DE102006004405B4 - Leistungshalbleiterbauelemente mit einer Driftstrecke und einer hochdielektrischen Kompensationszone und Verfahren zur Herstellung einer Kompensationszone - Google Patents

Leistungshalbleiterbauelemente mit einer Driftstrecke und einer hochdielektrischen Kompensationszone und Verfahren zur Herstellung einer Kompensationszone Download PDF

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Abstract

Leistungshalbleiterbauelement, das aufweist: einen Halbleiterkörper (100) mit einer Driftzone (11) eines ersten Leitungstyps, einen Bauelementübergang zwischen der Driftzone (11) und einer weiteren Bauelementzone (12, 41), die derart ausgestaltet ist, dass sich bei Anlegen einer Sperrspannung an den Bauelementübergang eine Raumladungszone in einer ersten Richtung in der Driftzone (11) ausbildet, eine Kompensationszone (30), die in einer zweiten Richtung benachbart zu der Driftzone (11) angeordnet ist und die ein hochdielektrisches Material mit einer temperaturabhängigen Dielektrizitätskonstante aufweist, dessen Temperaturabhängigkeit in der zweiten Richtung variiert, wobei das hochdielektrische Material ein Verbundmaterial ist, dessen Zusammensetzung sich in der zweiten Richtung kontinuierlich ändert.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Leistungshalbleiterbauelement, insbesondere ein unipolares Leistungshalbleiterbauelement, mit einer Driftzone und einer sich entlang der Driftzone erstreckenden Kompensationszone aus einem hochdielektrischen (high-k) Material.
  • Ein solches Leistungshalbleiterbauelement ist in der DE 10 2004 007 197 A1 beschrieben.
  • Die Driftzone eines Leistungshalbleiterbauelements, beispielsweise eines Leistungs-MOSFET, dient in bekannter Weise dazu, ein sich elektrisches Feld bei anliegender Sperrspannung aufzunehmen. Der Durchlasswiderstand des Bauelements und dessen Sperrspannung ist dabei maßgeblich abhängig, von den Abmessungen der Driftzone und der in der Driftzone vorhandenen Datierstoffkonzentration. Dabei gilt – sofern keine zusätzlichen Maßnahmen ergriffen werden –, dass der Einschaltwiderstand um so geringer ist, je kürzer die Driftzone in einer Stromflussrichtung ist und je höher deren Dotierungskonzentration ist. Umgekehrt sinkt jedoch auch die Spannungsfestigkeit des Bauelements bei Verkürzung der Driftzone und Erhöhung der Dotierstoffkonzentration.
  • Das Vorsehen einer Kompensationszone aus einem hochdielektrischen Material bewirkt bei sperrend angesteuertem Bauelement eine Kompensation eines Teils der in der Driftzone aufgrund der Dotierung vorhandenen Dotierstoffladung. Ursächlich für diese Kompensationswirkung ist eine starke Polarisation der hochdielektrischen Kompensationszone, wobei die hierbei wirkenden Polarisationsladungen Dotierstoffladungen in der Driftzone kompensieren. Diese Kompensationswirkung reduziert bei einer gegebenen Sperrspannung die elektrische Feldstärke in der Driftzone in Stromflussrichtung, so dass bei gleicher Spannungsfestigkeit die Dotierungskonzentration der Driftzone im Vergleich zu herkömmlichen Bauelementen erhöht werden kann, um dadurch den Einschaltwiderstand zu reduzieren.
  • Geeignete hochdielektrische Materialien besitzen für die Realisierung von Leistungsbauelementen den Nachteil einer starken Abhängigkeit der Dielektrizitätskonstante von der Temperatur. Bezugnehmend auf Hilton et al.; ”Dielectric Properties of Ba1-xSrxTiO3 ceramics”, J. Phys. D: Appl. Phys. 29 (1996) 1321–1325, beträgt beispielsweise die relative Dielektrizitätskonstante εr von Ba0,7Sr0,3TiO3 εr = 5000 bei einer Temperatur von T = 300 K und nimmt um einen Faktor 10 auf εr = 500 bei einem Anstieg der Temperatur auf T = 450 K ab. Für die Anwendung dieses Materials als Kompensationszone in einem Leistungshalbleiterbauelement bedeutet dies, dass die Kompensationsladung entsprechend der relativen Dielektrizitätskonstanten bei einem Temperaturanstieg von 300 K auf 450 K um den Faktor 10 abnimmt, was zu einer Reduktion der Spannungsfestigkeit des Bauelements führt. Die Spannungsfestigkeit des Bauelements ist somit in starker Maß von der Temperatur abhängig.
  • Diese starke Temperaturabhängigkeit der relativen Dielektrizitätskonstanten hochdielektrischer Materialien ist insbesondere deshalb problematisch, weil Leistungsbauelemente über einen weiten Temperaturbereich, beispielsweise von –55°C (218 K) bis 150°C (423 K) voll funktionsfähig sein müssen.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Leistungshalbleiterbauelement mit einer Driftzone und mit einer benachbart zu der Driftzone angeordneten, ein hochdielektrisches Material aufweisenden Kompensationszone zur Verfügung zu stellen, das eine geringe Temperaturabhängigkeit der Spannungsfestigkeit besitzt, und ein Verfahren zur Herstellung einer Kompensationszone für ein solches Leistungshalbleiterbauelement zur Verfügung zu stellen.
  • Diese Aufgabe wird durch ein Leistungshalbleiterbauelement nach Anspruch 1 oder 4 und durch ein Verfahren nach Anspruch 18 oder 19 gelöst. 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 Kompensationszone auf, die in der zweiten Richtung benachbart zu der Driftzone angeordnet ist und die ein hochdielektrisches Material mit einer temperaturabhängigen Dielektrizitätskonstante aufweist. Die Kompensationszone ist dabei so ausgebildet, dass die Temperaturabhängigkeit der Dielektrizitätskonstante in der zweiten Richtung variiert.
  • Die Kompensationszone des erfindungsgemäßen Leistungshalbleiterbauelements ist nicht homogen und weist somit Abschnitte mit unterschiedlichem Temperaturverhalten der Dielektrizitätskonstante auf. Notwendig sind hierbei wenigstens zwei Abschnitte mit unterschiedlichem Temperaturverhalten der Dielektrizitätskonstanten. Diese Dielektrizitätskonstanten der wenigstens zwei Abschnitte besitzen vorzugsweise ein gegenläufiges Temperaturverhalten, d. h. eine der Dielektrizitätskonstanten besitzt einen positiven Temperaturkoeffizienten, während die andere der Dielektrizitätskonstanten eine negativen Temperaturkoeffizienten besitzt, so dass die Gesamt-Dielektrizitätskonstante betrachtet über einen vorgegebenen Temperaturbereich geringeren Schwankungen unterliegt, als dies bei Verwendung nur eines homogenen Materials der Fall wäre, und idealerweise wenigstens annähernd konstant ist.
  • Die Kompensationszone kann wenigstens einen Schichtstapel mit wenigstens zwei Schichten aufweisen, die in der zweiten Richtung benachbart zueinander angeordnet sind und die jeweils aus hochdielektrischen Materialien bestehen, deren Dielektrizitätskonstanten unterschiedliche Temperaturkoeffizienten aufweisen. Darüber hinaus besteht auch die Möglichkeit, in der Kompensationszone mehrere solche Schichtstapel mit vorzusehen, die in der zweiten Richtung benachbart zueinander angeordnet sind.
  • Als hochdielektrisches Material kann auch ein Verbundmaterial verwendet werden, dessen Zusammensetzung sich in der zweiten Richtung kontinuierlich ändert. Dies ist gleichbedeutend damit, dass in der zweiten Richtung eine Anzahl extrem dünner dielektrischer Schichten mit jeweils unterschiedlicher Zusammensetzung benachbart zueinander angeordnet sind. Die Variation der Zusammensetzung erfolgt dabei derart, dass sich die Temperaturverhalten der Dielektrizitätskonstanten der einzelnen sehr dünnen Schichten unterscheiden.
  • Als hochdielektrische Materialien im Zusammenhang mit der vorliegenden Anmeldung werden dielektrische Materialien angesehen, deren Dielektrizitätskonstante größer als 50, vorzugsweise größer als 200 ist. Geeignete dielektrische Materialien sind beispielsweise perovskitische Keramiken, wie Bariumtitanat (BT), Strontiumtitanat (ST) oder Barium-Strontium-Titanat (BST). Weitere geeignete Materialien sind Hafniumoxid (HfO2), Zirkoniumoxid (ZrO2), Titandioxid (TiO2) oder Lanthanoxid (La2O3). Die Dielektrizitätskonstanten dieser hochdielektrischen Materialien besitzen unterschiedliche Temperaturabhängigkeiten, wobei durch Kombination wenigstens zweier dieser Materialien, insbesondere zweier Materialien mit gegenläufigem Temperaturverhalten der Dielektrizitätskonstanten, eine Kompensationszone erhalten wird, deren Dielektrizitätskonstante über einen vorgegebenen Temperaturbereich geringen Schwankungen unterliegt und idealerweise annähernd konstant ist.
  • Die hochdielektrische Kompensationszone kann unmittelbar an die Driftzone angrenzen. Darüber hinaus besteht auch die Möglichkeit, eine weitere Dielektrikumsschicht zwischen der Kompensationszone und der Driftzone anzuordnen. Eine solche Schicht dient beispielsweise als Barriere, die eine Reaktion des hochdielektrischen Materials mit dem Halbleitermaterial der Driftzone oder eine Eindiffusion dieses hochdielektrischen Material in die Driftzone verhindert.
  • 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 Leistungshalbleiterbauelement kann insbesondere als Leistungs-MOSFET, als Leistungs-pn-Diode, als Leistungs-Schottky-Diode oder als Sperrschicht-FET (JFET) ausgebildet sein.
  • Bei einem Leistungs-MOSFET ist die weitere Bauelementzone eine komplementär zu der Driftzone dotierte Bodyzone. Ein Leistungs-MOSFET umfasst außerdem eine Drainzone, die sich an die Driftzone an einer der Bodyzone abgewandten Seite anschließt, eine Source-Zone, die durch die Bodyzone von der Driftzone getrennt ist, sowie eine Gateelektrode, die benachbart zu der Bodyzone angeordnet ist und die mittels eines Gate-Dielektrikums von der Bodyzone isoliert ist. Die Gateelektrode und das Gate-Dielektrikum können dabei oberhalb einer Seite des Halbleiterkörpers oder in einem sich in den Halbleiterkörper hinein erstreckenden Graben angeordnet sein.
  • Bei einer Leistungs-Schottky-Diode ist die weitere Bauelementzone eine Schottky-Metallzone. Die Schottky-Diode weist außerdem eine Kathodenzone auf, die sich an einer der Schottky-Metallzone abgewandten Seite an die Driftzone anschließt.
  • Bei einer Leistungs-pn-Diode ist die weitere Bauelementzone eine Anodenzone, während sich an einer der Anodenzone abgewandten Seite der Driftzone eine Kathodenzone anschließt.
  • Bei einem JFET ist die weitere Bauelementzone eine Gatezone, die mit der Driftzone einen pn-Übergang bildet und die dazu dient, einen Kanal zwischen der Driftzone und einer Sourcezone des JFET bei Anlegen einer geeigneten Spannung abzuschnüren.
  • Das erfindungsgemäße Leistungshalbleiterbauelement kann sowohl als vertikales Bauelement als auch als laterales Bauelement realisiert sein.
  • Bei einem vertikalen Bauelement entspricht die erste Richtung einer vertikalen Richtung des Halbleiterkörpers, während die zweite Richtung einer lateralen Richtung des Halbleiterkörpers entspricht.
  • Bei einem lateralen Bauelement verläuft die Driftzone in lateraler Richtung des Halbleiterkörpers, so dass die erste Richtung der lateralen Richtung dieses Halbleiterkörpers entspricht, während die zweite Richtung der vertikalen Richtung des Halbleiterkörpers oder einer senkrecht zu der ersten Richtung verlaufenden weiteren lateralen Richtung des Halbleiterkörpers entspricht.
  • Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand von Figuren näher erläutert.
  • 1 zeigt einen Querschnitt durch einen vertikalen Leistungs-MOSFET der eine hochdielektrische Kompensationszone mit räumlich variierendem Temperaturverhalten der Dielektrizitätskonstante aufweist.
  • 2 veranschaulicht eine Realisierungsmöglichkeit des Leistungs-MOSFET gemäß 1, bei dem die Kompensationszone in streifenförmig verlaufenden Gräben eines Halbleiterkörpers angeordnet ist.
  • 3 veranschaulicht eine weitere Realisierungsmöglichkeit des Leistungs-MOSFET gemäß 1, bei dem die Kompensationszone in gitterförmig verlaufenden Gräben in dem Halbleiterkörper angeordnet ist.
  • 4 veranschaulicht den Aufbau der Kompensationszone bei einem ersten Ausführungsbeispiel.
  • 5 veranschaulicht den Aufbau der Kompensationszone bei einem zweiten Ausführungsbeispiel.
  • 6 zeigt qualitativ den von der Temperatur abhängigen Verlauf der Dielektrizitätskonstante zweier homogener Kompensationszone und einer Kompensationszone mit räumlich variierender Zusammensetzung.
  • 7 zeigt eine Abwandlung des in 1 dargestellten Leistungs-MOSFET, bei dem eine Gateelektrode in einem Graben oberhalb der Kompensationszone angeordnet ist.
  • 8 zeigt eine erfindungsgemäßen Leistungs-MOSFET, dessen Gateelektrode in einem Graben lateral beabstandet zu dem Graben mit der Kompensationszone angeordnet ist.
  • 9 zeigt einen erfindungsgemäßen Leistungs-MOSFET, bei dem sich ein Graben mit der Kompensationszone bis an eine Rückseite des Halbleiterkörpers erstreckt.
  • 10 zeigt einen Querschnitt durch ein als vertikale Schottky-Diode realisiertes erfindungsgemäßes Leistungshalbleiterbauelement.
  • 11 zeigt ein als JFET realisiertes Leistungshalbleiterbauelement.
  • 12 zeigt ein als lateraler Leistungstransistor realisiertes Leistungshalbleiterbauelement, bei dem die Kompensationszone oberhalb einer Vorderseite eines Halbleiterkörpers angeordnet ist.
  • 13 zeigt einen lateralen Leistungstransistor, bei dem die Kompensationszone in Gräben angeordnet ist, die sich in lateraler Richtung des Halbleiterkörpers erstrecken.
  • 14 veranschaulicht ein mögliches Verfahren zur Herstellung einer ein hochdielektrisches Material aufweisenden Kompensationszone.
  • 14 veranschaulicht ein weiteres Verfahren zur Herstellung einer ein hochdielektrisches Material aufweisenden Kompensationszone.
  • In den Figuren bezeichnen, sofern nicht anders angegeben, gleiche Bezugszeichen gleiche Bauelementbereiche mit gleicher Bedeutung.
  • 1A zeigt einen Querschnitt durch ein als vertikaler Leistungstransistor ausgebildetes erfindungsgemäßes Leistungshalbleiterbauelement. Das Bauelement umfasst einen Halbleiterkörper 100 mit einer ersten Seite 101, die nachfolgend als Vorderseite bezeichnet wird, und einer zweiten Seite 102, die nachfolgend als Rückseite bezeichnet wird. In dem Halbleiterkörper 100 ist eine Driftzonen 11 eines ersten Leitungstyps vorhanden, die sich in einer ersten Richtung an eine komplementär zu der Driftzone 11 dotierte Bodyzone 12 anschließt. Diese erste Richtung entspricht in dem dargestellten Beispiel einer vertikalen Richtung v des Halbleiterkörpers 100.
  • Zwischen der Driftzone 11 und der Bodyzone 12 ist ein pn-Übergang gebildet, ausgehend von dem sich bei sperrend angesteuertem Bauelement und anliegender Sperrspannung eine Raumladungszone in vertikaler Richtung in der Driftzone 11 ausbreitet. Der Leistungs-MOSFET umfasst außerdem eine Sourcezone 13 des ersten Leitungstyps, die durch die Bodyzone 12 von der Driftzone 11 getrennt ist, sowie eine sich an die Driftzone 11 an einer der Bodyzone 12 abgewandten Seite anschließenden Drainzone 14 des ersten Leitungstyps, die stärker als die Driftzone 11 dotiert ist.
  • Zur Steuerung eines Inversionskanals in der Bodyzone 12 ist eine Gateelektrode 23 vorhanden, die in dem Beispiel als planare Elektrode oberhalb der Vorderseite 101 des Halbleiterkörpers 100 angeordnet ist und die durch ein Gate-Dielektrikum gegenüber dem Halbleiterkörper 100 isoliert ist.
  • Bei einem n-leitenden Leistungs-MOSFET (wie dargestellt) sind die Driftzone 11, die Sourcezone 13 und die Drainzone 14 n-dotiert, während die Bodyzone 12 p-dotiert ist. Bei einem p-leitenden Leistungs-MOSFET sind diese Halbleiterzonen entsprechend komplementär dotiert.
  • Die Sourcezone 13 und die Bodyzone 12 sind bei dem dargestellten Leistungs-MOSFET gemeinsam durch eine Sourceelektrode 21 kontaktiert, die sich abschnittsweise über die Vorderseite 101 in einen Graben des Halbleiterkörpers hineinerstreckt. Die Drainzone 14 ist durch eine auf die Rückseite 102 aufgebracht Drainelektrode 22 kontaktiert. Die beiden Elektroden 21, 22 bestehen beispielsweise aus einem Metall, wie zum Beispiel Aluminium.
  • Der dargestellte n-Leistungs-MOSFET sperrt, wenn eine positive Spannung zwischen den Drain- und Sourceelektroden 22, 21 anliegt und wenn kein geeignetes Ansteuerpotential zur Ausbildung eines Inversionskanals an der Gateelektrode 23 anliegt. In diesem Fall breitet sich ausgehend von dem pn-Übergang zwischen der Bodyzone 12 und der Driftzone 11 eine Raumladungszone in der Driftzone 11 aus, wobei im Bereich dieser Raumladungszone positiv geladene Donatorrümpfe in der Driftzone 11 vorhanden sind, die mit entsprechenden in der Bodyzone 12 vorhandenen Gegenladungen ein in vertikaler Richtung des Halbleiterkörpers verlaufendes elektrisches Feld bewirken. Um den Gradienten des sich in vertikaler Richtung ausbreitenden elektrischen Feldes zu reduzieren und damit bei einer gegebenen Dotierung der Driftzone die Raumladungszone um ein Vielfaches weiter in die Driftzone auszudehnen, ist benachbart zu der Driftzone 11 eine Kompensationszone 30 aus einem hochdielektrischen Material angeordnet. Diese Kompensationszone 30 ist in dem Beispiel in einem Graben unterhalb der Sourceelektrode 21 angeordnet und erstreckt sich in vertikaler Richtung des Halbleiterkörpers 100 bis an die Drainzone 14. Die Kompensationszone 30 ist in diesem Fall sowohl durch die Sourceelektrode 21 als auch durch die Drainzone 14 kontaktiert. Alternativ zu einem Anschließen der Kompensationszone 30 an die Sourceelektrode 21 kann die Kompensationszone 30 auch an die Gateelektrode 23 bzw. Gatepotential (nicht dargestellt) oder ein weiteres Hilfspotential angeschlossen sein.
  • Das zur Realisierung der Kompensationszone 30 verwendete Material ist so gewählt, dass dessen relative Dielektrizitätskonstante größer als 50, vorzugsweise großer als 200 ist. Aufgrund dieser hohen Dielektrizitätskonstante wird die Kompensationszone 30 sehr stark polarisiert, wobei die dadurch erzeugten Polarisationsladungen einen Teil der in der Driftzone 11 vorhandenen Dotierstoffladung kompensieren, um dadurch den Gradienten des elektrischen Feldes in vertikaler Richtung v des Halbleiterkörpers 100 im Sperrfall zu reduzieren.
  • Geeignete Materialien zur Realisierung der Kompensationszone 30 sind beispielsweise Hafniumoxid (HfO2), Zirkoniumdioxid (ZrO2), Titandioxid (TiO2) oder Lanthanoxid (La2O3). Weitere geeignete Materialien sind Titanate, wie beispielsweise Bariumtitanat (BaTiO3, BT), Strontiumtitanat (SrTiO3, ST) oder Barium-Strontium-Titanat (BaSrTiO3, BST). Geeignet als hochdielektrisches Material zur Realisierung der Kompensationszone sind auch Zirkonate, Niobate, oder Tantalate.
  • Die Dielektrizitätskonstante hochdielektrischer Materialien ist temperaturabhängig, wobei diese Dielektrizitätskonstante jeweils bei einer für jedes der unterschiedlichen Materialien spezifischen Temperatur einen Maximalwert annimmt und für Temperaturen unterhalb und oberhalb dieser spezifischen Temperatur jeweils abnimmt. Bei ferroelektrischen Dielektrika wird diese Temperatur, bei der der Maximalwert der Dielektrizitätskonstante vorliegt, als Curie-Temperatur bezeichnet.
  • Um innerhalb eines vorgegebenen Temperaturbereiches, der beispielsweise dem Einsatztemperaturbereich des Leistungs-MOSFET entspricht, eine geringere Schwankung der Dielektrizitätskonstante bzw. im Idealfall eine innerhalb dieses Temperaturbereiches wenigstens annäherungsweise konstante Gesamt-Dielektrizitätskonstante der Kompensationszone 30 zu erreichen, ist die Kompensationszone 30 derart inhomogen aus verschiedenen hochdielektrischen Materialien aufgebaut, dass die Temperaturabhängigkeit der Dielektrizitätskonstante innerhalb der Kompensationszone 30 in einer zweiten Richtung, die senkrecht zu der vertikalen Richtung v verläuft, variiert. Diese zweite Richtung ist in dem Beispiel eine laterale Richtung des Halbleiterkörpers, die in dem Beispiel senkrecht zu einer Grenzfläche zwischen der Kompensationszone 30 und der Driftzone 11 verläuft.
  • Eine Variation der Temperaturabhängigkeit der Dielektrizitätskonstante der Kompensationszone 30 wird bei dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel dadurch erreicht, dass die Kompensationszone drei in der zweiten Richtung benachbart zueinander angeordnete Dielektrikumsschichten 31, 32, 33 aufweist, die aus unterschiedlichen hochdielektrischen Materialien bestehen und deren Dielektrizitätskonstanten unterschiedliche Temperaturabhängigkeiten besitzen. Unter ”unterschiedlichen Temperaturabhängigkeiten” ist im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung insbesondere zu verstehen, dass sich die Temperaturen, bei denen die einzelnen Materialien ihren jeweiligen Maximalwert der relativen Dielektrizitätskonstante aufweisen, d. h. die Curie-Temperatur bei Ferroelektrika, unterscheiden.
  • Die Erfindung macht sich zu Nutze, dass ein Schichtstapel aus Schichten unterschiedlicher dielektrischer Materialien mit unterschiedlichen Curie-Temperaturen eine Gesamt-Dielektrizitätskonstante aufweist, deren temperaturabhängiger Verlauf im Vergleich zu den temperaturabhängigen Verläufen der Dielektrizitätskonstanten der einzelnen Schichten ”geglättet” ist. Durch Auswahl geeigneter dielektrischer Materialien lässt sich hierbei ein temperaturabhängiger Verlauf der Dielektrizitätskonstanten derart einstellen, dass die Dielektrizitätskonstante innerhalb eines gewünschten Temperaturbereiches, der der Einsatztemperatur des Bauelements entspricht, nur geringen Schwankungen unterliegt und vorzugsweise annähernd konstant ist.
  • In dem Beispiel gemäß 1 sind auf die Seitenwände des Grabens drei unterschiedliche Dielektrikumsschichten 31, 32, 33 aufgebracht. Die Herstellung dieser Schichten kann beispielsweise nach Herstellen des Grabens (nicht dargestellt) durch ein CSD-Verfahren (CSD = Chemical Solution Deposition) erfolgen. Das Bezugszeichen 41 bezeichnet in 1 ein Füllmaterial, beispielsweise ein Oxid, mit dem der Graben nach Abscheiden der dielektrischen Schichten an den Seitenwänden aufgefüllt wird. Anstelle nur eines Schichtstapels mit mehreren – in dem Beispiel drei – Schichten aus unterschiedlichen dielektrischen Materialien besteht Bezug nehmend auf 1B auch die Möglichkeit, mehrerer solcher Schichtstapel in der zweiten Richtung aufeinanderfolgend anzuordnen. 1B zeigt einen Ausschnitt einer Kompensationszone 30 mit mehreren – in dem Beispiels zwei – solcher Schichtstapel aus jeweils mehreren – in dem Beispiel drei – Schichten.
  • Bei dem in 1A dargestellten Beispiel ist der Schichtstapel lediglich auf Seitenwänden des Grabens angeordnet. Eine solche Schichtstapelstruktur kann dadurch erreicht, dass nach Abscheiden jeder einzelnen Schicht des Schichtstapels der Boden des Grabens freigelegt wird, beispielsweise mittels eines anisotropen Ätzverfahrens, bevor die jeweils nächste Schicht des Stapels abgeschieden wird.
  • Der dargestellte Leistungs-MOSFET ist zellenartig aufgebaut und umfasst jeweils eine Vielzahl gleichartig aufgebauter Transistorzellen mit jeweils einer Sourcezone 13, einer Bodyzone 12 sowie einer Driftzone 11. Die Drainzone 14 ist dabei allen Transistorzellen gemeinsam. Die einzelnen Transistorzellen können dabei als sogenannte Streifenzellen realisiert sein, wobei die Kompensationszone 30 Bezug nehmend auf 2 hierbei jeweils in parallel zueinander verlaufenden Gräben angeordnet sind.
  • Die Transistorzellen können Bezug nehmend auf 3 auch als quadratische Zellen realisiert sein, wobei die Kompensationszone hierbei in gitterartig ausgebildeten Gräben angeordnet sind, zwischen denen jeweils Driftzonenabschnitte verlaufen, die in Draufsicht eine quadratische Geometrie besitzen. Selbstverständlich sind beliebige weitere Geometrien, insbesondere beliebige mehreckige Geometrien, wie beispielsweise eine Sechseckgeometrie, der Aussparungen der gitterförmigen Grabenstruktur und damit der Transistorzellen realisierbar.
  • Eine erste Schicht 31 des in 1A dargestellten Schichtstapels der Kompensationszone 30 besteht beispielsweise aus SrTiO3, eine zweite Schicht 32 besteht beispielsweise aus BaxSr1-xTiO3, mit x = 0,5, und eine dritte Schicht 33 des Schichtstapels besteht beispielsweise aus BaTiO3. BaxSr1-xTiO3 steht allgemein für ein Barium-Strontium-Titanat, bei dem Barium mit einem Anteil x und Strontium mit einem Anteil 1 – x, bezogen jeweils auf den Anteil an Barium plus Strontium, enthalten ist. BaxSr1TiO3 wird nachfolgend abgekürzt als BST (x; 1 – x).
  • Die zuvor erläuterte Kompensationszone kann als Kompensationszone aus Barium-Strontium-Titanat aufgefasst werden kann, in der der Anteil an Barium und Strontium in der zweiten Richtung, die in 1A als y-Richtung bezeichnet ist, variiert. Bariumtitanat (BT) ist dabei gleichbedeutend mit BST(1; 0) und Strontiumtitatanat (ST) ist gleichbedeutend mit BST(0; 1).
  • 4 veranschaulicht für das zuvor erläuterte Beispiel den Anteil an Barium und Strontium in dem Barium-Strontium-Titanat der Kompensationszone 30 in y-Richtung. Die durchgezogenen Linie bezeichnet dabei den Anteil an Barium, der in der dritten Schicht 33 x = 1 (100%), in der zweiten Schicht 32 x = 0,5 (50%) und in der ersten Schicht 31 x = 0 beträgt. Die strichpunktierte Linie bezeichnet den Anteil an Strontium, der in der dritten Schicht 33 1 – x = 0, in der zweiten Schicht 32 1 – x = 0,5 (50%) und in der ersten Schicht 31 1 – x = 1 (100%) beträgt. Der unterschiedliche Barium- und Strontiumanteil in den einzelnen Schichten 31, 32, 33 führt zu unterschiedlichen Abhängigkeiten der Dielektrizitätskonstanten von der Temperatur.
  • In 6 sind über einem Temperaturbereich von 150 K bis 450 K qualitativ die relativen Dielektrizitätskonstanten von BT und BST(0,5; 0,5) aufgetragen. Hieraus ist ersichtlich, dass die Curie-Temperatur von BT ungefähr bei 400 K und die von BST(0,5; 0,5) etwa 230 K liegt. Die Curie-Temperatur des nicht dargestellten Verlaufs von ST liegt etwa bei 20 K. Bereits durch eine Kombination von lediglich drei Schichten aus unterschiedlichen dielektrischen Materialien, wie beispielsweise BT, ST und BST(0,5; 0,5) lässt sich eine Gesamt-Dielektrizitätskonstante der Kompensationszone 30 erreichen, deren Temperaturverlauf gegenüber den Temperaturverläufen der Dielektrizitätskonstanten der Einzelmaterialien innerhalb eines vorgegebenen Temperaturbereichs, insbesondere innerhalb des für Leistungsbauelement besonders interessanten Temperaturbereichs von 220 K bis 450 K, deutlich abgeflacht ist.
  • Bezug nehmend auf 5 besteht bei einer aus Barium-Strontium-Titanat (BST) bestehenden Kompensationszone 30 auch die Möglichkeit, den Anteil an Barium (Ba) und Strontium (Sr) kontinuierlich zu variieren, wobei die unmittelbar an die Driftzone 11 angrenzende Schicht beispielsweise aus ST und die auf der der Driftzone 11 abgewandten Seite des Schichtstapels vorhandene dünne Schicht beispielsweise aus BT besteht. Eine derartige Kompensationszone 30 mit einer kontinuierlich variierenden Materialzusammensetzung kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass bei Abscheiden der Kompensationszone 30 an den Grabenseitenwänden die Materialzusammensetzung des abgeschiedenen Mediums über der Zeit kontinuierlich variiert wird.
  • 6 zeigt als Kurve 3 den Verlauf der Dielektrizitätskonstanten einer Kompensationszone, bei der die Materialzusammensetzung über der Dicke der Kompensationszone kontinuierlich von BST(0,5; 0,5) hin zu BT variiert wird. Der Verlauf der Materialzusammensetzung innerhalb dieser Schicht ist in 5B dargestellt.
  • Die bei dem erfindungsgemäßen Leistungshalbleiterbauelement stattfindende Kompensation von Dotierstoffladungen in der Driftzone durch Polarisationsladungen der hochdielektrischen Kompensationszone 30 wird vorteilhafterweise kombiniert mit einer weiteren Kompensationswirkung, die durch das Vorsehen einer komplementär zu der Driftzone 11 dotierten Halbleiterzone 15 bewirkt wird. Eine solche Halbleiterzone 15, die vorzugsweise an die Bodyzone 12 angrenzt, ist in 1A mit dem Bezugszeichen 15 bezeichnet. Diese Kompensationszone 15 schließt sich in dem Beispiel unmittelbar an die hochdielektrische Kompensationszone 30 an und ist dadurch zwischen dieser hochdielektrischen Kompensationszone 30 und der Driftzone 11 angeordnet. Selbstverständlich kann diese komplementär zu der Driftzone 11 dotierte Kompensationszone 15 jedoch auch beabstandet zu der hochdielektrischen Kompensationszone 30 angeordnet sein.
  • Eine Kompensationszone mit einer räumlich variierenden Temperaturabhängigkeit der Dielektrizitätskonstante ist selbstverständlich nicht auf die Anwendung in einem Leistungs-MOSFET mit einer planaren Gateelektrode beschränkt, wie nachfolgend anhand weiterer Ausführungsbeispiele von Leistungsbauelementen mit einer solchen Kompensationszone 30 erläutert wird.
  • 7 zeigt ein erfindungsgemäßes Leistungshalbleiterbauelement, das als Trench-MOSFET ausgebildet ist. Dieser Trench-MOSFET unterscheidet sich von dem in 1A dargestellten Leistungs-MOSFET dadurch, dass die Gateelektrode 23 in dem Graben oberhalb der Kompensationszone 30 angeordnet ist. Die Sourcezone 13 und die Bodyzone 12 sind dabei in lateraler Richtung y benachbart zu der Gateelektrode 23 angeordnet. Bei leitend angesteuertem Bauelement bildet sich hierbei ein Inversionskanal in vertikaler Richtung v entlang des die Gateelektrode 23 gegenüber dem Halbleiterkörper 100 isolierenden Gatedielektrikums 24 aus. Die Sourceelektrode 21 ist bei diesem Bauelement oberhalb der Vorderseite 101 des Halbleiterkörpers angeordnet und kontaktiert dort die Sourcezone 13 und die abschnittsweise bis an die Vorderseite 101 reichende Bodyzone 12. Die Gateelektrode 23 ist mittels einer weiteren Isolationsschicht 25 gegenüber der Sourceelektrode 21 isoliert.
  • Zwischen der Gateelektrode 23 und der Kompensationszone 31 ist eine Elektrodenschicht 26 vorhanden, die die Kompensationszone 30 kontaktiert und die beispielsweise auf Sourcepotential liegt. Hierzu ist diese Elektrodenschicht 26 in nicht näher dargestellter Weise an die Sourceelektrode 21 angeschlossen. Eine Isolationsschicht 27 isoliert diese Elektrodenschicht 26 gegenüber der Gateelektrode 23 und der Driftzone 12. Alternativ kann die Kompensationszone 30 direkt an die Gateelektrode 23, d. h. an Gatepotential angeschlossen werden (nicht dargestellt).
  • 8 zeigt eine Abwandlung des in 7 dargestellten Trench-MOSFET. Bei diesem Trench-MOSFET ist die Gateelektrode 23 in einem Graben angeordnet, der sich ausgehend von der Vorderseite 101 durch die Sourcezone 13 und die Bodyzone 12 bis in die Driftzone 11 erstreckt und der in lateraler Richtung y des Halbleiterkörpers beabstandet zu dem Graben mit der Kompensationszone 30 angeordnet ist. Die Sourceelektrode 21 kontaktiert bei diesem Bauelement die Kompensationszone 30 oberhalb des Grabens, in dem diese Kompensationszone 30 angeordnet ist, sowie die Bodyzone 12 und die Sourcezone 13 im Bereich der Vorderseite 101 des Halbleiterkörpers. Eine Isolationsschicht 25 isoliert die Gateelektrode 23 im Bereich der Vorderseite 101 des Halbleiterkörpers gegenüber der Sourceelektrode 21.
  • 9 zeigt eine Abwandlung des in 1 dargestellten Leistungs-MOSFET, bei der eine Aussparung, an deren Seitenwänden die Kompensationszone 30 angeordnet ist, bis an die Rückseite 102 des Halbleiterkörpers reicht. Der Schichtstapel wird in diesem Fall durch die in lateraler Richtung an den Stapel der Kompensationszone 30 angrenzende Drainzone 14 kontaktiert.
  • Die Aussparung ist in diesem Fall insbesondere zylinderförmig, wobei Bezug nehmend auf 9B bei einer streifenförmigen Zellengeometrie des Transistors, d. h. bei streifenförmigen Body- und Sourcezonen mehrere solcher zylinderförmiger Aussparungen benachbart nebeneinander angeordnet seien können. Die Herstellung solcher bis an die Rückseite 102 des Halbleiterkörpers reichender Aussparungen, an deren Seitenwänden ein hochdielektrisches bzw. ferroelektrisches Material aufgebracht ist, kann beispielsweise mittels des in Morrison et al.: ”Ferroelectric Nanotubes”, Rev. Adv. Mater. Sci. 4 (2003), Seiten 114–122, beschriebenen Verfahrens erfolgen.
  • 9B veranschaulicht die Lage mehrerer zylindrischer, an den Seitenwänden Kompensationszone aufweisender Aussparungen und in strichpunktierten Linien die Position der Sourcezone 13 bzw. der die Kompensationszone kontaktierenden Sourceelektrode 21. In dem Bereich, in dem keine Aussparungen vorhanden sind, kontaktiert die Sourceelektrode 21 ausschließlich die Bodyzone oder Sourcezone. Anstelle nur einer ”Reihe” von zylinderförmigen Aussparung (wie dargestellt) können selbstverständlich auch mehrere Reihen solcher hintereinander angeordneter zylinderförmiger Aussparungen mit Kompensationszone vorgesehen werden (nicht dargestellt).
  • 10 zeigt ein als Schottky-Diode ausgebildetes vertikales Leistungshalbleiterbauelement. Diese Schottky-Diode weist ein Schottky-Metall 52 auf, welches den Anodenanschluss der Diode bildet und das mit der Driftzone 11 des Bauelements einen Schottky-Übergang 51 bildet, ausgehend von dem sich bei Anlegen einer Sperrspannung eine Raumladungszone in der Driftzone 11 ausbildet. Die sich an die Driftzone 11 anschließende hochdotierte Halbleiterzone 14 des gleichen Leitungstyps wie die Driftzone 11 bildet bei diesem Bauelement eine Kathodenzone. Die Schottky-Metallschicht 52 kontaktiert hierbei die sich entlang der Driftzone 11 erstreckende Kompensationszone 30. Optional sind in der Driftzone 11 komplementär zu der Driftzone 11 dotierte Halbleiterzonen 53 vorhanden, die im Bereich der Vorderseite 101 in lateraler Richtung an die Gräben mit den Kompensationszone 30 anschließen. Diese Halbleiterzonen reduzieren die elektrische Feldstärke in diesen Bereichen des Halbleiterkörpers, in dem der Halbleiterkörper bedingt durch das Herstellen der Gräben mit den darin angeordneten Kompensationszone Kanten aufweist.
  • 11 zeigt ein als Sperrschicht-FET (JET) ausgebildetes vertikales Halbleiterbauelement. Dieses Bauelement unterscheidet sich von den zuvor erläuterten MOSFET dadurch, dass die Gateelektrode 23 eine in der Driftzone 11 angeordnete, komplementär zu der Driftzone 11 dotierte Sperrschichtzone, die mit der Driftzone 11 einen pn-Übergang bildet, kontaktiert. Die Sourceelektrode 21 des Bauelements kontaktiert einen bis an die Vorderseite reichenden Abschnitt der Driftzone 11, der dort die Sourcezone 13 bildet. Zwei in lateraler Richtung beabstandet zueinander angeordnete Sperrschichtzonen 12 dienen bei diesem Bauelement dazu, bei geeigneter Ansteuerung, einen leitenden Kanal der Driftzone 11 in Richtung der Vorderseite 101 abzuschnüren, um dadurch das Bauelement zu sperren.
  • Die Kompensationszone 30 ist bei diesem Bauelement durch eine Elektrodenschicht 26 kontaktiert, die durch eine Isolationsschicht 27 gegenüber der Driftzone 11 und der Gateelektrode 23 isoliert ist und die auf Sourcepotential, d. h. dem Potential der Sourceelektrode 21 liegt. Alternativ kann diese Elektrodenschicht 26 auch an die Gateelektrode 23 angeschlossen sein.
  • 12 zeigt ein erfindungsgemäßes Leistungshalbleiterbauelement, das als lateraler Leistungstransistor ausgebildet ist. Die Sourcezone 13 und die Drainzone 14 sind bei diesem Bauelement in einer lateralen Richtung des Halbleiterkörpers 100 beabstandet zueinander angeordnet. Entsprechend erstreckt sich die Driftzone 11 bei diesem Bauelement in lateraler Richtung des Halbleiterkörpers 100. Die Sourcezone 13 ist in die Bodyzone 12 eingebettet, die dadurch die Sourcezone 13 von der Driftzone 11 trennt. Die Gateelektrode 23, die einen Inversionskanal in der Bodyzone 12 zwischen der Sourcezone 13 und der Driftzone 11 steuert, ist bei dem Bauelement gemäß 12 oberhalb der Vorderseite 101 des Halbleiterkörpers angeordnet und durch das Gatedielektrikum 24 gegenüber dem Halbleiterkörper 100 isoliert.
  • Der Schichtstapel der Kompensationszone 30 mit wenigstens zwei Schicht 31–33, deren Dielektrizitätskonstanten unterschiedliche Temperaturabhängigkeiten aufweisen, ist bei diesem Bauelement ebenfalls oberhalb der Vorderseite 101 des Halbleiterkörpers angeordnet, wobei die einzelnen Schichten 31–33 in vertikaler Richtung des Halbleiterkörpers 100 benachbart zueinander angeordnet sind.
  • 13 zeigt ein weiteres Realisierungsbeispiel eines erfindungsgemäßen lateralen Leistungstransistors. Bei diesem Bauelement sind mehrere Gräben mit darin angeordneten Kompensationszonen 30 vorhanden, wobei sich diese Gräben in einer lateralen Richtung des Halbleiterkörpers 100 benachbart zu der Driftzone 11 erstrecken. Die Bodyzone 12 und die Drainzone 14 erstrecken sich bei diesem Bauelement in einer weiteren lateralen Richtung des Halbleiterkörpers, die senkrecht zu der Längsrichtung der Gräben mit den darin angeordneten Kompensationszonen 30 verläuft. Die Gateelektrode 23 ist oberhalb des Halbleiterkörpers angeordnet und erstreckt sich in der Erstreckungsrichtung der Gräben mit den darin angeordneten Kompensationszone 30 von der Sourcezone 13 über die Bodyzone 12 bis zur Driftzone 11. 13A zeigt einen solchen Leistungs-MOSFET ausschnittweise in Draufsicht.
  • 13B zeigt einen Querschnitt durch die Driftzone mit der darin angeordneten Kompensationszone. 13C zeigt einen Querschnitt durch die Bodyzone mit der darin angeordneten Sourcezone und der die Bodyzone 12 und die Sourcezone 13 kontaktierenden Sourceelektrode.
  • Alternativ zu der in 13 dargestellten streifenförmigen Realisierung der Kompensationszone 30 besteht auch die Möglichkeit, in der Driftzone zylinderförmige Aussparungen vorzusehen, an deren Seitenwänden die Kompensationszone aufgebracht sind. Eine Kontaktierung dieser Kompensationszonen kann über hochdotierte, beispielsweise im Bereich der Vorderseite des Halbleiterkörpers angeordnete Diffusionsgebiete erfolgen.
  • Die zuvor erläuterte hochdielektrische Kompensationszone mit einem räumlich variierenden Temperaturverhalten der Dielektrizitätskonstante kann darüber hinaus auch in IGBTs angewendet werden. Ein solcher IGBT wird erhalten, indem bei dem zuvor erläuterten Leistungs-MOSFET die Drainzone 14 komplementär zu der Driftzone 11 dotiert wird. Diese Drainzone wird bei einem IGBT auch als p-Emitter oder Anodenzone bezeichnet.
  • Die zuvor erläuterte Kompensationszone mit räumlich veränderlichem Temperaturverhalten kann darüber hinaus auch in Bipolardioden eingesetzt werden.
  • Abhängig von der Temperaturbeständigkeit bzw. Temperaturempfindlichkeit der verwendeten hochdielektrischen Materialien besteht die Möglichkeit, die Kompensationszone 30 erst nach Abschluss der Verfahrensprozesse zur Herstellung der einzelnen Bauelementzonen zu realisieren. Dies wird nachfolgend für den Leistungs-MOSFET gemäß 1A erläutert.
  • 14 zeigt den Leistungs-MOSFET im Querschnitt nach Abschluss der zur Herstellung der Bodyzone 12, der Sourcezone 13, des Gatedielektrikums 24 und der Gateelektrode 23 durchgeführten Verfahrensschritte. Diese Verfahrensschritte können herkömmliche DMOS-Prozesse umfassen, bei denen die Sourcezone 13 und die Bodyzone 12 unter Verwendung der Aussparungen aufweisenden Gateelektrode 23 als Maske hergestellt werden. Im Bereich der Aussparung dieser Gateelektrode 21 wird anschließend eine Aussparung geätzt, die beispielsweise langgestreckt grabenförmig oder zylinderförmig ausgebildet sein kann, und die bis an die Drainzone 14 reicht. An den Seitenwänden dieser Aussparung wird anschließend, beispielsweise mittels eines CSD-Verfahrens, die Kompensationszone 30 hergestellt, indem einzelne Schichten hochdielektrischer Materialien abgeschieden werden, die sich in der Temperaturabhängigkeit ihrer jeweiligen Dielektrizitätskonstanten unterscheiden. Diese Schichten können beispielsweise BST-Schichten, die sich jeweils in ihrer Stöchometrie, d. h. hinsichtlich ihres Anteils an Barium und Strontium unterscheiden, und die somit unterschiedliche Temperaturabhängigkeiten der Dielektrizitätskonstanten aufweisen. Gegebenenfalls kann der Graben anschließend mit einem Füllmaterial (41 in 1A) aufgefüllt werden. Das Bauelement ist nach Abschluss dieser Verfahrensschritte in 14C dargestellt.
  • Anschließend wird das hochdielektrische Material und gegebenenfalls das Füllmaterial bis unter die Vorderseite 101 des Halbleiterkörpers 100 zurückgeätzt, um dadurch an den Seitenwänden des Grabens die Sourcezone 13 und die Bodyzone 12 freizulegen. Abschließend wird die Sourceelektrode 21 hergestellt, die an den Seitenwänden des Grabens die Sourcezone 13 und die Bodyzone 12 kontaktiert. 1 zeigt das Bauelement nach Abschluss dieser Verfahrensschritte.
  • Bezug nehmend auf die 15A bis 15C besteht alternativ auch die Möglichkeit, die Sourceelektrode 21 noch vor Herstellung der Kompensationszone 30 herzustellen, den Graben für die Abscheidung der Kompensationszone 30 dann jedoch über die Rückseite 102 justiert auf die Position der Sourceelektrode 21 über die Rückseite 102 in den Halbleiterkörper 100 zu ätzen und anschließend die Schichten der Kompensationszone 30 an den Seitenwänden der Aussparung abzuscheiden.
  • Bei hochdielektrischen Materialien, die den Temperaturen, die bei Herstellung der Bauelementzonen des Leistungs-MOSFET angewendet werden, standhalten, besteht selbstverständlich auch die Möglichkeit, die Kompensationszone vor oder zusammen mit den Prozessen zur Herstellung der einzelnen Bauelementzonen herzustellen.
  • Bezugszeichenliste
    • 11
    Driftzone
    12
    Bodyzone
    13
    Sourcezone
    15
    komplementär zu der Driftzone dotierte Kompensationszone
    21
    Sourceelektrode
    22
    Drainelektrode
    23
    Gateelektrode
    24
    Gatedielektrikum
    26
    Elektrodenschicht
    30
    Kompensationszone
    31–33
    Schichten der Kompensationszone
    41
    Füllmaterial
    51
    Schottky-Kontakt
    25, 27
    Isolationsschichten
    52
    Schottky-Metall
    53
    komplementär zu der Driftzone dotierte Halbleiterzone
    100
    Halbleiterkörper
    101
    erste Seite, Vorderseite
    102
    zweite Seite, Rückseite
    103, 104
    Aussparungen, Gräben

Claims (19)

  1. Leistungshalbleiterbauelement, das aufweist: einen Halbleiterkörper (100) mit einer Driftzone (11) eines ersten Leitungstyps, einen Bauelementübergang zwischen der Driftzone (11) und einer weiteren Bauelementzone (12, 41), die derart ausgestaltet ist, dass sich bei Anlegen einer Sperrspannung an den Bauelementübergang eine Raumladungszone in einer ersten Richtung in der Driftzone (11) ausbildet, eine Kompensationszone (30), die in einer zweiten Richtung benachbart zu der Driftzone (11) angeordnet ist und die ein hochdielektrisches Material mit einer temperaturabhängigen Dielektrizitätskonstante aufweist, dessen Temperaturabhängigkeit in der zweiten Richtung variiert, wobei das hochdielektrische Material ein Verbundmaterial ist, dessen Zusammensetzung sich in der zweiten Richtung kontinuierlich ändert.
  2. Leistungshalbleiterbauelement nach Anspruch 1, bei dem das hochdielektrische Material eine perovskitische Keramik ist.
  3. Leistungshalbleiterbauelement nach Anspruch 1, bei dem die Kompensationszone (30) aus Ba1-xSrxTiO3 besteht, wobei der Anteil an Ba und Sr in der zweiten Richtung variiert.
  4. Leistungshalbleiterbauelement, das aufweist: einen Halbleiterkörper (100) mit einer Driftzone (11) eines ersten Leitungstyps, einen Bauelementübergang zwischen der Driftzone (11) und einer weiteren Bauelementzone (12, 41), die derart ausgestaltet ist, dass sich bei Anlegen einer Sperrspannung an den Bauelementübergang eine Raumladungszone in einer ersten Richtung in der Driftzone (11) ausbildet, eine Kompensationszone (30), die in einer zweiten Richtung benachbart zu der Driftzone (11) angeordnet ist, die ein hochdielektrisches Material mit einer temperaturabhängigen Dielektrizitätskonstante aufweist, dessen Temperaturabhängigkeit in der zweiten Richtung variiert und die wenigstens einen Schichtstapel mit drei Schichten (31, 32, 33) aufweist, die in der zweiten Richtung benachbart zueinander angeordnet sind und die jeweils aus hochdielektrischen Materialien bestehen, deren Dielektrizitätskonstanten unterschiedliche Temperaturabhängigkeiten aufweisen, wobei von den drei Schichten eine aus BaTiO3, eine aus Ba0,5Sr0,5TiO3 und eine aus SrTiO3 besteht.
  5. Leistungshalbleiterbauelement nach Anspruch 4, bei dem die Kompensationszone wenigstens zwei Schichtstapel aufweist.
  6. Leistungshalbleiterbauelement nach einem der vorangehenden Temperatur, bei dem die relative Dielektrizitätskonstante der Kompensationszone (30) innerhalb eines Temperaturbereiches zwischen 200 K und 450 K größer als 50 ist.
  7. Leistungshalbleiterbauelement Anspruch 8, bei dem die relative Dielektrizitätskonstante der Kompensationszone (30) innerhalb eines Temperaturbereiches zwischen 200 K und 450 K größer als 100 ist.
  8. Leistungshalbleiterbauelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem eine Dielektrikumsschicht zwischen der Kompensationszone (30) und der Driftzone (11) angeordnet ist.
  9. Leistungshalbleiterbauelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem eine komplementär zu der Driftzone (11) dotierte weitere Kompensationszone (15) in der Driftzone angeordnet ist.
  10. Leistungshalbleiterbauelement nach Anspruch 9, bei dem die weitere Kompensationszone (15) zwischen der hochdielektrischen Kompensationszone (30) und der Driftzone (11) angeordnet ist.
  11. Leistungshalbleiterbauelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, das als Leistungs-MOSFET ausgebildet ist, bei dem die weitere Bauelementzone eine komplementär zu der Driftzone (12) dotierte Bodyzone (12) ist und das folgende weitere Merkmale aufweist: eine Drainzone (14), die sich an die Driftzone (11) an einer der Bodyzone (12) abgewandten Seite anschließt, eine Sourcezone (13), die durch die Body-Zone (13) von der Driftzone (12) getrennt ist, eine Gateelektrode (23), die benachbart zu der Bodyzone (12) angeordnet ist und die mittels eines Gate-Dielektrikums (24) von der Bodyzone (12) isoliert ist.
  12. Leistungshalbleiterbauelement nach Anspruch 11, bei dem die Gateelektrode (23) und die Kompensationszone (30) in einem gemeinsamen Graben in der ersten Richtung benachbart zueinander angeordnet und durch eine Dielektrikumsschicht gegeneinander isoliert sind.
  13. Leistungshalbleiterbauelement nach Anspruch 11, bei dem die Gateelektrode (23) als planare Elektrode oberhalb einer ersten Seite (101) des Halbleiterkörpers angeordnet ist.
  14. Leistungshalbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 10 das als Leistungs-Schottky-Diode ausgebildet ist, bei dem die weitere Bauelementzone eine Schottky-Metall-Zone (41) ist und das eine Kathodenzone (14) aufweist, die sich an einer der Schottky-Metall-Zone (41) abgewandten Seite an die Driftzone (11) anschließt.
  15. Leistungshalbleiterbauelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, das als vertikales Bauelement ausgebildet ist, bei dem die Driftzone (11) und die weitere Bauelementzone in einer vertikalen Richtung des Halbleiterkörpers (100) benachbart zueinander angeordnet sind.
  16. Leistungshalbleiterbauelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, das als laterales Bauelement ausgebildet ist, bei dem die Driftzone (11) und die weitere Bauelementzone in einer lateralen Richtung des Halbleiterkörpers (100) benachbart zueinander angeordnet sind.
  17. Leistungshalbleiterbauelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem die Kompensationszone potentialmäßig an die weitere Bauelementzone gekoppelt ist.
  18. Verfahren zur Herstellung eines Leistungshalbleiterbauelements, das eine Driftzone (11) und eine benachbart zu der Driftzone (11) angeordnete Kompensationszone (30) aufweist, wobei die Herstellung der Kompensationszone das Abscheiden übereinander einer Schicht aus BaTiO3, einer Schicht aus Ba0,5Sr0,5TiO3 und einer Schicht aus SrTiO3 umfasst, so dass während des Abscheidens die Zusammensetzung des abgeschiedenen Materials derart variiert wird, dass ein Temperaturkoeffizient der relativen Dielektrizitätskonstante der Schicht in einer Abscheiderichtung variiert.
  19. Verfahren zur Herstellung eines Leistungshalbleiterbauelements, das eine Driftzone (11) und eine benachbart zu der Driftzone (11) angeordnete Kompensationszone (30) aufweist, wobei die Herstellung der Kompensationszone das Abscheiden einer Schicht aus Ba1-xSrxTiO3 umfasst, wobei während des Abscheidens der Anteil an Ba und Sr in einem zur Herstellung der Schicht abgeschiedenen Medium über der Zeit derart variiert wird, dass ein Temperaturkoeffizient der relativen Dielektrizitätskonstante der Schicht in einer Abscheiderichtung variiert.
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