconductor layer 120 is, for example, a semiconductor substrate to which the first semiconductor layer may be applied as an epitaxial layer. The second semiconductor layer 120 is more heavily doped than the first semiconductor layer 110 and forms a later drain zone of the IGBT, while the first semiconductor layer 110 sections forms the drift zone of the later IGBT.

Für die weiteren Erläuterungen wird zunächst davon ausgegangen, dass der Halbleiterkörper 100 eine homogene Grunddotierung des ersten Leitungstyps aufweist.For the further explanation, it is initially assumed that the semiconductor body 100 has a homogeneous Grunddotierung the first conductivity type.

Bezugnehmend auf 1b wird auf der Vorderseite 101 des Halbleiterkörpers 100 eine Isolationsschicht 200 hergestellt, die eine Schichtdicke d von weniger als 50nm, vorzugsweise weniger als 20nm aufweist. Diese Isolationsschicht ist beispielsweise eine Oxidschicht, die bei Verwendung von Silizium als Material für den Halbleiterkörper 100 aus Siliziumoxid (SiO2) besteht. Die Herstellung dieser Isolationsschicht 200 kann durch thermische Oxidation des Halbleiterkörpers 100 oder durch Abscheiden eines Oxids, beispielsweise von TEOS (Tetraethoxysilan), erfolgen.Referring to 1b will be on the front 101 of the semiconductor body 100 an insulation layer 200 which has a layer thickness d of less than 50 nm, preferably less than 20 nm. This insulating layer is, for example, an oxide layer which, when silicon is used as the material for the semiconductor body 100 made of silicon oxide (SiO 2 ). The production of this insulation layer 200 can by thermal oxidation of the semiconductor body 100 or by depositing an oxide, for example TEOS (tetraethoxysilane).

Diese Isolationsschicht 200 wird bezugnehmend auf 1c nachfolgend derart strukturiert, dass die Isolationsschicht 200 abschnittsweise von Bereichen der Vorderseite 101 entfernt wird und dass ein Isolationsabschnitt 20 auf der Vorderseite 101 verbleibt. Die Strukturierung der Isolationsschicht 200 erfolgt unter Verwendung einer Maske 300 und eines Ätzverfahrens. Die Maske 300 deckt dabei während des Ätzverfahrens die Abschnitte der Isolationsschicht 200 ab, die als Isolationsschichtabschnitt 20 auf der Vorderseite 101 erhalten bleiben sollen. Das Ätzverfahren ist beispielsweise ein anisotropes Ätzverfahren, das so gewählt ist, dass der Halbleiterkörper 100 als Ätzstoppschicht dient.This isolation layer 200 is referred to 1c subsequently structured in such a way that the insulation layer 200 sections of areas of the front 101 is removed and that an isolation section 20 on the front side 101 remains. The structuring of the insulation layer 200 is done using a mask 300 and an etching process. The mask 300 covers during the etching process, the sections of the insulating layer 200 starting as the insulation layer section 20 on the front side 101 should be preserved. The etching method is, for example, an anisotropic etching method that is selected such that the semiconductor body 100 serves as etch stop layer.

Bezugnehmend auf 1d wird nach Entfernen der Maske 300 eine Halbleiterschicht 400 epitaktisch auf freiliegende Bereiche der ersten Seite 101 des Halbleiterkörpers und den Isolationsschichtabschnitt 20 abgeschieden. Die Halbleiterschicht 400 wächst dabei einkristallin auf den Halbleiterkörper 100 und wegen der geringen Schichtdicke d des Isolationsschichtabschnittes 20 auch einkristallin auf den Isolationsschichtabschnitt 20 auf. Die Halbleiterschicht 400 wird vorzugsweise als dotierte Halbleiterschicht abgeschieden, deren Dotierungskonzentration vorzugsweise der Dotierungskonzentration der Grunddotierung des Halbleiterkörpers 100 entspricht. Die abgeschiedene Halbleiterschicht 400 bildet in noch zu erläuternder Weise abschnittsweise die Driftzone des IGBT.Referring to 1d will after removing the mask 300 a semiconductor layer 400 epitaxially on exposed areas of the first page 101 the semiconductor body and the insulating layer portion 20 deposited. The semiconductor layer 400 grows monocrystalline on the semiconductor body 100 and because of the small layer thickness d of the insulating layer section 20 also monocrystalline on the insulation layer section 20 on. The semiconductor layer 400 is preferably deposited as a doped semiconductor layer, whose doping concentration preferably the doping concentration of the basic doping of the semiconductor body 100 equivalent. The deposited semiconductor layer 400 forms in a manner yet to be explained in sections, the drift zone of the IGBT.

1e zeigt das Bauelement nach Durchführung weiterer Verfahrensschritte, bei denen eine Dielektrikumsschicht 51 auf eine nachfolgend als Vorderseite bezeichnete Oberfläche 401 der Halbleiterschicht 400 und eine Elektrodenschicht 52 auf die Dielektrikumsschicht 51 aufgebracht wird und bei denen der erhaltene Schichtstapel 51, 52 derart strukturiert wird, dass er oberhalb des Isolationsschichtabschnittes 20 eine bis an die Vorderseite 401 reichende Aussparung 54 aufweist. Die Strukturierung des Schichtstapels mit der Dielektrikumsschicht 51 und der Elektrodenschicht 52 kann in hinlänglich bekannter Weise unter Verwendung eines maskierten Ätzverfahrens erfolgen. Ein Maske 301 zur Durchführung eines solchen Ätzverfahrens ist in 1e gestrichelt dargestellt. 1e shows the device after performing further process steps in which a dielectric layer 51 on a subsequently referred to as the front surface 401 the semiconductor layer 400 and an electrode layer 52 on the dielectric layer 51 is applied and in which the obtained layer stack 51 . 52 is structured such that it is above the insulating layer section 20 one to the front 401 reaching recess 54 having. The structuring of the layer stack with the dielectric layer 51 and the electrode layer 52 can be done in a well-known manner using a masked etching process. A mask 301 for carrying out such an etching process is in 1e shown in dashed lines.

Der Schichtstapel mit der Dielektrikumsschicht 51, die das spätere Gate-Dielektrikum bildet, und der Elektrodenschicht 52, die die spätere Gate-Elektrode bildet, und gegebenenfalls mit der noch auf den Schichtstapel aufgebrachten zu dessen Strukturierung verwendeten Maske 301 dient als Maske für nachfolgende Dotierschritte, bei welchen eine Body-Zone 42 des zweiten Leitungstyps in der Halbleiterschicht 400 und eine Source-Zone 43 des ersten Leitungstyps innerhalb der Body-Zone 42 erzeugt wird.The layer stack with the dielectric layer 51 , which forms the later gate dielectric, and the electrode layer 52 , which forms the later gate electrode, and optionally with the still applied to the layer stack used to structure it 301 serves as a mask for subsequent doping steps, in which a body zone 42 of the second conductivity type in the semiconductor layer 400 and a source zone 43 of the first conductivity type within the body zone 42 is produced.

1f zeigt das Bauelement im Querschnitt nach Durchführung dieser Dotierschritte. Während des Dotierverfahrens werden Dotierstoffatome über die Vorderseite 401 im Bereich der Aussparung 54 des Schichtstapels in die Halbleiterschicht 400 implantiert. Diese Implantation kann mit verschiedenen Implantationsenergien erfolgen, um Dotierstoffatome unterschiedlich tief in die Halbleiterschicht 400 zu implantieren. An das Implantationsverfahren schließt sich ein Temperaturschritt an, bei dem zumindest die Halbleiterschicht 400 auf eine vorgegebene Temperatur aufgeheizt wird, um die implantierten Dotierstoffatome zu aktivieren und einzudiffundieren. In entsprechender Weise wird die Source-Zone 43 durch Anwendung eines Implantationsverfahrens und eines anschließenden Diffusionsverfahrens hergestellt. Die Dauer des Diffusionsverfahrens zur Herstellung der Source-Zone 43 und/oder die dabei angewendete Temperatur ist dabei geringer als die Dauer des Diffussionsverfahrens zur Herstellung der Body-Zone 42 und/oder die dabei angewendete Temperatur. Hierdurch wird erreicht, dass die Source-Zone 43 in lateraler Richtung der Halbleiterschicht 400 weniger weit unter einen Rand der Aussparung 54 des Schichtstapels 51, 52 diffundiert, so dass die Body-Zone 42 abschnittsweise bis an die Vorderseite 401 der Halbleiterschicht 400 reicht. 1f shows the device in cross section after performing these doping steps. During the doping process, dopant atoms become over the front 401 in the area of the recess 54 of the layer stack in the semiconductor layer 400 implanted. This implantation can be done with different implantation energies to different dopant atoms in the semiconductor layer 400 to implant. The implantation process is followed by a temperature step in which at least the semiconductor layer 400 is heated to a predetermined temperature to activate and diffuse the implanted dopant atoms. In a similar way, the source zone 43 produced by using an implantation method and a subsequent diffusion method. The duration of the diffusion process for the production of the source zone 43 and / or the temperature used is less than the duration of the diffusion process for the preparation of the body zone 42 and / or the temperature used. This ensures that the source zone 43 in the lateral direction of the semiconductor layer 400 less far below an edge of the recess 54 of the shift stack 51 . 52 diffuses, leaving the body zone 42 in sections to the front 401 the semiconductor layer 400 enough.

Optional erfolgt die Herstellung der Body-Zone derart, dass auch unterhalb des Isolationsschichtabschnittes 20 in dem Halbleiterkörper 100 eine Halbleiterzone 11 des zweiten Leitungstyps entsteht, die einen Teil der Body-Zone bildet. Die Herstellung dieser Halbleiterzone 11 kann dadurch erfolgen, dass Dotierstoffatome des zweiten Leitungstyps bei ausreichend hohen Implantationsenergien über die Vorderseite 401 der Halbleiterschicht 400 durch den Isolationsschichtabschnitt 20 bis in den Bereich der späteren Teilzone 11 der Body-Zone implantiert oder eindiffundiert werden.Optionally, the production of the body zone is such that even below the insulation layer section 20 in the semiconductor body 100 a semiconductor zone 11 of the second conductivity type, which forms part of the body zone. The production of this semiconductor zone 11 can be done by dopant atoms of the second conductivity type at sufficiently high implantation energies across the front 401 the semiconductor layer 400 through the insulation layer section 20 into the area of the later partial zone 11 implanted or diffused into the body zone.

Die Herstellung der Body-Zone 42 bzw. 11 bezogen auf die Position des Isolationsschichtabschnitts 20 kann derart erfolgen, dass die Body-Zone 42 in lateraler Richtung der Halbleiterschicht 400 eine größere Abmessung aufweist als der Isolationsschichtabschnitt 20, so dass der Isolationsschichtabschnitt 20 innerhalb der Halbleiterschicht 400 vollständig von der Body-Zone 42 umgeben ist. Die Herstellung der Body-Zone 42 kann jedoch auch so erfolgen, dass der Isolationsschichtabschnitt 20 in lateraler Richtung über die Body-Zone 42 hinaus reicht. Die Abmessungen der Body-Zone 42 in lateraler Richtung der Halbleiterschicht 400 sind dabei maßgeblich bestimmt durch die Abmessungen der Aussparung in dem Schichtstapel 51, 52 und die Dauer des Diffusionsverfahrens während des Dotierverfahrens, so dass die Position der Body-Zone 43, 11 bezogen auf die Position des Isolationsschichtabschnittes 20 über diese Parameter einstellbar ist.The production of the body zone 42 respectively. 11 based on the position of the insulating layer portion 20 can be done such that the body zone 42 in the lateral direction of the semiconductor layer 400 has a larger dimension than the insulating layer portion 20 such that the insulation layer section 20 within the semiconductor layer 400 completely from the body zone 42 is surrounded. The production of the body zone 42 However, it can also be done so that the insulation layer section 20 in a lateral direction over the body zone 42 enough. The dimensions of the body zone 42 in the lateral direction of the semiconductor layer 400 are significantly determined by the dimensions of the recess in the layer stack 51 . 52 and the duration of the diffusion process during the doping process, so that the position of the body zone 43 . 11 based on the position of the insulating layer section 20 is adjustable via these parameters.

Ein sich in lateraler Richtung der Halbleiterschicht 400 an die Body-Zone 42 anschließender Abschnitt 41 der Halbleiterschicht 400, der eine Dotierung aufweist, die der Grunddotierung der Halbleiterschicht 400 entspricht, bildet einen Teil der späteren Driftzone des Bauelements.A in the lateral direction of the semiconductor layer 400 to the body zone 42 subsequent section 41 the semiconductor layer 400 having a doping, that of the basic doping of the semiconductor layer 400 corresponds, forms part of the later drift zone of the device.

1g zeigt das Bauelement nach Durchführung weiterer Verfahrensschritte zur Fertigstellung des Bauelements. Bei diesen Verfahrensschritten wird eine weitere Isolationsschicht 53 auf die strukturierte Elektrodenschicht 52 aufgebracht. Diese weitere Isolationsschicht 53 füllt dabei die Aussparung 54 des Schichtstapels auf oder bedeckt wenigstens die Vorderseite 401 der Halbleiterschicht 400 und die Elektrodenschicht 52 seitlich in der Aussparung 54. Außerdem wird im Bereich der Aussparung 54 des Schichtstapels mit der Dielektrikumsschicht 51 und der Elektrodenschicht 52 ein Kontaktloch hergestellt, welches durch die weitere Isolationsschicht 53 und die Source-Zone 43 bis in die Body-Zone 42 reicht. Die Herstellung dieses Kontaktloches erfolgt derart, dass Abschnitte der Isolationsschicht 53 an Seitenwänden des Kontaktloches verbleiben, um eine anschließend in diesem Kontaktloch und auf der Oberfläche der Isolationsschicht 53 hergestellte Source-Elektrode 61 gegenüber der Elektrodenschicht 52 zu isolieren. Die Source-Elektrode 61 schließt die Source-Zone 43 und die Body-Zone 42 in bekannter Weise kurz. 1g shows the device after performing further process steps to complete the device. In these process steps, a further insulation layer 53 on the patterned electrode layer 52 applied. This further insulation layer 53 fills the recess 54 of the layer stack or covers at least the front 401 the semiconductor layer 400 and the electrode layer 52 laterally in the recess 54 , Also, in the area of the recess 54 of the layer stack with the dielectric layer 51 and the electrode layer 52 a contact hole made, which through the further insulation layer 53 and the source zone 43 into the body zone 42 enough. The production of this contact hole is such that portions of the insulating layer 53 remain on sidewalls of the contact hole to a subsequent in this contact hole and on the surface of the insulating layer 53 prepared source electrode 61 opposite to the electrode layer 52 to isolate. The source electrode 61 closes the source zone 43 and the body zone 42 short in a known manner.

Sofern der Halbleiterkörper 100 zu Beginn des Herstellungsverfahrens lediglich eine Grunddotierung des ersten Leitungstyps aufweist, ist zur Fertigstellung des Bauelements noch die Herstellung einer Drain-Zone 12 im Bereich der Rückseite 102 erforderlich. Die Herstellung dieser Drain-Zone 12 kann beispielsweise durch Implantation von Dotierstoffatomen des zweiten Leitungstyps über die Rückseite 102 erfolgen. Vorzugsweise wird der Halbleiterkörper 100 vor Implantation dieser Dotierstoffatome ausgehend von der Rückseite 102 abgetragen bzw. dünngeschliffen, um dadurch die Abmessungen der Driftzone des Bauelements zu reduzieren. Die Driftzone des Bauelements wird dabei abschnittsweise durch solche Bereiche des Halbleiterkörpers 100 gebildet, die dessen Grunddotierung des ersten Leitungstyps aufweisen.If the semiconductor body 100 At the beginning of the manufacturing process has only a basic doping of the first conductivity type, the completion of the device is still the production of a drain zone 12 in the area of the back 102 required. The production of this drain zone 12 For example, by implantation of dopant atoms of the second conductivity type across the backside 102 respectively. Preferably, the semiconductor body becomes 100 before implantation of these dopant atoms starting from the backside 102 abraded or thinly ground, thereby reducing the dimensions of the drift zone of the device. The drift zone of the component is in sections by such areas of the semiconductor body 100 formed, having its Grunddotierung the first conductivity type.

Bei einem Halbleiterkörper 100, der bereits zu Beginn des Verfahrens eine hochdotierte Halbleiterschicht 120 des zweiten Leitungstyps und eine darauf aufgebrachte schwächer dotierte Halbleiterschicht 110 des ersten Leitungstyps aufweist, wie dies gestrichelt in 1a dargestellt ist, bildet die hochdotierte Halbleiterschicht 120 des zweiten Leitungstyps die Drain-Zone 12 des Bauelements.In a semiconductor body 100 , which already at the beginning of the process a highly doped semiconductor layer 120 of the second conductivity type and a weakly doped semiconductor layer deposited thereon 110 of the first conductivity type, as shown in dashed lines in FIG 1a is shown forms the highly doped semiconductor layer 120 of the second conductivity type, the drain region 12 of the component.

Die Driftzone des IGBT wird durch den Abschnitt 41 der Halbleiterschicht 400, der sich in lateraler Richtung an die Body-Zone 42 anschließt, und durch einen die Grunddotierung aufweisenden Abschnitt 14 des Halbleiterkörpers 100 oder (in nicht näherdargestellter Weise) durch die schwächer dotierte Halbleiterschicht 110 gebildet.The drift zone of the IGBT is covered by the section 41 the semiconductor layer 400 moving in a lateral direction to the body zone 42 followed, and by a Grunddotierung having section 14 of the semiconductor body 100 or (in a manner not shown) by the weakly doped semiconductor layer 110 educated.

Optional besteht außerdem die Möglichkeit, zwischen der Drain-Zone 12 des zweiten Leitungstyps und dem einen Abschnitt 14 der Driftzone 14, 41 eine Feldstoppzone des ersten Leitungstyps vorzusehen, die höher als die Driftzone 14 dotiert ist. Die Herstellung dieser Feldstoppzone kann ebenfalls durch Implantation von Dotierstoffatomen über die Rückseite 102 erfolgen.Optionally, there is also the possibility between the drain zone 12 of the second conductivity type and the one section 14 the drift zone 14 . 41 provide a field stop zone of the first conductivity type, which is higher than the drift zone 14 is doped. The fabrication of this field stop zone can also be achieved by implantation of dopant atoms over the backside 102 respectively.

Die Halbleiterzonen des ersten Leitungstyps, also die Source-Zone 43 und die Driftzone 41, 14 sind bei einem IGBT üblicherweise n-dotierte Halbleiterzonen, während die Halbleiterzonen des zweiten Leitungstyps, also die Body-Zone 42 und die Drain-Zone 12 überlicherweise p-dotierte Halbleiterzonen sind. Das Bauelement ist leitend angesteuert, wenn ein solches Ansteuerpotential an die Gate-Elektrode 52 angelegt wird, dass sich in dem zwischen der Source-Zone 43 und der Driftzone 41 angeordneten Abschnitt der Body-Zone 42 ein Inversionskanals ausbildet. Bei Anlegen einer positiven Spannung zwischen der Drain-Zone 12 und der Source-Zone 43 fließt ein Elektronenstrom von der Source-Zone 43 über die Body-Zone 42 und die Driftzone 41, 14 an die Drain-Zone 12. In umgekehrter Richtung fließt ein Löcherstrom aus der Drain-Zone 12 über die Driftzone 14, 41 an die Body-Zone 42, die mit der Sorce-Elektrode 43 kurzgeschlossen ist. Der Isolationsschichtabschnitt 20 bewirkt hierbei, dass Löcher überwiegend nur in lateraler Richtung an die Body-Zone 42 gelangen können, wodurch die Löcherkonzentration insbesondere im Bereich der Driftzone 41, 14 erhöht wird, in der sich der Akkumulationskanal ausbildet, was insgesamt zu einer Verringerung des Einschaltwiderstandes des Bauelements führt.The semiconductor zones of the first conductivity type, ie the source zone 43 and the drift zone 41 . 14 are usually n-doped semiconductor zones in an IGBT, while the semiconductor zones of the second conductivity type, ie the body zone 42 and the drain zone 12 are usually p-doped semiconductor zones. The component is conductively driven when such a drive potential to the gate electrode 52 that is created in that between the source zone 43 and the drift zone 41 arranged section of the body zone 42 forms an inversion channel. When a positive voltage is applied between the drain zone 12 and the source zone 43 an electron current flows from the source zone 43 about the body zone 42 and the drift zone 41 . 14 to the drain zone 12 , In the reverse direction, a hole current flows out of the drain zone 12 over the drift zone 14 . 41 to the body zone 42 that with the sorce electrode 43 shorted. The insulation layer section 20 causes here that holes predominantly only in a lateral direction to the body zone 42 whereby the hole concentration in particular in the region of the drift zone 41 . 14 is increased, in which the accumulation channel is formed, which leads to an overall reduction in the on resistance of the device.

Die 1a bis 1g zeigen das Bauelement lediglich ausschnittsweise während der einzelnen Verfahrensschritte zu dessen Herstellung. Vorzugsweise werden zur Realisierung des IGBT eine Vielzahl der in 1g dargestellten Strukturen mit jeweils einem Isolationsschichtabschnitt 20, einer Body- Zone 42, einer Source-Zone 43 sowie einer Gate-Elektrode 52 hergestellt.The 1a to 1g show the component only partially during the individual process steps for its production. Preferably, for the realization of the IGBT a plurality of in 1g illustrated structures each having an insulating layer section 20 , a body zone 42 , a source zone 43 and a gate electrode 52 produced.

2 zeigt einen Ausschnitt mit zwei solchen, auch als Transistorzellen bezeichneten Strukturen im Querschnitt. In lateraler Richtung zwischen den Body-Zonen 42 dieser Transistorzellen ist dabei vorzugsweise eine Halbleiterzone 61 des zweiten Leitungstyps vorhanden, die bis an die Vorderseite 401 der Halbleiterschicht 400 reicht. Diese Halbleiterzone 61 dient zur Vermeidung einer Rekombination von Löchern in der Driftzone 41, 14 mit Elektronen an der Grenzfläche zu der Isolationsschicht 51, d.h. sie verhindert, dass Löcher an diese Grenzfläche 51 gelangen können. An dieser Grenzfläche würden die Löcher rasch mit Elektronen rekombinieren, da dort eine höhere Rekombinationsgeschwindigkeit herrscht. Diese erhöhte Rekombination würde die Löcherkonzentration in der Driftzone 41, 14 verringern und dadurch die Leitfähigkeit der Driftzone 41, 14 verringern. 2 shows a section with two such, also referred to as transistor cells structures in cross section. In the lateral direction between the body zones 42 This transistor cell is preferably a semiconductor zone 61 of the second conductivity type present to the front 401 the semiconductor layer 400 enough. This semiconductor zone 61 serves to avoid recombination of holes in the drift zone 41 . 14 with electrons at the interface to the insulating layer 51 ie it prevents holes from entering this interface 51 can reach. At this interface, the holes would rapidly recombine with electrons, because there is a higher recombination rate. This increased recombination would increase the hole concentration in the drift zone 41 . 14 reduce and thereby the conductivity of the drift zone 41 . 14 reduce.

Die Gate-Elektroden 52 der einzelnen Transistorzellen sind elektrisch leitend miteinander verbunden, wobei die Gate-Elektroden 52 zweier benachbarter Transistorzellen durch einen Elektrodenabschnitt gebildet sein können, dessen Abstand zu der Vorderseite 401 derart variiert, dass er in dem Abschnitt zwischen den beiden Transistorzellen weiter zu der Vorderseite 401 beabstandet ist als in den Bereichen der Body-Zonen 42, in denen bei Anlegen eines Ansteuerpotentials an die Gate-Eleketrode ein Akkumulationskanal entstehen soll.The gate electrodes 52 the individual transistor cells are electrically conductively connected to each other, wherein the gate electrodes 52 two adjacent transistor cells may be formed by an electrode portion whose distance from the front 401 varies so that it continues in the section between the two transistor cells to the front 401 is spaced as in the areas of the body zones 42 in which an accumulation channel is to be created when a drive potential is applied to the gate electrode.

Anhand der 3a bis 3e wird nachfolgend eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines Trench-IGBT erläutert.Based on 3a to 3e An embodiment of the method according to the invention for producing a trench IGBT is explained below.

Bezugnehmend auf 3a wird in bereits erläuterter Weise eine Isolationsschicht mit einer Schichtdicke d von weniger als 50nm, vorzugsweise weniger als 20nm, auf die Vorderseite 101 eines Halbleiterkörpers 100 aufgebracht und anschließend derart strukturiert, dass wenigstens ein Isolationsschichtabschnitt 20 entsteht. 3a zeigt zwei solche Isolationsschichtabschnitte 20, die in lateraler Richtung beabstandet zueinander angeordnet sind.Referring to 3a is in the manner already explained, an insulating layer with a layer thickness d of less than 50nm, preferably less than 20nm, on the front 101 a semiconductor body 100 applied and then structured such that at least one insulation layer section 20 arises. 3a shows two such insulation layer sections 20 which are spaced apart in the lateral direction.

Bezugnehmend auf 3b wird anschließend eine Halbleiterschicht 400 epitaktisch auf die Vorderseite 101 und die Isolationsschichtabschnitte 20 abgeschieden. Diese Halbleiterschicht 400 ist eine dotierte Halbleiterschicht, die bei einem homogen dotierten, eine Grunddotierung aufweisenden Halbleiterkörper 100 komplementär dotiert ist zu der Grunddotierung des Halbleiterkörpers 100 und die abschnittsweise die spätere Body-Zone des Bauelements bildet.Referring to 3b then becomes a semiconductor layer 400 epitaxially on the front 101 and the insulation layer sections 20 deposited. This semiconductor layer 400 is a doped semiconductor layer, which in a homogeneously doped, a basic doped semiconductor body 100 is doped complementary to the basic doping of the semiconductor body 100 and the sections forms the later body zone of the device.

Der Halbleiterkörper 100 kann wie bei dem anhand von 1 erläuterten Verfahren anstelle einer homogenen Grunddotierung zwei komplementär zueinander dotierte Halbleiterschichten 110, 120 aufweisen. Die unterhalb der Vorderseite 101 des Halbleiterkörpers 100 angeordnete erste Halbleiterschicht 110 bildet in diesem Fall die spätere Driftzone des Bauelements. Die komplementär zu dieser Halbleiterschicht 110 dotierte, auf diese erste Halbleiterschicht 110 aufgebrachte Halbleiterschicht 400 bildet abschnittsweise die spätere Body-Zone des Bauelements.The semiconductor body 100 can like that with the basis of 1 explained methods instead of a homogeneous basic doping two complementary doped semiconductor layers 110 . 120 exhibit. The below the front 101 of the semiconductor body 100 arranged first semiconductor layer 110 forms in this case the later drift zone of the device. The complementary to this semiconductor layer 110 doped, on this first semiconductor layer 110 applied semiconductor layer 400 forms in sections the later body zone of the component.

3c zeigt das Bauelement in Seitenansicht im Querschnitt nach Durchführung weiterer Verfahrensschritte, bei denen eine Halbleiterzone 43' des ersten Leitungstyps unterhalb der Vorderseite 401 der Halbleiterschicht 400 hergestellt wird. Das Herstellen dieser Halbleiterzone 43', die abschnittsweise die spätere Source-Zone des IGBT bildet, erfolgt durch Aufbringen einer Maske 302 und durch anschließendes Implantieren von Dotierstoffatomen in die Bereiche der Halbleiterschicht 400, die durch die Maske 302 freiliegen. Die Halbleiterzone 43' wird dabei oberhalb eines Bereiches des Halbleiterkörpers 100 erzeugt, in dem kein Isolationsschichtabschnitt 20 angeordnet ist. Dies entspricht dem Abschnitt der Vorderseite 101 des Halbleiterkörpers 100, der vor Abscheiden der Halbleiterschicht 400 freilag. In lateraler Richtung der Halbleiterschicht 400 erstreckt sich die Halbleiterzone 43' des ersten Leitungstyps über die Isolationsschichtabschnitte 20 hinaus, d. h. die Halbleiterzone 43' überlappt die Isolationsschichtabschnitte 20 in lateraler Richtung, reicht also über die Ränder dieser Isolationsschicht 20. 3c shows the device in side view in cross section after performing further process steps in which a semiconductor zone 43 ' of the first conductivity type below the front 401 the semiconductor layer 400 will be produced. The production of this semiconductor zone 43 ' , which forms in sections the later source zone of the IGBT, is done by applying a mask 302 and by subsequently implanting dopant atoms into the regions of the semiconductor layer 400 passing through the mask 302 exposed. The semiconductor zone 43 ' is above a region of the semiconductor body 100 produced in which no insulation layer section 20 is arranged. This corresponds to the section of the front 101 of the semiconductor body 100 prior to depositing the semiconductor layer 400 exposed. In the lateral direction of the semiconductor layer 400 the semiconductor zone extends 43 ' of the first conductivity type over the insulation layer portions 20 in addition, ie the semiconductor zone 43 ' overlaps the insulation layer sections 20 in the lateral direction, that is over the edges of this insulation layer 20 ,

3d zeigt das Bauelement nach weiteren Verfahrensschritten, bei denen ein Graben 402 hergestellt wird, der sich in vertikaler Richtung ausgehend von der Vorderseite 401 in die Halbleiterschicht 400 hineinerstreckt. Dieser Graben unterteilt die Halbleiterzone 43' in zwei Abschnitte 43, die die spätere Source-Zone des Bauelements bilden und reicht in dem Beispiel in vertikaler Richtung bis an die Grenze zwischen dem Halbleiterkörper 100 und der Halbleiterschicht 400 reicht. 3d shows the device after further process steps in which a trench 402 is made, extending in a vertical direction from the front 401 in the semiconductor layer 400 hineinerstreckt. This trench divides the semiconductor zone 43 ' in two sections 43 , which form the later source zone of the component and extends in the example in the vertical direction to the boundary between the semiconductor body 100 and the semiconductor layer 400 enough.

Die benachbart zu Seitenwänden des Grabens angeordneten Abschnitte 42 der Halbleiterschicht 400 bilden die spätere Body-Zone des Bauelements. Der Graben 402 wird so hergestellt, dass seine Abmessungen in lateraler Richtung derart sind, dass Seitenwände des Grabens 402 in lateraler Richtung beabstandet zu den Isolationsschichtabschnitten angeordnet sind. Hierdurch verbleibt ein durchgehender Halbleiterbereich der späteren Body-Zone 42 zwischen den späteren Source-Zonen 43 und den Halbleiterzonen des Halbleiterkörpers 100, in dem sich nach Herstellen einer Gate-Elektrode ein Inversionskanal ausbilden kann.The adjacent adjacent sidewalls of the trench sections 42 the semiconductor layer 400 form the later body zone of the component. The ditch 402 is made so that its dimensions in the lateral direction are such that side walls of the trench 402 spaced apart in the lateral direction to the insulating layer sections are arranged. This leaves a continuous semiconductor region of the later body zone 42 between the later source zones 43 and the semiconductor regions of the semiconductor body 100 in which an inversion channel can form after producing a gate electrode.

3e zeigt das Bauelement nach Durchführung weiterer, grundsätzlich bekannter Verfahrensschritte, durch welche eine Gate-Elektrode 52 in dem Graben 402 hergestellt wird, die durch ein Gate-Dielektrikum 51 gegenüber der Halbleiterschicht 400 bzw. dem Halbleiterkörper 100 isoliert ist. Außerdem wird auf die Vorderseite 401 eine Source-Elektrode 61 aufgebracht, die die Source-Zone 43 und die Body-Zone 42 kurzschließt und die durch eine weitere Isolationsschicht bzw. Dielektrikumsschicht 55 gegenüber der Gate-Elektrode 52 isoliert ist. 3e shows the device after performing further, basically known method steps, through which a gate electrode 52 in the ditch 402 is made by a gate dielectric 51 opposite to the semiconductor layer 400 or the semiconductor body 100 is isolated. Also, on the front 401 a source electrode 61 applied to the source zone 43 and the body zone 42 short-circuits and through a further insulation layer or dielectric layer 55 opposite the gate electrode 52 is isolated.

Die Struktur des Bauelements im Bereich der Rückseite des Halbleiterkörpers 100 kann der Struktur der bereits zuvor anhand der 1g und 2 erläuterten Bauelemente entsprechen. Die Drain-Zone 12 des zweiten Leitungstyps kann in bereits erläuterter Weise durch Implantation von Dotierstoffatomen über die Rückseite 102 des Halbleiterkörpers 100 erfolgen, wobei die Möglichkeit besteht, den Halbleiterkörper 100 vor Herstellen der Drain-Zone 12 ausgehend von der Rückseite 102 dünn zu schleifen.The structure of the device in the region of the rear side of the semiconductor body 100 can the structure of the previously previously using the 1g and 2 explained components correspond. The drain zone 12 of the second conductivity type can in the manner already explained by implantation of dopant atoms on the back 102 of the semiconductor body 100 take place, with the possibility exists, the semiconductor body 100 before making the drain zone 12 starting from the back 102 to thinly grind.

Optional besteht die Möglichkeit in bereits erläuterter Weise eine Feldstoppzone 13 im Bereich der Rückseite des Bauelements herzustellen.Optionally, the possibility exists in the manner already explained a field stop zone 13 produce in the area of the back of the device.

Die Driftzone 14 des Bauelements wird durch die Bereiche des Halbleiterkörpers 100 gebildet, die nach Herstellen der Drain-Zone 12 und optional der Feldstoppzone 13 noch die Grunddotierung aufweisen.The drift zone 14 of the device is through the regions of the semiconductor body 100 formed after making the drain zone 12 and optionally the field stop zone 13 still have the basic doping.

Selbstverständlich besteht bezugnehmend auf 3a auch die Möglichkeit, bereits zu Beginn des Verfahrens einen Halbleiterkörper zur Verfügung zu stellen, der zwei unterschiedlich dotierte Schichten aufweist, nämlich eine Schicht 120 des zweiten Leitungstyps im Bereich der Rückseite, die die spätere Drain-Zone bildet 12, und eine auf dieser Schicht aufgebrachte Schicht 110 des ersten Leitungstyps, die die spätere Driftzone 14 des Bauelements bildet.Of course, referring to 3a also the possibility of making available already at the beginning of the method a semiconductor body having two differently doped layers, namely a layer 120 of the second conductivity type in the region of the back, which forms the later drain zone 12 , and a layer applied on this layer 110 of the first conductivity type, the later drift zone 14 of the component forms.

3e zeigt lediglich eine Transistorzelle des erfindungsgemäßen Trench-IGBT. Selbstverständlich kann das Bauelement eine Vielzahl derartiger, in lateraler Richtung beabstandet zueinander angeordneter Transistorzellen umfassen. Die einzelnen Zellen können in der senkrecht zu der dargestellten Zeichenebene verlaufenden Richtung dabei langgestreckt, d. h. streifenförmig ausgebildet sein. Selbstverständlich sind beliebige weitere, bei IGBTs grundsätzlich bekannte Zellengeometrien anwendbar. Hierbei ist zu beachten, dass der Isolationsschichtabschnitt 20 jeweils angepasst an die Geometrie der Body-Zone 42 bei einem planaren IGBT und angepasst an die Geometrie der Gate-Elektrode 52 bei einem Trench-GBT hergestellt wird. 3e shows only a transistor cell of the trench IGBT according to the invention. Of course, the component may comprise a multiplicity of such transistor cells arranged at a distance from one another in the lateral direction. The individual cells may be elongated in the direction perpendicular to the plane of the drawing shown, ie be formed strip-shaped. Of course, any further, in IGBTs basically known cell geometries are applicable. It should be noted that the insulation layer section 20 each adapted to the geometry of the body zone 42 in a planar IGBT and adapted to the geometry of the gate electrode 52 produced at a trench GBT.

dd
Schichtdicke der Isolationsschichtlayer thickness the insulation layer
1111
Abschnitt der Body-Zone, Halbleiterzone des zweiten Leitungstypssection the body zone, semiconductor zone of the second conductivity type
1212
Drain-Zone, HalbleiterschichtDrain region, Semiconductor layer
1313
FeldstoppzoneField stop zone
1414
Driftzonen, HalbleiterschichtDrift zones, Semiconductor layer
2020
IsolationsschichtabschnittInsulation layer section
2121
Rand des Isolationsschnittabschnittesedge of the insulation section
4141
Drift-ZoneDrift region
4242
Body-ZoneBody zone
4343
Source-ZoneSource zone
43'43 '
Halbleiterzone des ersten LeitungstypsSemiconductor zone of the first conductivity type
5151
Dielektrikumsschicht, Gate-Dielektrikumdielectric layer, Gate dielectric
5252
Elektrodenschicht, Gate-ElektrodeElectrode layer, Gate electrode
5353
Isolationsschichtinsulation layer
5555
Isolationsschichtinsulation layer
6161
Source-ElektrodeSource electrode
6161
Halbleiterzone des zweiten LeitungstypsSemiconductor zone of the second conductivity type
100100
HalbleiterkörperSemiconductor body
101101
Vorderseite des Halbleiterkörpersfront of the semiconductor body
102102
Rückseite des Halbleiterkörpersback of the semiconductor body
200200
Isolationsschichtinsulation layer
300300
Maskemask
400400
HalbleiterschichtSemiconductor layer
401401
Vorderseite der Halbleiterschichtfront the semiconductor layer
402402
Graben der Halbleiterschicht 400 Digging the semiconductor layer 400

Claims (13)

Verfahren zur Herstellung eines IGBT mit einer Driftzone (14) eines ersten Leitungstyps und einer sich abschnittsweise an die Driftzone (14) anschließenden Body-Zone (42) eines zweiten Leitungstyps und mit einer abschnittsweise zwischen der Body-Zone (42) und der Driftzone (14) angeordneten Isolationsschicht (20), das folgende Verfahrensschritte umfasst: – Bereitstellen eines Halbleiterkörpers (100), der abschnittsweise die Driftzone (14) bildet und der eine erste und eine zweite Seite (101, 102) aufweist, – Herstellen einer Isolationsschicht (200) mit einer Schichtdicke (d) kleiner als 50nm auf der ersten Seite (101) des Halbleiterkörpers (100) und Strukturieren der Isolationsschicht derart, dass sie abschnittsweise von der ersten Seite (101) entfernt wird und dass wenigstens ein Isolationsschichtabschnitt (20) verbleibt, – Abscheiden einer Halbleiterschicht (400) auf freiliegende Bereiche der ersten Seite (101) und den wenigstens einen Abschnitt (20) der Isolationsschicht (200) mittels eines Epitaxieverfahrens, – Herstellen der Body-Zone (42) und einer komplementär zu der Body-Zone (42) dotierten Source-Zone (43) in der Halbleiterschicht (400), – Herstellen einer Gate-Elektrode (52), die benachbart zu der Body-Zone (43) angeordnet ist und die mittels eines Dielektrikums (53) gegenüber der Body-Zone (42) isoliert ist.Method for producing an IGBT with a drift zone ( 14 ) of a first conductivity type and a section of the drift zone ( 14 ) subsequent body zone ( 42 ) of a second conductivity type and with a section between the body zone ( 42 ) and the drift zone ( 14 ) arranged insulation layer ( 20 ), comprising the following method steps: - providing a semiconductor body ( 100 ), which sections the drift zone ( 14 ) and a first and a second page ( 101 . 102 ), - producing an insulation layer ( 200 ) with a layer thickness (d) smaller than 50 nm on the first side ( 101 ) of the semiconductor body ( 100 ) and structuring the insulation layer such that it is partially separated from the first side ( 101 ) and that at least one insulation layer section ( 20 ), - depositing a semiconductor layer ( 400 ) on exposed areas of the first page ( 101 ) and the at least one section ( 20 ) of the insulation layer ( 200 ) by means of an epitaxy process, - production of the body zone ( 42 ) and one complementary to the body zone ( 42 ) doped source zone ( 43 ) in the semiconductor layer ( 400 ), - producing a gate electrode ( 52 ), which are adjacent to the body zone ( 43 ) is arranged and by means of a dielectric ( 53 ) opposite the body zone ( 42 ) is isolated. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Schichtdicke der Isolationsschicht (200) weniger als 20nm beträgt.Method according to Claim 1, in which the layer thickness of the insulating layer ( 200 ) is less than 20nm. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Body-Zone (42) derart hergestellt wird, dass sie abschnittsweise bis an eine Seite (401) der Halbleiterschicht (400) reicht und bei dem die Gate-Elektrode (52) oberhalb dieser Seite (401) der Halbleiterschicht (400) hergestellt wird.Method according to Claim 1 or 2, in which the body zone ( 42 ) is manufactured in such a way that it is partially up to one side ( 401 ) of the semiconductor layer ( 400 ) and in which the gate electrode ( 52 ) above this page ( 401 ) of the semiconductor layer ( 400 ) will be produced. Verfahren nach Anspruch 3, bei dem die Halbleiterschicht (400) eine Halbleiterschicht des ersten Leitungstyps ist und zur Herstellung der Body-Zone (43) in einem Bereich oberhalb des Abschnittes (20) der Isolationsschicht mit Dotierstoffatomen des zweiten Leitungstyps dotiert wird.Method according to Claim 3, in which the semiconductor layer ( 400 ) is a semiconductor layer of the first conductivity type and for the production of the body zone ( 43 ) in an area above the section ( 20 ) of the insulating layer is doped with dopant atoms of the second conductivity type. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Halbleiterschicht (400) eine Halbleiterschicht des zweiten Leitungstyps ist, die die Body-Zone des IGBT bildet und das folgende weitere Verfahrensschritte aufweist: – Herstellen wenigstens eines Grabens (402), der sich in einer lateralen Richtung beabstandet zu dem Isolationsschichtabschnitt (20) ausgehend von einer Seite (401) in die Halbleiterschicht (400) hinein erstreckt, Herstellen einer Dielektrikumsschicht (51) an Seitenwänden und einem Boden des wenigstens einen Grabens (401), und – Herstellen einer Gate-Elektrode (52) auf der Dielektrikumsschicht (51) in dem Graben (402).Method according to Claim 1 or 2, in which the semiconductor layer ( 400 ) is a semiconductor layer of the second conductivity type, which forms the body zone of the IGBT and has the following further method steps: - producing at least one trench ( 402 ) which is spaced in a lateral direction from the insulating layer portion (FIG. 20 ) from one side ( 401 ) in the semiconductor layer ( 400 ), forming a dielectric layer ( 51 ) on side walls and a bottom of the at least one trench ( 401 ), and - producing a gate electrode ( 52 ) on the dielectric layer ( 51 ) in the trench ( 402 ). Verfahren nach Anspruch 5, bei dem der Graben (401) derart hergestellt wird, dass er bis an eine Grenzfläche zwischen der Halbleiterschicht (400) und dem Halbleiterkörper (100) oder bis unter diese Grenzfläche reicht.Method according to claim 5, wherein the trench ( 401 ) is made such that it reaches as far as an interface between the semiconductor layer ( 400 ) and the semiconductor body ( 100 ) or below this interface. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem der Halbleiterkörper (100) eine erste Halbleiterschicht (110) des ersten Leitungstyps, die abschnittsweise die Driftzone (14) bildet, im Bereich der ersten Seite (101) des Halblei terkörpers aufweist, und bei dem der Halbleiterkörper (100) eine zweite Halbleiterschicht (120) des zweiten Leitungstyps, die abschnittsweise die eine Drain-Zone des IGBT bildet, im Bereich der zweiten Seite (102) des Halbleiterkörpers (100) aufweist.Method according to one of the preceding claims, in which the semiconductor body ( 100 ) a first semiconductor layer ( 110 ) of the first conductivity type, the sections of the drift zone ( 14 ), in the area of the first page ( 101 ) of the semiconductor body, and in which the semiconductor body ( 100 ) a second semiconductor layer ( 120 ) of the second conductivity type, which forms in sections the one drain zone of the IGBT, in the region of the second side ( 102 ) of the semiconductor body ( 100 ) having. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem eine Drain-Zone (12) des zweiten Leitungstyps im Bereich der zweiten Seite (102) des Halbleiterkörpers (100) durch Implantation von Dotierstoffatomen des zweiten Leitungstyps hergestellt wird.Method according to one of claims 1 to 6, wherein a drain zone ( 12 ) of the second conductivity type in the region of the second side ( 102 ) of the semiconductor body ( 100 ) is produced by implantation of dopant atoms of the second conductivity type. Verfahren nach Anspruch 8, bei dem der Halbleiterkörper (100) vor Herstellen der Drain-Zone (12) ausgehend von der zweiten Seite (102) teilweise abgetragen wird.Method according to Claim 8, in which the semiconductor body ( 100 ) before making the drain zone ( 12 ) starting from the second side ( 102 ) is partially removed. IGBT, der folgende Merkmale aufweist: – einen Halbleiterkörper (100, 400) mit einer Driftzone (14) eines ersten Leitungstyps, einer Source-Zone (43) eines ersten Leitungstyps, einer Body-Zone (42) eines zweiten Leitungstyps, die sich an die Driftzone (14) anschließt, – eine Gate-Elektrode (52), die benachbart zu der Body-Zone angeordnet ist und die durch eine Dielektrikumsschicht (51) gegenüber der Body-Zone (42), der Source-Zone (43) und der Driftzone (14; 14, 11) isoliert ist. – eine Isolationsschicht (20), die abschnittsweise zwischen der Body-Zone (42) und der Driftzone (14) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Dicke der Isolationsschicht (20) in einer Richtung von der Driftzone (14) zu der Body-Zone (43) weniger als 50nm beträgt.IGBT, comprising: a semiconductor body ( 100 . 400 ) with a drift zone ( 14 ) of a first conductivity type, a source zone ( 43 ) of a first conductivity type, a body zone ( 42 ) of a second conductivity type, which adjoin the drift zone ( 14 ), - a gate electrode ( 52 ) disposed adjacent to the body zone and through a dielectric layer ( 51 ) opposite the body zone ( 42 ), the source zone ( 43 ) and the drift zone ( 14 ; 14 . 11 ) is isolated. An insulation layer ( 20 ), the sections between the body zone ( 42 ) and the drift zone ( 14 ), characterized in that a thickness of the insulating layer ( 20 ) in one direction from the drift zone ( 14 ) to the body zone ( 43 ) is less than 50nm. IGBT nach Anspruch 10, bei dem Dicke (d) der Isolationsschicht (20) weniger als 20nm beträgt.IGBT according to claim 10, wherein the thickness (d) of the insulating layer ( 20 ) is less than 20nm. IGBT nach Anspruch 10 oder 11, bei dem die Body-Zone (42), die Source-Zone (43) und die Driftzone (14) abschnittsweise bis an eine erste Seite (401) des Halbleiterkörpers (100, 400) reichen und bei dem die Gate-Elektrode (52) oberhalb dieser Seite (401) angeordnet ist.IGBT according to claim 10 or 11, wherein the body zone ( 42 ), the source zone ( 43 ) and the drift zone ( 14 ) in sections up to a first page ( 401 ) of the semiconductor body ( 100 . 400 ) and in which the gate electrode ( 52 ) above this page ( 401 ) is arranged. IGBT nach Anspruch 10 oder 11, bei dem die Gate-Elektrode (52) in einem Graben angeordnet ist, der sich ausgehend von einer Seite (401) in einer vertikalen Richtung in den Halbleiterkörper (100, 400) hinein erstreckt und der in einer lateralen Richtung beabstandet zu der Isolationsschicht (20) angeordnet ist.IGBT according to Claim 10 or 11, in which the gate electrode ( 52 ) is arranged in a trench extending from one side ( 401 ) in a vertical direction into the semiconductor body ( 100 . 400 ) and in a lateral direction spaced from the insulating layer (FIG. 20 ) is arranged.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4522662A (en) * 1983-08-12 1985-06-11 Hewlett-Packard Company CVD lateral epitaxial growth of silicon over insulators
DE19538080A1 (en) * 1995-10-13 1997-04-17 Rauschenberger Metallwaren Gmb Transporting device for small boats, surfboards etc.
DE19741972C1 (en) * 1997-09-23 1998-09-17 Siemens Ag Silicon-on-Isolator cells, e.g. for IGBT, MOS controlled thyristor, FET power semiconductor

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