DE102005043916B3 - Leistungshalbleiterbauelement mit einer Feldelektrode und Verfahren zu dessen Herstellung - Google Patents

Leistungshalbleiterbauelement mit einer Feldelektrode und Verfahren zu dessen Herstellung Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Leistungshalbleiterbauelement, das folgende Merkmale aufweist: DOLLAR A - einen Halbleiterkörper (100) mit einer Driftzone (12) eines ersten Leitungstyps, DOLLAR A - einen Übergang (16) zwischen der Driftzone (12) und einer weiteren Bauelementzone (13, 51), die derart ausgestaltet ist, dass sich bei Anlegen einer Sperrspannung an den Übergang (16) eine Raumaldungszone in einer ersten Richtung in der Driftzone (12) ausbildet, DOLLAR A - eine Feldelektrode (23), die in einer zweiten Richtung benachbart zu der Driftzone (12) angeordnet ist und die mittels einer Dielektrikumsschicht (25, 26) isoliert gegenüber dem Halbleiterkörper (100) angeordnet ist, wobei die Dielektrikumsschicht (25, 26) einen ersten Abschnitt (27A) und einen zweiten Abschnitt (27B) aufweist, von denen der erste Abschnitt (27A) in der ersten Richtung näher an dem Übergang (16) angeordnet ist und eine höhere Dielektrizitätskonstante als der zweite Abschnitt (26) aufweist. DOLLAR A Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Bauelements.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Leistungshalbleiterbauelement, insbesondere einen Leistungs-MOSFET, mit einer Driftzone und einer benachbart zu der Driftzone angeordneten, durch ein Dielektrikum von der Driftzone getrennten Feldelektrode.
  • Derartige Bauelemente sind grundsätzlich bekannt und beispielsweise in US 4,903,189 (Ngo), US 4,941,026 (Temple), US 6,555,873 B2 (Disney), US 6,717,230 B2 (Kocon), US 6,853,033 B2 (Liang) beschrieben.
  • Das Vorsehen einer gegenüber der Driftzone isolierten Feldelektrode, die bei einem MOSFET beispielsweise auf dem Potential des Source-Anschlusses liegt, ermöglicht eine höhere Dotierung der Driftzone und führt damit zu einer Verringerung des Einschaltwiderstandes des Bauelements bei gleicher Spannungsfestigkeit. Die Feldelektrode stellt bei diesen Bauelementen eine Gegenladung zu der in der Driftzone vorhandenen, aus der Dotierung resultierenden Ladung bereit. Ladungsträger in der Driftzone werden durch diese Gegenladung kompensiert, so dass die Spannungsfestigkeit des Bauelements trotz höherer Dotierung der Driftzone nicht reduziert wird.
  • Das Grundprinzip eines solchen Bauelements wird zum besseren Verständnis der nachfolgend erläuterten Erfindung zunächst anhand eines in 1 dargestellten Leistungs-MOSFET erläutert.
  • Dieser MOSFET weist eine in einem Halbleiterkörper 100 angeordnete Driftzone 12 auf, die in einer vertikalen Richtung des Halbleiterkörpers 100 zwischen einer Drain-Zone 11 und einer Body-Zone 13 angeordnet ist. In einer lateralen Rich tung benachbart zu der Driftzone 12 ist eine Feldelektrode 23 angeordnet, die durch eine Dielektrikumsschicht 24 dielektrisch gegenüber der Driftzone 12 isoliert ist und die sich in vertikaler Richtung über die gesamte Tiefe der Driftzone 12 erstrecken kann. Die Driftzone 12 kann außerdem an zwei oder mehr Seiten – je nach Geometrie der Driftzone – an mehrere Feldelektroden 23 angrenzen, die auf einem gemeinsamen Potential liegen.
  • Die Body-Zone 13 ist zwischen der Driftzone 12 und einer durch eine Source-Elektrode 31 kontaktierten Source-Zone 15 angeordnet. Die Body-Zone 13 ist dabei komplementär zu der Source-Zone 15, der Driftzone 12 und der Drain-Zone 11 ausgebildet und ist bei einem n-leitenden MOSFET p-dotiert und bei einem p-leitenden MOSFET n-dotiert. Die Driftzone 12 ist schwächer als die Source-Zone 15 und die Drain-Zone 11 dotiert.
  • Zur Ausbildung eines elektrisch leitenden Kanals in der Body-Zone 13 zwischen der Source-Zone 15 und der Driftzone 12 ist eine Gate-Elektrode 21 vorhanden, die benachbart zu der Body-Zone 13 angeordnet und die durch ein Gate-Dielektrikum 22 dielektrisch gegenüber der Body-Zone 13 isoliert ist. Die Gate-Elektrode 21 und die Feldelektrode 23 können dabei in vertikaler Richtung übereinanderliegend in einem gemeinsamen Graben des Halbleiterkörpers 100 angeordnet sein.
  • Die nachfolgenden Ausführungen beziehen sich auf einen n-leitenden MOSFET, der n-dotierte Drain-, Drift-, und Source-Zonen 11, 12, 15 und eine p-dotierte Body-Zone 13 aufweist. Ein solcher MOSFET leitet bei Anlegen einer positiven Spannung zwischen der Drain-Zone 11 und der Source-Zone 15 wenn ein geeignetes positives Ansteuerpotential an der Gate-Elektrode 21 anliegt. Das Bauelement sperrt, bei einer positiven Drain-Source-Spannung wenn kein geeignetes Ansteuerpotential an der Gate-Elektrode 21 zur Ausbildung eines leitenden Kanals in der Body-Zone 13 vorliegt. Der pn-Übergang zwi schen der Body-Zone 13 und der Driftzone 12 ist in diesem Fall in Sperrrichtung gepolt. Ausgehend von diesem pn-Übergang breitet sich in der Driftzone 12 eine Raumladungszone in Richtung der Drain-Zone 11 aus. Die Ausdehnung dieser Raumladungszone, die auch als Verarmungszone bezeichnet wird, ist von der anliegenden Sperrspannung abhängig. Innerhalb der Raumladungszone sind in der Driftzone 12 positiv geladene Donatorrümpfe vorhanden, die bei nicht vorhandener Feldelektrode ausschließlich in der Body-Zone 13 in Form von Akzeptoren, an die ein Elektron gebunden ist, ihre Gegenladung finden. Die Ausbildung dieser Raumladungszone führt zu einem elektrischen Feld, das seine maximale Feldstärke im Bereich des pn-Übergangs besitzt und dessen Feldstärke in der Driftzone 12 in Richtung der Drain-Zone 11 abnimmt. Die Feldstärke kann dabei maximal bis zu einer vom jeweiligen Halbleitermaterial abhängigen kritischen Feldstärke ansteigen, bevor ein Lawinendurchbruch eintritt. Diese kritische Feldstärke Ekrit beträgt bei Silizium beispielsweise etwa Ekrit = 400 kV/cm für eine Dotierungskonzentration von 1016 Dotierstoffatomen/cm3. Die maximale Feldstärke des elektrischen Feldes nimmt dabei bei gleicher anliegender Sperrspannung mit der Anzahl der positiv geladenen Donatorrümpfe, die ihre Gegenladung in der Body-Zone 13 finden, zu.
  • Das Funktionsprinzip des in 1 dargestellten, eine Feldplatte 23 aufweisenden MOSFET beruht nun darauf, Gegenladungen für positiv geladene Donatorrümpfe der Driftzone 12 in der in lateraler Richtung an die Driftzone 12 angrenzenden Feldelektrode 23 zur Verfügung zu stellen. Im Ergebnis führt dies dazu, dass sich die Raumladungszone bei gegebener Dotierungshöhe in vertikaler Richtung der Driftzone weiter ausbreiten kann, bevor die kritische Feldstärke erreicht wird, was im Ergebnis zu einer Erhöhung der Durchbruchspannung führt. Dies ist gleichbedeutend damit, dass bei einer vorgegebenen Durchbruchsspannung eine höhere Grunddotierung der Driftzone 12 vorgenommen werden kann, was wiederum zu einer Verringerung des Einschaltwiderstandes des Bauelements führt.
  • Der Anteil der positiv geladenen Donatorrümpfe in der Driftzone 12, der über die Feldelektroden kompensiert werden kann, ist begrenzt durch die sogenannte Durchbruchsladung QBR des verwendeten Halbleitermaterials, für die QBR = ε0·εr·Ekrit/q (1)gilt. Diese Durchbruchsladung ist nur von der Dielektrizitätskonstante des verwendeten Halbleitermaterials und der Elementarladung q abhängig. Für den Wert der oben genannten kritischen Feldstärke Ekrit = 400 kV/cm von Silizium ergibt sich eine Durchbruchsladung von 2,6·1012/cm2. Für niedrigere Dotierungskonzentrationen reduziert sich dieser Wert der Durchbruchsladung abhängig von der in diesen Fällen niedrigeren kritischen Feldstärke gemäß Ekrit = 4,01kV/cm·(ND·cm3)1/8 (2)wobei ND die Dotierungskonzentration bezeichnet.
  • Die Durchbruchsladung gibt an, wie viele positive geladene Donatorrümpfe pro Flächeneinheit vorhanden sein dürfen, die eine Gegenladung in einer Richtung finden, bevor ein Lawinendurchbruch des verwendeten Halbleitermaterials eintritt.
  • Die Kompensation von Ladungsträgern in der Driftzone 12 über die Feldelektrode 23 setzt eine kapazitive Kopplung zwischen der Driftzone 12 und der Feldelektrode 23 über die Dielektrikumsschicht 24 sowie eine Spannungsdifferenz zwischen der Driftzone 12 und der Feldelektrode 23 voraus. Problematisch ist hierbei, dass eine maximale Kompensationswirkung erst in solchen Bereichen der Driftzone 12 auftritt, die in vertikaler Richtung beabstandet zu dem pn-Übergang liegen, da erst in diesen Bereichen ein ausreichend hoher Spannungsabfall zwischen der Driftzone 12 und der Feldelektrode 23 vorhanden ist, um eine der Durchbruchsladung entsprechende Ladung in der Driftzone 12 kompensieren. Die nachfolgend als "Koppelkapazität" bezeichnete Kapazität zwischen der Feldelektrode 23 und der Driftzone 12 könnte dadurch erhöht werden, dass die Dicke der Dielektrikumsschicht 24 reduziert wird. Dies würde die Dielektrikumsschicht allerdings empfindlich gegen Spannungsspitzen machen, die beim Betrieb eines Leistungshalbleiterbauelements auftreten können.
  • 2 veranschaulicht als gestrichelte Linie den Verlauf des elektrischen Feldes in der Driftzone 12 in vertikaler Richtung ausgehend von dem pn-Übergang unter der Annahme, dass eine Sperrspannung anliegt, bei welcher die elektrische Feldstärke im Bereich des pn-Übergangs knapp unterhalb des Wertes der kritischen Feldstärke Ekrit liegt. Ausgehend von dem pn-Übergang, dessen Position Punkt x0 des Koordinatensystems in 2 entspricht, nimmt die Feldstärke in Richtung der Drain-Zone 11 zunächst rasch ab. Grund hierfür ist, dass in dem Bereich anschließend an den pn-Übergang noch keine Kompensationswirkung über die Feldelektroden 23 vorhanden ist, so dass positiv geladene Donatorrümpfe ihre Gegenladung ausschließlich in der Body-Zone 13 finden. Der Verlauf der elektrischen Feldstärke E flacht ab einer Position x1 ab, ab welcher ein Spannungsabfall zwischen der Driftzone 12 und der Feldelektrode 23 ausreichend hoch ist, um eine der Durchbruchsladung entsprechende Ladung zu kompensieren. Ab einem Punkt x2 der den Übergang zwischen der schwach dotierten Driftzone 12 und der hoch dotierten Drain-Zone 11 dotiert, sinkt das elektrische Feld rasch wegen der hohen Dotierungskonzentration in der Drain-Zone 11 rasch auf Null ab.
  • Als strichpunktierte Linie ist in 2 der Verlauf der elektrischen Feldstärke dargestellt, der sich ohne Feldelektrode 23 ergeben würde.
  • Die Durchbruchsspannung des Bauelements entspricht dem Integral der elektrischen Feldstärke über die Länge d der Driftzone. Wie ersichtlich ist, führt die Kompensation durch die Feldelektroden 23 bei gleicher Dotierung der Driftzone 12 zu einem deutlichen Gewinn an Durchbruchsspannung. Aufgrund der mangelnden Kompensation der Ladungsträger in dem im Bereich anschließend an den pn-Übergang erreicht die Durchbruchsspannung allerdings nicht ihren Maximalwert.
    •
  • Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein Halbleiterbauelement mit einer Driftzone und einer benachbart zu der Driftzone angeordneten Feldelektrode zur Verfügung zu stellen, das eine verbesserte Kompensation von Ladungsträgern in der Driftzone über die Feldelektrode gewährleistet, sowie ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Bauelements zur Verfügung zu stellen.
  • Dieses Ziel wird durch ein Halbleiterbauelement nach Anspruch 1 und ein Herstellungsverfahren nach Anspruch 12 erreicht. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Das erfindungsgemäße Leistungshalbleiterbauelement weist einen Halbleiterkörper mit einer Driftzone eines ersten Leitungstyps und einen Übergang zwischen der Driftzone und einer weiteren Bauelementzone auf, wobei diese weitere Bauelementzone derart ausgestaltet ist, dass sich bei Anlegen einer Sperrspannung an den Übergang eine Raumladungszone in einer ersten Richtung in der Driftzone ausbildet. Das Bauelement weist außerdem eine Feldelektrode auf, die in einer zweiten Richtung benachbart zu der Driftzone angeordnet ist und die mittels einer Dielektrikumsschicht isoliert gegenüber dem Halbleiterkörper angeordnet ist. Die Dielektrikumsschicht weist dabei einen ersten Abschnitt und einen zweiten Abschnitt auf, von denen der erste Abschnitt in der ersten Richtung näher an dem Übergang angeordnet ist, und eine höhere Dielektrizitätskonstante als der zweite Abschnitt aufweist.
  • Die Dielektrizitätskonstante des ersten Abschnitts der Dielektrikumsschicht führt dazu, dass in einem Bereich nahe des Übergangs bereits bei kleinen Spannungen zwischen der Feldelektrode und der Driftzone eine ausreichend hohe Koppelkapazität vorhanden ist, um Ladungsträger in der Driftzone zu kompensieren.
  • Vorzugsweise ist die Dielektrikumsschicht in dem zweiten Abschnitt in der zweiten Richtung, also in Richtung der Driftzone, dicker als in dem ersten Abschnitt. Zusammen mit der niedrigeren Dielektrizitätskonstante der Dielektrikumsschicht im zweiten Abschnitt führt dies dazu, dass die Koppelkapazität im Bereich des weiter entfernt zu dem Übergang angeordneten zweiten Abschnitts geringer ist. Eine ausreichende Kompensation in diesem zweiten Abschnitt ist hier dennoch gewährleistet, da bei sperrendem Bauelement ein Spannungsabfall zwischen der Driftzone und der Feldelektrode in Richtung der Drain-Zone zunimmt, so dass im zweiten Abschnitt der Dielektrikumsschicht eine höhere Spannungsdifferenz zwischen der Driftzone und der Feldelektrode vorhanden ist.
  • Der Übergang, ausgehend von dem sich bei Anlegen einer Sperrspannung eine Raumladungszone in der Driftzone ausbreitet, ist beispielsweise ein pn-Übergang oder ein Schottky-Übergang bzw. ein Schottky-Kontakt.
  • Das erfindungsgemäße Bauelement ist beispielsweise als MOS-Transistor ausgebildet, wobei der pn-Übergang hierbei der Übergang zwischen der Body-Zone und der Driftzone des Bauelements ist. Das erfindungsgemäße Bauelement kann auch als Schottky-Diode ausgebildet sein. Der Übergang ist in diesem Fall ein Schottky-Kontakt zwischen einem anodenseitig angeordneten Schottky-Metall bzw. einer Anodenelektrode und der Driftzone.
  • Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert.
  • 1 zeigt ein als Trench-MOSFET ausgebildetes Leistungshalbleiterbauelement nach dem Stand der Technik, das eine benachbart zu einer Driftzone in einem Graben angeordnete Feldelektrode aufweist.
  • 2 zeigt Verläufe der elektrischen Feldstärke in de r Driftzone eines MOS-Transistors nach dem Stand der Technik ohne Feldelektrode (strichpunktierte Kurve), mit Feldelektrode (gestrichelte Kurve) und eines erfindungsgemäßen MOS-Transistors mit Feldelektrode (durchgezogene Kurve).
  • 3 zeigt in Seitenansicht im Querschnitt ein als MOS-Transistor ausgebildetes erfindungsgemäßes Leistungshalbleiterbauelement, das eine Feldelektrode aufweist, die durch eine abschnittsweise unterschiedliche Dielektrizitätskonstanten aufweisende Dielektrikumsschicht von einer Driftzone getrennt ist.
  • 4 veranschaulicht Verfahrensschritte zur Herstellung des Bauelements gemäß 3.
  • 5 veranschaulicht abschnittsweise eine Alternative des anhand von 4 erläuterten Herstellungsverfahrens.
  • 6 zeigt in Seitenansicht im Querschnitt ein als Schottky-Diode ausgebildetes erfindungsgemäßes Leistungshalbleiterbauelement.
  • In den Figuren bezeichnen, sofern nicht anders angegeben, gleiche Bezugszeichen gleiche Bauelementbereiche mit gleicher Bedeutung.
    •
  • 3 zeigt in Seitenansicht im Querschnitt ein als Trench-MOS-Transistor ausgebildetes erfindungsgemäßes Halbleiterbauelement mit einer benachbart zu einer Driftzone 12 angeordneten Feldelektrode 23, die durch eine Dielektrikumsschicht 27 dielektrisch gegenüber der Driftzone 12 isoliert ist. Die Driftzone 12 ist in einem Halbleiterkörper 100 angeordnet, in dem sich an die Driftzone 12 in einer ersten Richtung, die nachfolgend als vertikale Richtung bezeichnet wird, eine komplementär zu der Driftzone 12 dotierte Body-Zone 13 anschließt. Zwischen der Body-Zone 13 und der Driftzone 12 ist ein pn-Übergang gebildet, der in 3 mit dem Bezugszeichen 16 bezeichnet ist. Benachbart zu der Body-Zone 13 ist eine Gate-Elektrode 21 angeordnet, die mittels eines Gate-Dielektrikums 22 dielektrisch gegenüber der Body-Zone 13 isoliert ist.
  • Die Feldelektrode 23 und die Gate-Elektrode 21 sind bei dem dargestellten Bauelement in einem gemeinsamen Graben in vertikaler Richtung des Halbleiterkörpers 100 übereinanderliegend angeordnet. In diesem Zusammenhang sei darauf hingewiesen, dass dies für ein ordnungsgemäßes Funktionieren des Bauelements nicht unbedingt erforderlich ist. So könnten die Gate-Elektrode 21 und die Feldelektrode 23 auch in getrennten Gräben des Halbleiterkörpers 100 angeordnet sein.
  • Anschließend an die Body-Zone 13 bzw. eingebettet in die Body-Zone 13 ist eine komplementär zu der Body-Zone 13 dotierte Source-Zone 15 vorhanden, die gemeinsam mit der Body-Zone 13 durch eine Source-Elektrode 31 kontaktiert ist. Diese Source-Elektrode 31 ist mittels einer Isolationsschicht 32 gegenüber der Gate-Elektrode 21 isoliert. Vorzugsweise ist in der Body-Zone 13 eine höher dotierte Anschlusszone 14 vom gleichen Leitungstyp wie die Body-Zone 13 vorhanden, die einen niederohmigen Kontakt zwischen der Source-Elektrode 31 und der Body-Zone 13 gewährleistet.
  • An einer der Body-Zone 13 gegenüberliegenden Seite der Driftzone 12 schließt sich eine Drain-Zone 11 an, die bei einem als MOSFET ausgebildeten Bauelement vom gleichen Leitungstyp wie die Driftzone 12, jedoch höher als die Driftzone dotiert ist und die bei einem IGBT ausgebildeten Bauelement komplementär zu der Driftzone 12 dotiert ist.
  • Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Dieelektrikumsschicht 27 zwischen der Feldelektrode 23 und der Driftzone 12 einen ersten Abschnitt 27A mit einer ersten Dielektrizitätskonstante und einen zweiten Abschnitt 27B mit einer zweiten Dielektrizitätskonstante aufweist, wobei der erste Abschnitt 27A in vertikaler Richtung näher an dem pn-Übergang 16 angeordnet ist, als der zweite Abschnitt 27B und wobei die erste Dielektrizitätskonstante 27A größer ist als die zweite Dielektrizitätskonstante 27B. Die relative Dielektrizitätskonstante des ersten Abschnitts 27A ist vorzugsweise größer als 15, und besonders bevorzugt größer als 25.
  • Die höhere Dielektrizitätskonstante des ersten Abschnitts 27A der Dielektrikumsschichten 20 ist dadurch realisiert, dass in diesem ersten Abschnitt 27A eine erste Dielektrikumsschicht 25 zwischen der Feldelektrode 23 und der Driftzone 12 angeordnet ist, die aus einem hochdielektrischen Material besteht. Geeignete Materialien für diese erste Dielektrikumsschicht 25 sind beispielsweise Hafniumoxid (HfO2) oder die von Halbleiterspeichern bekannten ferroelektrischen Materialien Bleizirkoniumtitanat (PZT) oder Bariumstrontiumtitanat (BST).
  • Im zweiten Abschnitt 27B ist zwischen der Feldelektrode 23 und der Driftzone 12 eine zweite Dielektrikumsschicht 26 angeordnet, die beispielsweise durch ein Halbleiteroxid gebildet ist und die bei Verwendung von Silizium als Halbleitermaterial folglich aus Siliziumoxid (SiO2) besteht. Diese zweite Dielektrikumsschicht 26 besitzt vorzugsweise eine geringere Dielektrizitätskonstante und/oder eine größere Dicke als die erste Dielektrikumsschicht 25, woraus im unteren Bereich des Grabens eine geringere Koppelkapazität als im oberen Bereich des Grabens vorhanden ist.
  • Im Hinblick auf ein erleichtertes Herstellungsverfahren besteht die Möglichkeit, dass die erste Dielektrikumsschicht 25 die zweite Dielektrikumsschicht 26 in dem Graben überdeckt, so dass diese erste Dielektrikumsschicht 25 zwischen der zweiten Dielektrikumsschicht 26 und der Feldelektrode 23 angeordnet ist. Dies führt zu einer weiteren Reduktion der Koppelkapazität im unteren Bereich des Grabens. Dieser Effekt einer weiteren Verringerung der Koppelkapazität im unteren Bereich des Grabens durch Vorhandensein der ersten Dielektrikumsschicht 25 kann bei Bedarf durch eine entsprechend reduzierte Dicke der zweiten Dielektrikumsschicht 26 kompensiert werden.
  • Vorzugsweise ist die zweite Dielektrikumsschicht 26, die im zweiten Abschnitt 27B angeordnet ist, in einer senkrecht zu der vertikalen Richtung verlaufenden zweiten Richtung, die nachfolgend als laterale Richtung bezeichnet wird, dicker als die erste Dielektrikumsschicht 25 ausgebildet.
  • Die Auswirkungen der Wahl eines hochdielektrischen Materials für die erste Dielektrikumsschicht 25, das in einem Bereich des Grabens nahe des pn-Übergangs 16 angeordnet ist, auf die Funktionsweise des Bauelements wird nachfolgend erläutert.
  • Für den Kapazitätsbelag C' der Koppelkapazität zwischen der Driftzone 12 und der Feldelektrode 23 gilt: C' = ε0·εr/dD (3).ε0bezeichnet dabei die Dielektriziätskonstante im Vakuum, εr bezeichnet die relative Dielektrizitätskonstante des verwendeten Dielektrikums und dD bezeichnet die Dicke des Dielektrikums in lateraler Richtung.
  • Zur Erläuterung sei angenommen, dass Hafniumoxid als Material der ersten Dielektrikumsschicht verwendet wird, das eine relative Dielektrizitätskonstante εr = 30 besitzt, und dass die Dicke der ersten Dielektrikumsschicht 50 nm beträgt. Unter Anwendung des Zusammenhangs Q = C·U zwischen der an einer Kapazität C gespeicherten Ladung Q und der über der Kapazität anliegenden Spannung U lässt sich zeigen, dass bereits eine Spannung von 0,6 V ausreichend ist, um an der Koppelkapazität eine der Durchbruchsladung für Silizium entsprechende Ladung zu speichern bzw. diese Ladung in der Driftzone 12 zu kompensieren.
  • Die Verwendung eines hochdielektrischen Materials im Bereich des pn-Übergangs führt somit bereits bei kleinen Spannungsabfällen zu einer merklichen Kompensation von Ladungsträgern in diesem Bereich. Dies führt bezugnehmend auf die durchgezogene Kurve in 2 dazu, dass für das erfindungsgemäße Bauelement der Verlauf der elektrischen Feldstärke in vertikaler Richtung ausgehend von dem pn-Übergang annähernd über die gesamte Länge d der Driftzone 12 einen so flachen Verlauf annimmt, wie er bei einem Bauelement nach dem Stand der Technik erst beabstandet zu dem pn-Übergang vorhanden ist.
  • Die Fläche zwischen der durchgezogenen Kurve und der gestrichelten Kurve in 2 entspricht dabei der Differenz zwischen der Spannungsfestigkeit des Bauelements nach dem Stand der Technik und der Spannungsfestigkeit des erfindungsgemäßen Bauelements. Die Spannungsfestigkeit des erfindungsgemäßen Bauelements ist bei gleicher Dotierung der Driftzone somit höher. Dies ist gleichbedeutend damit, dass die Driftzone des erfindungsgemäßen Bauelements höher dotiert werden kann als bei dem Bauelement nach dem Stand der Technik, um die gleiche Spannungsfestigkeit zu erreichen, oder dass die Driftzone des erfindungsgemäßen Bauelements in vertikaler Richtung kürzer sein könnte als die Driftzone des Bauelements nach dem Stand der Technik, was ebenfalls zu einer Verringerung des Einschaltwiderstandes führt.
  • Ein mögliches Verfahren zur Herstellung des in 3 dargestellten Bauelements wird nachfolgend anhand von 4 erläutert.
  • Bezugnehmend auf 4a werden in ersten Verfahrensschritten Gräben 20 ausgehend von einer Seite, die nachfolgend als Vorderseite 101 bezeichnet ist, in einen Halbleiterkörper 100 geätzt. Dieses Ätzen kann in hinlänglich bekannter Weise durch Aufbringen einer Maske (nicht dargestellt) auf die Vorderseite 101 und anschließendes anisotropes Ätzen der durch die Maske freiliegenden Bereiche einer Vorderseite 101 des Halbleiterkörpers erfolgen. Der Halbleiterkörper 100 weist vorzugsweise eine hochdotierte erste Halbleiterschicht, die die spätere Drain-Zone 11 des Bauelements bildet, und eine auf diese hochdotierte Halbleiterschicht aufgebrachte schwächer dotierte Epitaxieschicht 12 auf, die abschnittsweise die spätere Driftzone 12 bildet. Das Herstellen der Gräben 20 erfolgt vorzugsweise derart, dass die Gräben wenigstens annäherungsweise bis an die Grenze zwischen der hochdotierten und der schwächer dotierten Schicht 11, 12 reichen.
  • In nächsten Verfahrensschritten, deren Ergebnis Figur in 4b dargestellt ist, wird eine erste Dielektrikumsschicht 26' wenigstens am Boden und an den Seitenwänden der Gräben 20 hergestellt. Im dem Beispiel gemäß 4b ist diese Dielektrikumsschicht 26' ganzflächig auf allen freiliegenden Bereichen des Halbleiterkörpers 100 und zwar innerhalb und außerhalb der Gräben 20 hergestellt. Diese Dielektrikumsschicht 26' ist beispielsweise eine Oxidschicht, die durch thermisches Oxidieren des Halbleiterkörpers 100 oder die durch Abscheiden einer Oxidschicht, beispielsweise Tetraethoxysilan (TEOS) hergestellt wird.
  • In nächsten Verfahrensschritten, deren Ergebnis in 4c dargestellt ist, werden die Gräben 20 teilweise mit einem Schutzmaterial 41 aufgefüllt, welches die Dielektrikums schicht 26' während eines nachfolgenden Ätzverfahrens, dessen Ergebnis in 4d dargestellt ist, schützt. Das Schutzmaterial 41, das die Gräben 20 teilweise auffüllt, besteht beispielsweise aus einem Lack. Die Bereiche mit dem Schutzmaterial 41 werden in diesem Fall auch als "Lackstöpsel" bezeichnet. Das Herstellen der Lackstöpsel 41 kann beispielsweise durch ganzflächiges Abscheiden einer Lackschicht und anschließendes Rückätzen der Lackschicht erfolgen.
  • Alternativ zu einem Lack können auch andere Materialien als Schutzmaterial verwendet werden, wie z. B. polykristallines Silizium, welches eine deutlich höhere Temperaturbeständigkeit als organische Materialien, wie Lacke, aufweist.
  • Diese Stöpsel 41 schützen die Dielektrikumsschicht 26' während eines anisotropen Ätzverfahrens, dessen Ergebnis in 4c dargestellt ist. Hierbei wird die Dielektrikumsschicht 26' bis auf Höhe einer Oberkante der Stöpsel 41 oder bis knapp unterhalb der Oberkante dieser Stöpsel 41 zurückgeätzt wird. Die Höhe der Stöpsel 41 definiert dabei die Höhe des zweiten Abschnitts der späteren Dielektrikumsschicht (27B in 3).
  • In nächsten Verfahrensschritten, deren Ergebnis in 4e dargestellt ist, werden die Lackstöpsel 41 entfernt und eine zweite Dielektrikumsschicht 25' wird an den Seitenwänden der Gräben 20 wenigstens oberhalb der nach dem Rückätzen verbleibenden ersten Dielektrikumsschicht 26 erzeugt. In dem Beispiel gemäß 4e ist diese zweite Dielektrikumsschicht 25' ganzflächig auf freiliegende Bereiche des Halbleiterkörpers 100 und der ersten Dielektrikumsschicht 26 aufgebracht.
  • In nächsten Verfahrensschritten, deren Ergebnis in 4f dargestellt ist, werden Feldelektroden 23 in den Gräben 20 erzeugt. Das Herstellen dieser Feldelektroden 23 erfolgt beispielsweise durch ganzflächiges Abscheiden einer Elektrodenschicht auf den Halbleiterkörper 100 und anschließendes Rück ätzen der Elektrodenschicht in den Gräben 20 bis auf die gewünschte Höhe der Feldelektroden 23.
  • In nächsten Verfahrensschritten, deren Ergebnis in 4g dargestellt ist, wird die erste Dielektrikumsschicht 25' von der Vorderseite 101 des Halbleiterkörpers 100 und von den Seitenwänden der Gräben 20 oberhalb der Feldelektrode 23 entfernt.
  • In nächsten Verfahrensschritten, deren Ergebnis in 4h dargestellt ist, wird eine weitere Dielektrikumsschicht 22, die abschnittsweise das spätere Gate-Dielektrikum bildet, wenigstens auf freiliegenden Bereichen der Feldelektrode 23 und an Seitenwänden der Gräben 20 oberhalb der Feldelektroden 23 hergestellt. In dem Beispiel gemäß 4h ist diese weitere Dielektrikumsschicht 22 ganzflächig, das heißt auch auf der Vorderseite 101, an den Seitenwänden der Gräben 20 und oberhalb der Feldelektrode 23 hergestellt. Das Herstellen dieser Dielektrikumsschicht 23', die beispielsweise eine Oxidschicht ist, kann durch thermische Oxidation oder auch durch Abscheiden eines Oxids erfolgen.
  • An das Herstellen dieser Dielektrikumsschicht 22 schließen sich weitere, grundsätzlich bekannte Verfahrensschritte zur Herstellung der Gate-Elektrode 21, der Body- und der Source-Zone 13, 15, der Isolationsschicht 32 oberhalb der Vorderseite 101 des Halbleiterkörpers 100 und der die Source-Zone und die Body-Zone 13 kontaktierenden Source-Elektorde 31 an. Das Ergebnis dieser Verfahrensschritte ist in 4i dargestellt. In diesem Zusammenhang sei darauf hingewiesen, dass die Herstellung der Body- und der Source-Zone 13, 15 beispielsweise durch Implantation von Dotierstoffatomen über die Vorderseite 101 und anschließendes Durchführen einer Temperaturbehandlung zur Aktivierung und gegebenenfalls zur Eindiffusion der implantierten Dotierstoffatome erfolgt.
  • Gemäß einer in den 5a und 5b dargestellten Alternative des bisher erläuterten Verfahrens besteht auch die Möglichkeit, die Stöpsel 41 nach dem in 4d erläuterten Verfahrensschritt zunächst stehen zu lassen und dann die zweite Dielektrikumsschicht 25' abzuscheiden. Dies ist im Ergebnis in 6a dargestellt.
  • Die zweite Dielektrikumsschicht 25', die in diesem Fall die Seitenwände des Grabens und die Oberseite der Stöpsel 41 bedeckt, wird anschließend anisotrop oberhalb der Lackstöpsel 41, und damit auch von der Vorderseite des Halbleiterkörpers entfernt. Erst danach werden die Stöpsel 41 entfernt und die weiteren anhand der 4f bis 4i erläuterten Verfahrensschritte zur Herstellung der Feldelektrode 23 und der Gate-Elektrode 21 durchgeführt.
  • Diese Alternative des Verfahrens führt im Ergebnis dazu, dass im oberen Abschnitt der Gräben nur die zweite Dielektrikumsschicht und im unteren Abschnitt der Gräben nur die erste Dielektrikumsschicht vorhanden ist. Als Stöpsel 41 werden für die Durchführung dieses Verfahrens vorzugsweise Stöpsel aus Polysilizium verwendet, die – anders als Lackstöpsel – den für die Abscheidung der zweite Dielektrikumsschicht 25' erforderlichen hohen Temperaturen standhalten.
  • Das erfindungsgemäße Prinzip, im Bereich eines Übergangs von einer Driftzone zu einer weiteren Bauelementzone ein hochdielektrisches Dielektrikum zwischen der Driftzone und einer Feldelektrode vorzusehen, ist nicht auf MOS-Transistoren beschränkt, sondern ist auch auf weitere Leistungshalbleiterbauelemente, insbesondere unipolare Leistungshalbleiterbauelemente anwendbar.
  • 6 zeigt in Seitenansicht im Querschnitt ein erfindungsgemäßes als Schottky-Diode ausgebildetes Leistungshalbleiterbauelement. Das Bauelement weist eine in einem Halbleiterkörper 100 angeordnete Driftzone 12 auf, an die sich in einer vertikalen Richtung eine höher als die Driftzone 12 dotierte Anschlusszone 11 anschließt, die eine Kathodenzone bildet. Die Driftzone 12 und die Anschlusszone 11 sind beispielsweise n-dotiert.
  • An einer der Anschlusszone 11 abgewandten Seite der Driftzone 12 ist ein Schottky-Übergang 16 zwischen der Driftzone 12 und einem Schottky-Metall 51, welches eine Anschlusselektrode des Bauelements bildet, vorhanden. Die dargestellte Schottky-Diode ist bei Anlegen einer positiven Spannung zwischen der Anschlusszone 11 und dem Schottky-Metall in Sperrrichtung gepolt, so dass sich eine Raumladungszone ausgehend von dem Schottky-Übergang in vertikaler Richtung in der Driftzone ausbreitet.
  • Eine Feldelektrode 23 ist in einem Graben angeordnet, der sich in vertikaler Richtung in den Halbleiterkörper 100 hineinerstreckt, und ist durch eine Dielektrikumsschicht 27 von der Driftzone 12 dielektrisch isoliert. Die Dielektrikumsschicht 27 weist dabei in einem ersten Abschnitt 27A, der näher zu dem Schottky-Übergang angeordnet ist als ein zweiter Abschnitt 27B, eine höhere Dielektrizitätskonstante auf als die Dielektrikumsschicht 27 im zweiten Abschnitt 27B. Der erste Abschnitt 27A weist eine erste Dielektrikumsschicht 25 auf, die eine höhere Dielektrizitätskonstante besitzt, als eine im zweiten Abschnitt 27B angeordnete zweite Dielektrikumsschicht 26. Die zuvor im Zusammenhang mit dem Bauelement gemäß 3 gemachten Ausführungen bezüglich der Feldelektrode 23, der Dielektrikumsschicht 27 und der Driftzone 12 gelten entsprechend für das Bauelement in 5.
  • Die Feldelektrode 23 kann in nicht näher dargestellter Weise an einen Anschluss bzw. eine Bauelementzone für ein beliebiges festes oder variables elektrisches Potential des Bauelements gekoppelt sein, und zwar wahlweise durch eine elektrisch leitende Verbindung oder durch eine kapazitive Kopplung.
  • Vorzugsweise wird die Feldelektrode an die vorderseitige Lastelektrode, also die Source-Elektrode 31 bei einem MOSFET oder das Schottky-Metall 51 bei einer Schottky-Diode gekoppelt. Darüber hinaus kann die Feldelektrode 23 auch an die Gate-Elektrode 21 oder an einen Potentialabgriff eines kapazitiven oder ohmschen Spannungsteilers, der zwischen der Source-Elektrode 31 und der Drain-Zone 11 bzw. dem Schottky-Metall 52 und der zweiten Elektrode 11 der Schottky-Diode vorhanden ist, gekoppelt werden.
  • Darüber hinaus besteht auch die Möglichkeit, die Feldelektrode 23 floatend, d. h. nicht auf einem vorgegebenen Potential liegend, anzuordnen.
    • 11
    Drain-Zone, zweite Elektrode
    12
    Driftzone
    13
    Body-Zone
    14
    hochdotierte Anschlusszone
    15
    Source-Zone
    16
    pn-Übergang, Schottky-Übergang
    21
    Gate-Elektrode
    22
    Gate-Dielektrikum
    23
    Feldelektrode
    24
    Feldelektrodendielektrikum
    25
    erste Dielektrikumsschicht
    25'
    Dielektrikumsschicht
    26
    zweite Dielektrikumsschicht
    26'
    Dielektrikumsschicht
    27
    Dielektrikumsschicht
    27A, 27B
    Abschnitte der Dielektrikumsschicht
    31
    Source-Elektrode
    32
    Isolationsschicht
    41
    Schutzmaterial, Lackstöpsel
    51
    Schottky-Metall
    101
    Vorderseite des Halbleiterkörpers
    102
    Rückseite des Halbleiterkörpers
    x
    vertikale Richtung des Halbleiterkörpers

Claims (12)

  1. Leistungshalbleiterbauelement das folgende Merkmale aufweist: – einen Halbleiterkörper (100) mit einer Driftzone (12) eines ersten Leitungstyps, – einen Übergang (16) zwischen der Driftzone (12) und einer weiteren Bauelementzone (13, 51), die derart ausgestaltet ist, dass sich bei Anlegen einer Sperrspannung an den Übergang (16) eine Raumladungszone in einer ersten Richtung in der Driftzone (12) ausbildet, – eine Feldelektrode (23), die in einer zweiten Richtung benachbart zu der Driftzone (12) angeordnet ist und die mittels einer Dielektrikumsschicht (25, 26) isoliert gegenüber dem Halbleiterkörper (100) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Dielektrikumsschicht (25, 26) einen ersten Abschnitt (27A) und einen zweiten Abschnitt (27B) aufweist, von denen der erste Abschnitt (27A) in der ersten Richtung näher an dem Übergang (16) angeordnet ist und eine höhere Dielektrizitätskonstante als der zweite Abschnitt (26) aufweist.
  2. Leistungshalbleiterbauelement nach Anspruch 1, bei dem die Dielektrikumsschicht in dem zweiten Abschnitt (27B) in der zweiten Richtung dicker ist als in dem ersten Abschnitt (27A).
  3. Leistungshalbleiterbauelement nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die relative Dielektrizitätskonstante des ersten Dielektrikumsabschnitts (27A) größer als 15 ist.
  4. Leistungshalbleiterbauelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem die Dielektrikumsschicht (27) eine erste Dielektrikumsschicht (25) aufweist, die in dem ersten Abschnitt (27A) zwischen der Feldelektrode (23) und der Driftzone (12) angeordnet ist und bei dem die Dielektrikumsschicht (27) eine zweite Dielektrikumsschicht (26) aufweist, wobei die erste und zweite Dielektrikumsschicht (26) in dem zweiten Abschnitt übereinander zwischen der Feldelektrode (23) und der Driftzone (12) angeordnet sind.
  5. Leistungshalbleiterbauelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, das als Leistungs-MOSFET ausgebildet ist, bei dem die weitere Bauelementzone eine komplementär zu der Driftzone (12) dotierte Body-Zone (13) ist und das folgende weitere Merkmale aufweist: – eine Drain-Zone (11), die sich an die Driftzone (12) an einer der Body-Zone (13) abgewandten Seite anschließt, – eine Source-Zone (15), die getrennt durch die Body-Zone (13) zu der Driftzone (12) angeordnet ist, – eine Gate-Elektrode (21), die benachbart zu der Body-Zone (13) angeordnet ist und die mittels eines Gate-Dielektrikums (22) von der Body-Zone (13) isoliert ist.
  6. Leistungshalbleiterbauelement nach Anspruch 4, bei dem die Gate-Elektrode (21) und die Feldelektrode (23) in einem gemeinsamen Graben in der ersten Richtung benachbart zueinander angeordnet und durch eine Dielektrikumsschicht gegeneinander isoliert sind.
  7. Leistungshalbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, das als Leistungs-Schottky-Diode ausgebildet ist, bei dem die weitere Bauelementzone eine Schottky-Metall-Zone (51) ist und das eine Kathodenzone (11) aufweist, die sich an ei ner der Schottky-Metall-Zone (51) abgewandten Seite an die Driftzone (12) anschließt.
  8. Leistungshalbleiterbauelement nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem die Feldplatte (23) an das Potential einer Bauelementzone (13, 51) gekoppelt ist.
  9. Leistungshalbleiterbauelement nach Anspruch 8, bei dem die Bauelementzone die weitere Bauelementzone (13, 51) ist.
  10. Leistungshalbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem die Feldplatte (23) an ein variables Potential gekoppelt ist, das zwischen der Drain-Zone (11) und der Source-Zone (15) bei einem MOSFET und der Schottky-Metall-Zone (51) und der Kathodenzone (11) bei einer Schottky-Diode vorhanden ist.
  11. Leistungshalbleiterbauelement nach Anspruch 10, bei dem die Feldplatte an einen Abgriff eines Spannungsteilers, der zwischen der Drain-Zone (11) und der Source-Zone bzw. der Schottky-Metall-Zone (51) und der Kathodenzone (11) vorhanden ist, gekoppelt ist.
  12. Verfahren zur Herstellung einer mittels einer Dielektrikumsschicht (27) gegenüber einem Halbleiterkörper (100) isolierten Feldelektrode (23) für ein Leistungshalbleiterbauelement, das folgende Verfahrensschritte umfasst: – Bereitstellen des Halbleiterkörpers (100) mit einer ersten und einer zweiten Seite (101, 102), – Herstellen wenigstens eines Grabens (20), der sich ausgehend von einer Seite (101) in den Halbleiterkörper (100) hinein erstreckt, und der Seitenwände und einen Boden aufweist, – Herstellen einer ersten Dielektrikumsschicht (26) am Boden und an Seitenwänden des Grabens (20) in einem unteren, beabstandet zu der ersten Seite (101) angeordneten Bereich, – Herstellen einer zweiten Dielektrikumsschicht (25), die eine höhere Dielektrizitätskonstante als die erste Dielektrikumsschicht (26) aufweist, auf der ersten Dielektrikumsschicht (25) und an Seitenwänden des Grabens und wenigstens abschnittsweise in einem in Richtung zu der ersten Seite hin gelegenen Abschnitt des Grabens (20), – Auffüllen des Grabens (20) in den Bereichen, die durch die zweite Dielektrikumsschicht (25) bedeckt sind, mit einem Elektrodenmaterial, um die Feldelektrode (23) herzustellen.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014018273A1 (en) * 2012-07-25 2014-01-30 Power Integrations, Inc. Method of forming a tapered oxide
US8765609B2 (en) 2012-07-25 2014-07-01 Power Integrations, Inc. Deposit/etch for tapered oxide

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102007037858B4 (de) 2007-08-10 2012-04-19 Infineon Technologies Ag Halbleiterbauelement mit verbessertem dynamischen Verhalten
DE102014109924B3 (de) * 2014-07-15 2015-11-12 Infineon Technologies Austria Ag Halbleitervorrichtung mit Feldelektrode und Felddielektrikum und Verfahren zur Herstellung und elektronische Anordnung
US9443973B2 (en) 2014-11-26 2016-09-13 Infineon Technologies Austria Ag Semiconductor device with charge compensation region underneath gate trench
CN105914231B (zh) * 2016-06-28 2019-02-05 上海华虹宏力半导体制造有限公司 电荷存储型igbt及其制造方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4903189A (en) * 1988-04-27 1990-02-20 General Electric Company Low noise, high frequency synchronous rectifier
US4941026A (en) * 1986-12-05 1990-07-10 General Electric Company Semiconductor devices exhibiting minimum on-resistance
US6555873B2 (en) * 2001-09-07 2003-04-29 Power Integrations, Inc. High-voltage lateral transistor with a multi-layered extended drain structure
US6717230B2 (en) * 2001-10-17 2004-04-06 Fairchild Semiconductor Corporation Lateral device with improved conductivity and blocking control
US6853033B2 (en) * 2001-06-05 2005-02-08 National University Of Singapore Power MOSFET having enhanced breakdown voltage

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4914058A (en) * 1987-12-29 1990-04-03 Siliconix Incorporated Grooved DMOS process with varying gate dielectric thickness
JP2001284581A (ja) * 2000-03-31 2001-10-12 Toshiba Corp 半導体装置とその製造方法
US6764966B1 (en) * 2002-02-27 2004-07-20 Advanced Micro Devices, Inc. Spacers with a graded dielectric constant for semiconductor devices having a high-K dielectric
US20050269644A1 (en) * 2004-06-08 2005-12-08 Brask Justin K Forming integrated circuits with replacement metal gate electrodes

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4941026A (en) * 1986-12-05 1990-07-10 General Electric Company Semiconductor devices exhibiting minimum on-resistance
US4903189A (en) * 1988-04-27 1990-02-20 General Electric Company Low noise, high frequency synchronous rectifier
US6853033B2 (en) * 2001-06-05 2005-02-08 National University Of Singapore Power MOSFET having enhanced breakdown voltage
US6555873B2 (en) * 2001-09-07 2003-04-29 Power Integrations, Inc. High-voltage lateral transistor with a multi-layered extended drain structure
US6717230B2 (en) * 2001-10-17 2004-04-06 Fairchild Semiconductor Corporation Lateral device with improved conductivity and blocking control

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014018273A1 (en) * 2012-07-25 2014-01-30 Power Integrations, Inc. Method of forming a tapered oxide
US8765609B2 (en) 2012-07-25 2014-07-01 Power Integrations, Inc. Deposit/etch for tapered oxide
US9472630B2 (en) 2012-07-25 2016-10-18 Power Integrations, Inc. Deposit/etch for tapered oxide

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