New! View global litigation for patent families

DE102006009942A1 - Semiconductor component e.g. power transistor, has drift zone, and drift control zone made of semiconductor material and arranged adjacent to drift zone in body, where accumulation dielectric is arranged between zones - Google Patents

Semiconductor component e.g. power transistor, has drift zone, and drift control zone made of semiconductor material and arranged adjacent to drift zone in body, where accumulation dielectric is arranged between zones

Info

Publication number
DE102006009942A1
DE102006009942A1 DE200610009942 DE102006009942A DE102006009942A1 DE 102006009942 A1 DE102006009942 A1 DE 102006009942A1 DE 200610009942 DE200610009942 DE 200610009942 DE 102006009942 A DE102006009942 A DE 102006009942A DE 102006009942 A1 DE102006009942 A1 DE 102006009942A1
Authority
DE
Grant status
Application
Patent type
Prior art keywords
zone
drift
semiconductor
arranged
control
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
DE200610009942
Other languages
German (de)
Other versions
DE102006009942B4 (en )
Inventor
Franz Dr. Hirler
Anton Dr. Mauder
Frank Dr. Pfirsch
Hans-Joachim Dr. Schulze
Stefan Dr. Sedlmaier
Armin Willmeroth
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Infineon Technologies Austria AG
Original Assignee
Infineon Technologies Austria AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01BASIC ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H01L29/00Semiconductor devices adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/86Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable only by variation of the electric current supplied, or only the electric potential applied, to one or more of the electrodes carrying the current to be rectified, amplified, oscillated or switched
    • H01L29/861Diodes
    • H01L29/872Schottky diodes
    • HELECTRICITY
    • H01BASIC ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H01L29/00Semiconductor devices adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/02Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/06Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions
    • H01L29/0603Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions characterised by particular constructional design considerations, e.g. for preventing surface leakage, for controlling electric field concentration or for internal isolations regions
    • H01L29/0607Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions characterised by particular constructional design considerations, e.g. for preventing surface leakage, for controlling electric field concentration or for internal isolations regions for preventing surface leakage or controlling electric field concentration
    • H01L29/0611Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions characterised by particular constructional design considerations, e.g. for preventing surface leakage, for controlling electric field concentration or for internal isolations regions for preventing surface leakage or controlling electric field concentration for increasing or controlling the breakdown voltage of reverse biased devices
    • H01L29/0615Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions characterised by particular constructional design considerations, e.g. for preventing surface leakage, for controlling electric field concentration or for internal isolations regions for preventing surface leakage or controlling electric field concentration for increasing or controlling the breakdown voltage of reverse biased devices by the doping profile or the shape or the arrangement of the PN junction, or with supplementary regions, e.g. junction termination extension [JTE]
    • H01L29/063Reduced surface field [RESURF] pn-junction structures
    • H01L29/0634Multiple reduced surface field (multi-RESURF) structures, e.g. double RESURF, charge compensation, cool, superjunction (SJ), 3D-RESURF, composite buffer (CB) structures
    • HELECTRICITY
    • H01BASIC ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H01L29/00Semiconductor devices adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/02Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/06Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions
    • H01L29/0603Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions characterised by particular constructional design considerations, e.g. for preventing surface leakage, for controlling electric field concentration or for internal isolations regions
    • H01L29/0642Isolation within the component, i.e. internal isolation
    • H01L29/0649Dielectric regions, e.g. SiO2 regions, air gaps
    • H01L29/0653Dielectric regions, e.g. SiO2 regions, air gaps adjoining the input or output region of a field-effect device, e.g. the source or drain region
    • HELECTRICITY
    • H01BASIC ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H01L29/00Semiconductor devices adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/40Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/402Field plates
    • H01L29/407Recessed field plates, e.g. trench field plates, buried field plates
    • HELECTRICITY
    • H01BASIC ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H01L29/00Semiconductor devices adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66007Multistep manufacturing processes
    • H01L29/66075Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials
    • H01L29/66227Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials the devices being controllable only by the electric current supplied or the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched, e.g. three-terminal devices
    • H01L29/66409Unipolar field-effect transistors
    • H01L29/66477Unipolar field-effect transistors with an insulated gate, i.e. MISFET
    • H01L29/66674DMOS transistors, i.e. MISFETs with a channel accommodating body or base region adjoining a drain drift region
    • H01L29/66681Lateral DMOS transistors, i.e. LDMOS transistors
    • HELECTRICITY
    • H01BASIC ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H01L29/00Semiconductor devices adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/76Unipolar devices, e.g. field effect transistors
    • H01L29/772Field effect transistors
    • H01L29/78Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
    • H01L29/7801DMOS transistors, i.e. MISFETs with a channel accommodating body or base region adjoining a drain drift region
    • H01L29/7816Lateral DMOS transistors, i.e. LDMOS transistors
    • HELECTRICITY
    • H01BASIC ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H01L29/00Semiconductor devices adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/76Unipolar devices, e.g. field effect transistors
    • H01L29/772Field effect transistors
    • H01L29/78Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
    • H01L29/7801DMOS transistors, i.e. MISFETs with a channel accommodating body or base region adjoining a drain drift region
    • H01L29/7816Lateral DMOS transistors, i.e. LDMOS transistors
    • H01L29/7817Lateral DMOS transistors, i.e. LDMOS transistors structurally associated with at least one other device
    • HELECTRICITY
    • H01BASIC ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H01L29/00Semiconductor devices adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/76Unipolar devices, e.g. field effect transistors
    • H01L29/772Field effect transistors
    • H01L29/78Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
    • H01L29/7801DMOS transistors, i.e. MISFETs with a channel accommodating body or base region adjoining a drain drift region
    • H01L29/7816Lateral DMOS transistors, i.e. LDMOS transistors
    • H01L29/7817Lateral DMOS transistors, i.e. LDMOS transistors structurally associated with at least one other device
    • H01L29/7818Lateral DMOS transistors, i.e. LDMOS transistors structurally associated with at least one other device the other device being a pn-junction diode
    • HELECTRICITY
    • H01BASIC ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H01L29/00Semiconductor devices adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/76Unipolar devices, e.g. field effect transistors
    • H01L29/772Field effect transistors
    • H01L29/78Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
    • H01L29/7801DMOS transistors, i.e. MISFETs with a channel accommodating body or base region adjoining a drain drift region
    • H01L29/7816Lateral DMOS transistors, i.e. LDMOS transistors
    • H01L29/7824Lateral DMOS transistors, i.e. LDMOS transistors with a substrate comprising an insulating layer, e.g. SOI-LDMOS transistors
    • HELECTRICITY
    • H01BASIC ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H01L29/00Semiconductor devices adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/76Unipolar devices, e.g. field effect transistors
    • H01L29/772Field effect transistors
    • H01L29/78Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
    • H01L29/7801DMOS transistors, i.e. MISFETs with a channel accommodating body or base region adjoining a drain drift region
    • H01L29/7816Lateral DMOS transistors, i.e. LDMOS transistors
    • H01L29/7825Lateral DMOS transistors, i.e. LDMOS transistors with trench gate electrode
    • HELECTRICITY
    • H01BASIC ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H01L29/00Semiconductor devices adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/02Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/06Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions
    • H01L29/0603Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions characterised by particular constructional design considerations, e.g. for preventing surface leakage, for controlling electric field concentration or for internal isolations regions
    • H01L29/0607Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions characterised by particular constructional design considerations, e.g. for preventing surface leakage, for controlling electric field concentration or for internal isolations regions for preventing surface leakage or controlling electric field concentration
    • H01L29/0611Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions characterised by particular constructional design considerations, e.g. for preventing surface leakage, for controlling electric field concentration or for internal isolations regions for preventing surface leakage or controlling electric field concentration for increasing or controlling the breakdown voltage of reverse biased devices
    • H01L29/0615Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions characterised by particular constructional design considerations, e.g. for preventing surface leakage, for controlling electric field concentration or for internal isolations regions for preventing surface leakage or controlling electric field concentration for increasing or controlling the breakdown voltage of reverse biased devices by the doping profile or the shape or the arrangement of the PN junction, or with supplementary regions, e.g. junction termination extension [JTE]
    • HELECTRICITY
    • H01BASIC ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H01L29/00Semiconductor devices adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/02Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/06Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions
    • H01L29/0603Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions characterised by particular constructional design considerations, e.g. for preventing surface leakage, for controlling electric field concentration or for internal isolations regions
    • H01L29/0607Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions characterised by particular constructional design considerations, e.g. for preventing surface leakage, for controlling electric field concentration or for internal isolations regions for preventing surface leakage or controlling electric field concentration
    • H01L29/0611Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions characterised by particular constructional design considerations, e.g. for preventing surface leakage, for controlling electric field concentration or for internal isolations regions for preventing surface leakage or controlling electric field concentration for increasing or controlling the breakdown voltage of reverse biased devices
    • H01L29/0615Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions characterised by particular constructional design considerations, e.g. for preventing surface leakage, for controlling electric field concentration or for internal isolations regions for preventing surface leakage or controlling electric field concentration for increasing or controlling the breakdown voltage of reverse biased devices by the doping profile or the shape or the arrangement of the PN junction, or with supplementary regions, e.g. junction termination extension [JTE]
    • H01L29/0619Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions characterised by particular constructional design considerations, e.g. for preventing surface leakage, for controlling electric field concentration or for internal isolations regions for preventing surface leakage or controlling electric field concentration for increasing or controlling the breakdown voltage of reverse biased devices by the doping profile or the shape or the arrangement of the PN junction, or with supplementary regions, e.g. junction termination extension [JTE] with a supplementary region doped oppositely to or in rectifying contact with the semiconductor containing or contacting region, e.g. guard rings with PN or Schottky junction
    • H01L29/0623Buried supplementary region, e.g. buried guard ring
    • HELECTRICITY
    • H01BASIC ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H01L29/00Semiconductor devices adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/02Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/06Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions
    • H01L29/0684Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions characterised by the shape, relative sizes or dispositions of the semiconductor regions or junctions between the regions
    • H01L29/0692Surface layout
    • H01L29/0696Surface layout of cellular field-effect devices, e.g. multicellular DMOS transistors or IGBTs

Abstract

Component has a semiconductor body and a drift zone (2) having a conductivity type in the body. A drift control zone (3) is made of a semiconductor material and is arranged adjacent to the drift zone in the body. An accumulation dielectric is arranged between the zones. The control zone has a semiconductor section that is doped in such a manner that the section is smoothed in a direction perpendicular to the dielectric. An independent claim is also included for: a power transistor comprising a drift zone and a drift control zone.

Description

  • [0001]
    Die Erfindung betrifft ein laterales Halbleiterbauelement, insbesondere ein Leistungshalbleiterbauelement, mit niedrigem Einschaltwiderstand. The invention relates to a lateral semiconductor device, in particular a power semiconductor device with low on-resistance.
  • [0002]
    Ein wesentliches Ziel bei der Entwicklung von Leistungshalbleiterbauelementen besteht darin, möglichst hochsperrende Bauelemente zu erhalten, die dennoch einen niedrigen Einschaltwiderstand haben und die gleichzeitig möglichst geringe Schaltverluste aufweisen. A key objective in the development of power semiconductor devices is to obtain a high blocking possible components that still have a low on-resistance and have the same lowest possible switching losses.
  • [0003]
    Eine Möglichkeit, den Einschaltwiderstand eines Leistungshalbleiterbauelements bei einer gegebenen Sperrfähigkeit zu reduzieren, ist die Verwendung des Kompensationsprinzips, das beispielsweise in One way to reduce the on-resistance of a power semiconductor component at a given blocking ability, is the use of the compensation principle, for example, in US 4,754,310 US 4,754,310 (Coe), (Coe) US 5,216,275 A1 US 5,216,275 A1 (Chen), (Chen) US 5,438,215 US 5,438,215 (Tihanyi) oder (Tihanyi) or DE 43 09 764 C2 DE 43 09 764 C2 (Tihanyi) beschrieben ist. (Tihanyi) is described. Das Kompensationsprinzip besteht darin, in der Driftzone eines Leistungshalbleiterbauelements komplementär zueinander dotierte Halbleiterzonen vorzusehen, die sich im Sperrfall gegenseitig an Ladungsträgern ausräumen. The compensation principle is to provide complementary to each other doped semiconductor zones in the drift region of a power semiconductor device which overcome in the lock case at each other carriers. Das Kompensationsprinzip stößt allerdings bei einer zunehmenden Verkleinerung der Strukturbreiten an seine Grenzen, da für ein ordnungsgemäßes Funktionieren eine Mindestbreite der Driftzone in einer Richtung quer zur Stromflussrichtung erforderlich ist. However, the compensation principle abuts with an increasing reduction in the structural widths to its limits, since a minimum width of the drift region in a direction transverse to the direction of current flow necessary for a proper functioning.
  • [0004]
    Der Einschaltwiderstand eines Leistungshalbleiterbauelements kann auch dadurch reduziert werden, dass eine höhere Dotierung der Driftzone vorgesehen wird und dass benachbart zu der Driftstrecke des Bauelements eine Feldelektrode angeordnet wird, die bei sperrend angesteuertem Bauelement eine Gegenladung zu der in der Driftzone vorhandenen, aus der Dotierung resultierenden Ladung bereitstellt. The on-resistance of a power semiconductor device can also be reduced so that a higher doping of the drift region is provided and that adjacent to a field electrode is placed on the drift region of the device having a counter charge resulting when the component to be present in the drift zone from the doping charge provides. Diese Gegenladung kompen siert Ladungsträger der Driftzone, so dass bei einer gegebenen Sperrspannung eine höhere Dotierung der Driftzone, und damit ein niedrigerer Einschaltwiderstand, oder bei einer gegebenen Dotierung eine höhere Sperrspannung möglich ist. compen this counter charge Siert charge carrier drift zone so that at a given reverse voltage, a higher doping of the drift region, and thus a lower on-resistance, or, for a given doping a higher blocking voltage is possible. Derartige Bauelemente sind beispielsweise in Such devices are, for example, in US 4,903,189 US 4,903,189 (Ngo), (Ngo) US 4,941,026 US 4,941,026 (Temple), (Temple), US 6,555,873 B2 US 6,555,873 B2 (Disney), (Disney) US 6,717,230 US 6,717,230 B2 (Kocon), B2 (Kocon) US 6,853,033 B2 US 6,853,033 B2 (Liang) beschrieben. (Liang) described. Problematisch sind hierbei die unter Umständen hohen Spannungen, die bei sperrendem Bauelement über der Isolationsschicht zwischen der Driftzone und der Feldelektrode auftreten können, so dass diese Isolationsschicht entsprechend dick sein muss, um eine ausreichende Spannungsfestigkeit zu besitzen. The problem here are the high may voltages that can occur with component in the off over the insulating layer between the drift region and the field electrode so that this insulation layer has to be correspondingly thick to have sufficient dielectric strength. Dies beeinträchtigt allerdings das Akkumulationsverhalten. However, this affects the accumulation behavior.
  • [0005]
    Die The EP 1 073 123 A2 EP 1073123 A2 (Yasuhara) beschreibt einen lateralen Leistungs-MOSFET, der mehrere in einer Driftzone des Bauelements angeordnete Hilfselektroden aufweist, die durch ein Dielektrikum gegenüber der Driftzone isoliert sind. (Yasuhara) describes a lateral power MOSFET comprising a plurality arranged in a drift zone of the component auxiliary electrodes, which are insulated by a dielectric over the drift zone. Diese Hilfselektroden bestehen aus einem halbisolierenden Polysilizium (SIPOS), einem Widerstandsmaterial, und sind zwischen einen Source- und einen Drainanschluss des Bauelements geschaltet. These auxiliary electrodes are made of a semi-insulating polysilicon (SIPOS), a resistive material, and are connected between a source and a drain terminal of the device. Die Hilfselektroden bewirken die Ausbildung einer Verarmungszone (depletion layer) in der Driftzone bei sperrend angesteuertem Bauelement. The auxiliary electrodes cause the formation of a depletion region (depletion layer) in the drift region when the component.
  • [0006]
    Die The GB 2 089 118 A GB 2089118 A beschreibt einen Leistungs-MOSFET, der eine Widerstandsschicht aufweist, die sich entlang der Driftzone zwischen einer Gateelektrode und einer Drainelektrode erstreckt und die ein elektrisches Feld in der Driftzone mit dem Ziel einer Erhöhung der Spannungsfestigkeit "auf spreizt". describes a power MOSFET which has a resistive layer extending along the drift region between a gate electrode and a drain electrode, and the "spread to" an electric field in the drift region with the aim of increasing the voltage strength.
  • [0007]
    Die The US 5,844,272 US 5,844,272 (Söderbärg) beschreibt einen lateralen Hochfrequenztransistor mit einer in lateraler Richtung eines Halbleiterkörpers verlaufenden Driftzone und mit einer oberhalb des Halbleiterkörpers benachbart zu der Driftzone angeordneten weiteren Halbleiterzone, die durch eine Isolationsschicht gegenüber der Driftzone isoliert ist. (Söderbärg) describes a lateral high-frequency transistor having a plane extending in the lateral direction of a semiconductor body drift zone and with an adjacently above the semiconductor body, arranged to the drift zone further semiconductor zone which is isolated by an insulating layer over the drift zone. Diese weitere Halbleiterzone ist über eine Diode an die Drainzone angeschlossen und bewirkt bei leitend angesteuertem Bauelement die Ausbildung eines Akkumulationskanals in der Driftzone entlang der Isolationsschicht. This further semiconductor zone is connected to the drain region via a diode and causes when the component is the formation of an accumulation channel in the drift region along the insulation layer.
  • [0008]
    Die US 2003/0073287 A1 (Kocon) schlägt vor, entlang der Driftstrecke mehrere Feldelektroden, die auf unterschiedlichem Potential liegen, vorzusehen. The US 2003/0073287 A1 (Kocon) proposes along the drift path provide several field electrodes, which are at different potentials. Dies ist allerdings sehr aufwendig in der Realisierung. However, this is very complicated to implement.
  • [0009]
    Bei einem IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) wird der Einschaltwiderstand durch die Überschwemmung der Driftstrecke mittels zusätzlicher Injektion eines zweiten Ladungsträgertyps abgesenkt. In an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor), the on is lowered by the flooding of the drift path by means of additional injection of a second charge carrier type. Hierdurch ergeben sich jedoch deutlich erhöhte Schaltverluste, da diese zusätzlichen Ladungsträger beim Abschalten des Bauelements wieder entfernt werden müssen. However, this result considerably increased switching losses, since these additional charge carriers must be removed again when switching off the device.
  • [0010]
    Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein laterales Leistungshalbleiterbauelement, mit einer Driftstrecke bereitzustellen, das einen niedrigen Einschaltwiderstand aufweist und das platzsparend realisierbar ist. The object of the present invention is to provide a lateral power semiconductor device to provide a drift path, which has a low on-resistance and which is space-saving realized.
  • [0011]
    Dieses Ziel wird durch ein laterales Leistungshalbleiterbauelement nach Anspruch 1 gelöst. This object is achieved by a lateral power semiconductor device according to Claim. 1 Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Advantageous embodiments of the invention are subject of the subclaims.
  • [0012]
    Das erfindungsgemäße Leistungshalbleiterbauelement umfasst einen Halbleiterkörper mit einer ersten Seite und einer der ersten Seite gegenüberliegenden zweiten Seite. The power semiconductor device according to the invention comprises a semiconductor body having a first side and a second side opposite the first side. In diesem Halbleiterkörper sind eine erste Bauelementzone und eine zweite Bauelementzone in einer ersten lateralen Richtung des Halbleiterkörpers beabstandet zueinander angeordnet, und zwischen der ersten und zweiten Bauelementzone ist eine Driftzone angeordnet. In this semiconductor body, a first device region and a second device region in a first lateral direction of the semiconductor body are arranged spaced from each other, and between the first and second device region, a drift region is arranged.
  • [0013]
    Das Bauelement weist außerdem eine Driftsteuerzone aus einem dotierten oder undotierten bzw. intrinsisch dotierten Halb leitermaterial auf, die in dem Halbleiterkörper angeordnet ist und die an die zweite Bauelementzone gekoppelt ist, wobei ein Akkumulationsdielektrikum zwischen der Driftzone und der Driftsteuerzone angeordnet ist. The device further includes a drift control region of a doped or undoped or intrinsically doped semi-to-conductor material, which is arranged in the semiconductor body and which is coupled to the second device region, wherein an accumulation dielectric between the drift region and the drift control region is arranged.
  • [0014]
    Die Dotierung der Driftsteuerzone des Leistungshalbleiterbauelements ist so gewählt, dass ein Quotient aus der Netto-Dotierstoffladung der Driftsteuerzone in einem an das Akkumulationsdielektrikum angrenzenden Bereich und aus der Fläche des Akkumulationsdielektrikums kleiner ist als die Durchbruchsladung des Halbleitermaterials der Driftsteuerzone. The doping of the drift control region of the power semiconductor device is chosen such that a quotient of the net dopant charge of the drift control zone in an area adjacent to the accumulation region and from the area of ​​Akkumulationsdielektrikums is smaller than the breakdown charge of the semiconductor material of the drift control zone. Die Driftsteuerzone dient bei leitend angesteuertem Bauelement zur Steuerung eines Akkumulationskanals, dh eines Bereiches mit lokal stark erhöhter Ladungsträgerdichte, in der Driftzone entlang des Akkumulationsdielektrikums. The drift control region is used when the component for controlling an accumulation channel, that is, a region with locally greatly increased carrier density in the drift region along the Akkumulationsdielektrikums. zur Ausbildung dieses Kanals ist eine Potentialdifferenz zwischen der Driftsteuerzone und der Driftzone erforderlich. for the formation of this channel is a potential difference between the drift control region and the drift region is required. Die Art der Ladungsträger, also Elektronen oder Löcher, die sich entlang des Akkumulationsdielektrikums akkumulieren, ist dabei von der Polung der Potentialdifferenz nicht jedoch von der Grunddotierung der Driftzone, die auch als undotierte bzw. intrinsisch dotierte Zone realisiert sein kann, abhängig. The type of charge carriers, that is electrons or holes, that accumulate along the Akkumulationsdielektrikums, however, is not dependent on the polarity of the potential difference of the basic doping of the drift region, which may be realized as undoped or intrinsically doped region.
  • [0015]
    Das Vorhandensein eines solchen Akkumulationskanals führt zu einer erheblichen Reduktion des Einschaltwiderstandes des Leistungshalbleiterbauelements im Vergleich zu Bauelementen, die keine solche Driftsteuerzone aufweisen. The presence of such accumulation channel leads to a considerable reduction of the on resistance of the power semiconductor device in comparison with devices having no such drift control zone. Bei gleichem Einschaltwiderstand kann die Grunddotierung der Driftzone des erfindungsgemäßen Bauelements im Vergleich zur Grunddotierung der Driftzone herkömmlicher Bauelemente reduziert werden, woraus eine höhere Spannungsfestigkeit des erfindungsgemäßen Bauelements im Vergleich zu herkömmlichen Bauelementen resultiert. At the same on-the basic doping of the drift region of the device according to the invention can be reduced in comparison to the basic doping of the drift zone of conventional devices, resulting in a higher dielectric strength of the device according to the invention results in comparison to conventional devices.
  • [0016]
    Die Driftzone ist über das Akkumulationsdielektrikum kapazitiv mit der Driftsteuerzone gekoppelt, wodurch die Ausbildung des Akkumulationskanals bei leitend angesteuertem Bauelement möglich wird. The drift zone is coupled via the accumulation capacitively with the drift control zone whereby the formation of the accumulation channel when the component is possible. Diese kapazitive Kopplung und die Einhaltung der oben angegebenen Dotierungsbedingung für die Driftsteuerzone führen dazu, dass sich bei sperrendem Bauelement, also dann, wenn sich eine Raumladungszone in der Driftzone ausbreitet, in der Driftsteuerzone ebenfalls eine Raumladungszone ausbreitet. This capacitive coupling and compliance with the above doping condition for the drift control zone result that, in the drift control zone also spreads a space charge region in component in the off, so if a space charge zone propagates in the drift zone. Diese sich in der Driftsteuerzone ausbreitende Raumladungszone führt dazu, dass der Potentialverlauf in der Driftsteuerzone dem Potentialverlauf in der Driftzone folgt. This propagating in the drift control zone space charge region means that the potential profile follows the drift control region the potential profile in the drift region. Eine Potentialdifferenz bzw. eine elektrische Spannung zwischen der Driftzone und der Driftsteuerzone wird dadurch begrenzt. A potential difference and an electric voltage between the drift region and the drift control zone is limited thereby. Diese Spannungsbegrenzung ermöglicht die Verwendung eines dünnen Akkumulationsdielektrikums, was den Vorteil einer verbesserten kapazitiven Kopplung zwischen der Driftsteuerzone und der Driftzone mit sich bringt. This voltage limit allows the use of a thin Akkumulationsdielektrikums, which has the advantage of an improved capacitive coupling between the drift control region and the drift region with itself.
  • [0017]
    Die erste Bauelementzone bildet mit der Driftzone insbesondere einen Bauelementübergang, ausgehend von dem sich bei Anlegen einer Sperrspannung zwischen der Driftzone und der ersten Bauelementzone eine Raumladungszone in der Driftzone ausbreitet. The first device region forms with the drift region, in particular a component junction, starting from the spreading a space charge region in the drift region when a reverse voltage between the drift zone and the first device region.
  • [0018]
    Bei dem erfindungsgemäßen Halbleiterbauelement handelt es sich insbesondere um ein unipolares Leistungshalbleiterbauelement, wie beispielsweise einen Leistungs-MOSFET oder eine Leistungs-Schottky-Diode. In the inventive semiconductor component, in particular a unipolar power semiconductor component, such as a power MOSFET or a power Schottky diode. Eine aus einem dotierten oder undotierten Halbleitermaterial bestehende, durch ein Akkumulationsdielektrikum gegenüber einer Driftzone isolierte Driftsteuerzone, die die oben angegebene Dotierungsbedingung erfüllt, kann jedoch auch bei bipolaren Bauelementen, wie Dioden oder IGBTs, vorgesehen werden. A composition consisting of a doped or undoped semiconductor material, insulated by an accumulation dielectric over a drift zone drift control region which satisfies the above mentioned doping condition, but may also be provided in bipolar devices such as diodes or IGBTs.
  • [0019]
    Bei einem MOSFET, einem IGBT oder einer Diode ist der Bauelementübergang zwischen der ersten und zweiten Bauelementzone ein pn-Übergang. In a MOSFET, an IGBT or a diode of the component junction between the first and second device region is a pn junction. Die erste Bauelementzone bildet bei einem MOSFET oder IGBT dessen Bodyzone, bei einer Diode eine der p- oder n-Emitterzonen. The first device region forms one of the p-type or n-type emitter regions with a MOSFET or IGBT whose body zone, wherein a diode. Die zweite Bauelementzone bildet bei einem MOSFET dessen Drainzone, bei einem IGBT oder bei einer Diode die Emitterzone. The second device region forms the emitter region in a MOSFET having a drain zone, in an IGBT or a diode. Ohne Einschränkung wird nachfolgend der Begriff Driftzone für die zwischen der ersten und zweiten Bauelementzone angeordnete Zone des Halbleiterkörpers verwendet. Without limitation, the term is used for the drift zone arranged between the first and second device region zone of the semiconductor body below.
  • [0020]
    Bei einer Schottky-Diode ist der Bauelementübergang zwischen der ersten Bauelementzone und der Driftzone ein Schottky-Kontakt, und die erste Bauelementzone besteht aus einem Schottky-Metall. In a Schottky diode, the component junction between the first device region and the drift region is a Schottky contact, and the first device region is composed of a Schottky metal. Die erste Bauelementzone ist bei einer Schottky-Diode deren aus einem Schottky-Metall bestehende Anodenzone. The first device region whose composed of a Schottky metal anode zone at a Schottky diode.
  • [0021]
    Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand von Figuren erläutert. The present invention is explained below with reference to figures.
  • [0022]
    1 1 zeigt ein als MOSFET ausgebildetes erfindungsgemäßes laterales Leistungshalbleiterbauelement, das mehrere Driftsteuerzonen aufweist, die jeweils durch ein Akkumulationsdielektrikum gegenüber einer Driftzone isoliert sind, anhand verschiedener Schnittdarstellungen eines Halbleiterkörpers in dem bzw. auf dem das Bauelement integriert ist. is embodied as a MOSFET according to the invention lateral power semiconductor device having a plurality of drift control zones which are respectively insulated by an accumulation dielectric over a drift zone, in which or on which the component is integrated by means of various cross-sectional views of a semiconductor body.
  • [0023]
    2 2 zeigt ein als MOSFET ausgebildetes Leistungshalbleiterbauelement, bei dem Driftsteuerzonen abschnittsweise durch Tunneldielektrika von der Driftzone getrennt sind. is embodied as a MOSFET power semiconductor component, are sectionally separated in the drift control zones by tunnel dielectrics of the drift region.
  • [0024]
    3 3 zeigt in perspektivischer Schnittdarstellung einen auf einem SOI-Substrat basierenden lateralen Leistungs-MOSFET mit einer Driftzone und einer Driftsteuerzone. shows a perspective sectional view of a based on an SOI substrate lateral power MOSFET having a drift region and a drift control zone.
  • [0025]
    4 4 zeigt ein als MOSFET ausgebildete laterales Leistungshalbleiterbauelement, bei dem sich Driftsteuerzonen in einer lateralen Richtung über die gesam te Länge jeweils benachbarter Driftzonen erstrecken. shows a lateral MOSFET constructed as a power semiconductor component, in which drift control zones extend in a lateral direction across the GESAM te length of adjacent drift regions.
  • [0026]
    5 5 zeigt ein gegenüber dem Bauelement gemäß shows a relative to the component in accordance with 4 4 abgewandeltes Bauelement, bei dem eine Driftsteuerzone abschnittsweise benachbart zu einer Bodyzone des Leistungs-MOSFET angeordnet ist. modified component, in which a drift control region is partially disposed adjacent to a body region of the power MOSFET.
  • [0027]
    6 6 zeigt ein weiteres gegenüber dem Bauelement gemäß shows another relative to the component in accordance with 4 4 abgewandeltes Bauelement, bei der eine Gateelektrode als durchgehende streifenförmige Elektrode realisiert ist. modified component, in which a gate electrode is implemented as a continuous strip-like electrode.
  • [0028]
    7 7 zeigt ein gegenüber dem Bauelement gemäß shows a relative to the component in accordance with 4 4 abgewandeltes Bauelement, das auf Basis eines SOI-Substrates realisiert ist. modified component, which is realized on the basis of an SOI substrate.
  • [0029]
    8 8th zeigt ausschnittsweise ein als Leistungs-MOSFET realisiertes Bauelement, bei dem die Driftsteuerzone über eine erste Diode an eine Drainelektrode und über eine integrierte zweite Diode an eine Sourceelektrode gekoppelt ist. shows part of a realized as a power MOSFET device in which the drift control zone is coupled to a source electrode via a first diode to a drain electrode and an integrated second diode.
  • [0030]
    9 9 zeigt ausschnittsweise einen Leistungs-MOSFET, bei dem die Driftsteuerzone unmittelbar an die Drainelektrode und über eine Diode an die Sourceelektrode gekoppelt ist. shows part of a power MOSFET, in which the drift control zone is directly coupled to the drain electrode and through a diode to the source electrode.
  • [0031]
    10 10 zeigt ausschnittsweise einen Leistungs-MOSFET, bei dem eine Kapazität und eine integrierte Diode zwischen die Driftsteuerzone und die Sourceelektrode geschaltet sind. shows part of a power MOSFET in which a capacitor and an integrated diode between the drift control region and the source electrode are connected.
  • [0032]
    11 11 zeigt ein gegenüber dem Bauelement in shows a relative to the component in 10 10 abgewandeltes Bauelement mit externer Diode. modified device with an external diode.
  • [0033]
    12 12 zeigt ein gegenüber dem Bauelement in shows a relative to the component in 10 10 abgewandeltes Bauelement, bei dem eine weitere Diode zwischen die Driftsteuerzone und eine Gateelektrode geschaltet ist. modified component, in which a further diode is connected between the drift control region and a gate electrode is connected.
  • [0034]
    13 13 zeigt ein als MOSFET realisiertes laterales Leistungshalbleiterbauelement, bei dem eine Gateelektrode in einem Graben angeordnet ist und bei dem ein durch die Gateelektrode gesteuerter Inversionskanal in einer vertikalen Richtung verläuft. is realized as a MOSFET lateral power semiconductor device in which a gate electrode is disposed in a trench and in which a gate electrode controlled by the inversion channel extending in a vertical direction.
  • [0035]
    14 14 zeigt einen gegenüber dem MOSFET in shows a relative to the MOSFET in 13 13 abgewandelten Leistungs-MOSFET, bei dem ein durch die Gateelektrode gesteuerter Inversionskanal in einer lateralen Richtung verläuft. modified power MOSFET in which a gate electrode controlled by the inversion channel extending in a lateral direction.
  • [0036]
    15 15 zeigt einen lateralen Leistungs-MOSFET, der mehrere Gateelektrodenabschnitte aufweist, die in lateraler Richtung jeweils in Verlängerung einer Driftsteuerzone angeordnet sind. shows a lateral power MOSFET comprising a plurality of gate electrode portions which are arranged in the lateral direction in each case in the extension of a drift control zone.
  • [0037]
    16 16 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel eines auf einem SOI-Substrat basierenden lateralen Leistungs-MOSFET, dessen Bodyzone an ein Halbleitersubstrat angeschlossen ist. shows a first embodiment of a system based on an SOI substrate lateral power MOSFET whose body zone is connected to a semiconductor substrate.
  • [0038]
    17 17 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel eines auf einem SOI-Substrat basierenden lateralen Leistungs-MOSFET, dessen Bodyzone an ein Halbleitersubstrat angeschlossen ist. shows a second embodiment of a system based on an SOI substrate lateral power MOSFET whose body zone is connected to a semiconductor substrate.
  • [0039]
    18 18 veranschaulicht ein mögliches Verfahren zur Herstellung einer mittels eines Akkumulationsdielektrikums von einer Driftzone getrennten Driftsteuerzone. illustrates a possible method for producing a separate means of a Akkumulationsdielektrikums of a drift zone drift control zone.
  • [0040]
    19 19 zeigt in perspektivischer Darstellung ein als Schottky-Diode realisiertes laterales Leistungshalbleiterbauelement. shows a realized as a Schottky diode lateral power semiconductor device in a perspective view.
  • [0041]
    20 20 zeigt einen lateralen Leistungs-MOSFET mit einer parallel zu einer Vorderseite eines Halbleiterkörpers verlaufenden Driftsteuerzone und einer oberhalb der Vorderseite angeordneten Gateelektrode. shows a lateral power MOSFET with a plane extending parallel to a front side of a semiconductor body and a drift control region above the front side disposed gate electrode.
  • [0042]
    21 21 zeigt ein gegenüber dem Bauelement in shows a relative to the component in 20 20 abgewandeltes Bauelement, bei dem die Gateelektrode in einem Graben angeordnet ist. modified device in which the gate electrode is disposed in a trench.
  • [0043]
    22 22 zeigt ein gegenüber dem Bauelement in shows a relative to the component in 21 21 abgewandeltes Bauelement, bei dem die Gateelektrode mehrere Gateelektrodenabschnitte aufweist, die jeweils in Verlängerung einer Driftsteuerzone angeordnet sind. modified device in which the gate electrode has a plurality of gate electrode portions which are respectively disposed in extension of a drift control zone.
  • [0044]
    23 23 veranschaulicht ein Verfahren zur Herstellung eines Anschlusskontakts, der vergrabene Halbleiterzonen kontaktiert. illustrates a method for producing a terminal fitting, said semiconductor buried zones contacted.
  • [0045]
    24 24 zeigt ausschnittsweise eine Driftzone eines Leistungshalbleiterbauelements mit darin angeordneten streifenförmigen Driftsteuerzonen. shows part of a drift region of a power semiconductor device having disposed therein the strip-like drift control zones.
  • [0046]
    25 25 zeigt eine gegenüber der Anordnung in shows a comparison with the arrangement in 24 24 abgewandelte Anordnung. modified arrangement.
  • [0047]
    26 26 zeigt eine weitere gegenüber der Anordnung in another opposite shows the arrangement in 24 24 abgewandelte Anordnung. modified arrangement.
  • [0048]
    27 27 zeigt ausschnittsweise eine Driftsteuerzone eines Leistungshalbleiterbauelements mit darin angeordneten streifenförmigen Driftzonen. shows part of a drift control region of a power semiconductor device having disposed therein the strip-like drift zones.
  • [0049]
    28 28 zeigt ausschnittsweise eine Driftzone eines Leistungshalbleiterbauelements mit darin angeordneten balkenförmigen Driftsteuerzonen. shows part of a drift region of a power semiconductor device having arranged therein beamlike drift control zones.
  • [0050]
    29 29 zeigt ausschnittsweise eine Driftsteuerzone eines Leistungshalbleiterbauelements mit darin angeordneten balkenförmigen Driftzonen. shows part of a drift control region of a power semiconductor device having arranged therein beamlike drift zones.
  • [0051]
    30 30 zeigt ausschnittsweise eine Driftzone eines Leistungshalbleiterbauelements mit einer darin angeordneten Driftsteuerzone, die einen mäanderförmigen Umfang aufweist. shows part of a drift region of a power semiconductor device having disposed therein drift control zone having a meandering screen.
  • [0052]
    31 31 zeigt ausschnittsweise eine Driftsteuerzone eines Leistungshalbleiterbauelements mit einer darin angeordneten Driftzone, die einen mäanderförmigen Umfang aufweist. shows part of a drift control region of a power semiconductor device having a drift region therein which has a meander-shaped screen.
  • [0053]
    In den Figuren bezeichnen, sofern nicht anders angegeben, gleiche Bezugszeichen gleiche Bauelementbereiche mit gleicher Bedeutung. , Like reference numerals refer unless otherwise indicated in the figures, the same component regions with the same meaning.
  • [0054]
    Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Schnittdarstellungen eines Halbleiterkörpers The invention is described based on sectional views of a semiconductor body 100 100 erläutert, der eine erste Seite explained, a first side 101 101 , die nachfolgend als Vorderseite bezeichnet wird, und eine der ersten Seite gegenüberliegende zweite Seite Which is hereinafter referred to as the front side, and one of the first side opposing second side 102 102 , die nachfolgend als Rückseite bezeichnet wird, aufweist. Which is hereinafter referred to as the rear side, having. Eine vertikale Richtung v dieser Halbleiterkörper verläuft senkrecht zu der Vorder- und Rückseite A vertical direction v of the semiconductor body is perpendicular to the front and back 101 101 , . 102 102 zwischen diesen beiden Seiten between these two sides 101 101 , . 102 102 . , Laterale Richtung der Halbleiterkörper verlaufen jeweils parallel zu der Vorder- und Rückseite Lateral direction of the semiconductor body in each case run parallel to the front and back 101 101 , . 102 102 und damit senkrecht zu der vertikalen Richtung v. and v perpendicular to the vertical direction. Laterale Schnittebenen bezeichnen nachfolgend Schnittebenen parallel zu der Vorder- und Rückseite Lateral sectional planes denote below sectional planes parallel to the front and back 101 101 , . 102 102 , während vertikale Schnittebenen nachfolgend Schnittebenen senkrecht zu der Vorder- und Rückseite While vertical cutting planes following cutting planes perpendicular to the front and back 101 101 , . 102 102 bezeichnen. describe.
  • [0055]
    Als MOSFET ausgebildete Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Halbleiterbauelemente werden – ohne Beschränkung der Allgemeingültigkeit der Erfindung – nachfolgend anhand von n-Kanal-MOSFET (n-MOSFET) erläutert, die eine n-dotierte Driftzone formed as a MOSFET embodiments of the semiconductor devices according to the invention be - without limiting the generality of the invention - below with reference to the n-channel MOSFET (n-MOSFET) will be explained, an n-doped drift zone 11 11 , eine p-dotierte Bodyzone , A p-doped body region 12 12 und n-dotierte Source- und Drainzonen and n-doped source and drain regions 13 13 , . 14 14 aufweisen. respectively. Die Driftzone The drift region 11 11 eines n-Kanal-MOSFET kann allerdings auch undotiert bzw. intrinsisch dotiert sein. However, an n-channel MOSFET can also be doped undoped or intrinsic.
  • [0056]
    Die Erfindung ist selbstverständlich jedoch auch auf einen p-Kanal-MOSFET (p-MOSFET) anwendbar, wobei die nachfolgend für einen n-MOSFET erläuterten Bauelementzonen einschließlich des noch erläuterten Halbleitersubstrats But the invention is of course also applicable to a p-channel MOSFET (p-MOSFET) with the component zones hereinafter described for an n-MOSFET, including the still-explained semiconductor substrate 103 103 bei einem p-MOSFET komplementär zu dotieren sind. are to be doped with a p-MOSFET complementary.
  • [0057]
    Die The 1A 1A bis to 1D 1D zeigen ein als MOSFET ausgebildetes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen lateralen Leistungshalbleiterbauelements anhand verschiedener Querschnitte eines Halbleiterkörpers show an embodied as a MOSFET embodiment of a lateral power semiconductor device according to the invention with reference to various cross sections of a semiconductor body 100 100 , in dem Bauelementstrukturen des MOSFET integriert sind. Are integrated in the device structures of the MOSFET. 1A 1A zeigt den Halbleiterkörper shows the semiconductor body 100 100 in einer lateralen Schnittebene ZZ, die in a lateral section plane ZZ 1B 1B und and 1C 1C zeigen den Halbleiterkörper Show the semiconductor body 100 100 in unterschiedlichen vertikalen Schnittebenen AA, BB, deren laterale Position in in different vertical section planes AA, BB, whose lateral position in 1A 1A dargestellt ist. is shown. 1D 1D zeigt ausschnittsweise eine perspektivische Schnittdarstellung des Halbleiterkörpers shows part of a sectional perspective view of the semiconductor body 100 100 . ,
  • [0058]
    Der in in 1 1 dargestellte Leistungs-MOSFET weist eine Sourcezone illustrated power MOSFET has a source region 13 13 und eine Drainzone and a drain region 14 14 auf, die in einer ersten lateralen Richtung x des Halbleiterkörpers , which in a first lateral direction x of the semiconductor body 100 100 beabstandet zueinander angeordnet und die jeweils n-dotiert sind. spaced apart from one another and the n-doped respectively. An die Drainzone To the drain region 14 14 schließt sich eine Driftzone is followed by a drift zone 11 11 an, die in dem Beispiel vom gleichen Leitungstyp wie die Drainzone , which in the example of the same conductivity type as the drain region 14 14 ist, die jedoch schwächer als die Drainzone is, however, weaker than the drain region 14 14 dotiert ist, die allerdings auch undotiert sein kann. doped which, however, can also be undoped. Zwischen der Sourcezone Between the source zone 12 12 und der Driftzone and the drift region 11 11 ist eine komplementär zu der Sourcezone is complementary to the source region 13 13 und der Driftzone and the drift region 11 11 dotierte Bodyzone doped body zone 12 12 angeordnet, die mit der Driftzone arranged with the drift region 11 11 einen pn-Übergang bildet, ausgehend von dem sich bei sperrend angesteuertem Bauelement eine Raumladungszone (depletion zone, Verarmungszone) in der Driftzone forming a pn junction, starting from which a space charge zone when the component (depletion zone, the depletion zone) into the drift region 11 11 ausbreiten kann. can spread. Diese Bodyzone This Body Zone 12 12 ist ebenfalls in der ersten lateralen Richtung x beabstandet zu der Drainzone is also in the first lateral direction x at a distance from the drain region 14 14 angeordnet. arranged.
  • [0059]
    Zur Steuerung eines Inversionskanals For controlling an inversion channel 15 15 in der Bodyzone in the body zone 12 12 zwischen der Sourcezone between the source region 13 13 und der Driftzone and the drift region 11 11 ist eine Gateelektrode a gate electrode 21 21 vorhanden, die mittels eines Gatedielektrikums present, by means of a gate dielectric, 22 22 isoliert gegenüber dem Halbleiterkörper insulated from the semiconductor body 100 100 angeordnet ist. is arranged. Diese Gateelektrode This gate electrode 21 21 ist benachbart zu der Bodyzone is adjacent to the body zone 12 12 angeordnet und erstreckt sich von der Sourcezone and extends from the source region 13 13 bis zu der Driftzone up to the drift region 11 11 . , Bei Anlegen eines geeigneten Ansteuerpotentials an die Gateelektrode Upon application of a suitable driving potential to the gate electrode 21 21 bildet sich in der Bodyzone formed in the body zone 12 12 ein Inversionskanal entlang des Gatedielektrikums an inversion channel along the gate dielectric 22 22 zwischen der Sourcezone between the source region 13 13 und der Driftzone and the drift region 11 11 aus. out.
  • [0060]
    Die Gateelektrode The gate electrode 21 21 ist in dem dargestellten Beispiel oberhalb der Vorderseite is in the example shown above the front side 101 101 des Halbleiterkörpers of the semiconductor body 100 100 angeordnet, so dass der Inversionskanal arranged such that the inversion channel 15 15 in der Bodyzone in the body zone 12 12 in der ersten lateralen Richtung x entlang der Vorderseite in the first lateral direction x along the front 101 101 des Halbleiterkörpers of the semiconductor body 100 100 verläuft. runs. Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist diese Gateelektrode in der perspektivischen Darstellung in For clarity, this gate electrode is in the perspective view in 1D 1D nicht eingezeichnet. not shown.
  • [0061]
    Die Sourcezone The source zone 13 13 ist durch eine Sourceelektrode is characterized by a source electrode 31 31 und die Drainzone and the drain region 14 14 ist durch eine Drainelektrode is characterized by a drain electrode 32 32 kontaktiert, die in dem Beispiel jeweils oberhalb der Vorderseite angeordnet sind und deren Position bezogen auf die einzelnen Halbleiterzonen in contacted which are arranged in the example above each of the front and their position relative to the individual semiconductor zones in 1A 1A durch strichpunktierte Linien dargestellt ist. is shown by dash-dotted lines. Die Sourceelektrode The source electrode 31 31 kontaktiert dabei zusätzlich die Bodyzone additionally contacted the body zone 12 12 , um dadurch die Sourcezone To thereby form the source region 13 13 und die Bodyzone and the body zone 12 12 kurzzuschließen. short-circuit.
  • [0062]
    Die Sourcezone The source zone 13 13 , die Bodyzone , The body zone 12 12 und die Drainzone and the drain region 14 14 sind in dem Beispiel in einer eine n-Grunddotierung aufweisenden Halbleiterschicht in the example in an n-type basic doping having the semiconductor layer 104 104 angeordnet und erstrecken sich bezugnehmend auf arranged and extend to reference 1A 1A streifenförmig in einer senkrecht zu der ersten lateralen Richtung x verlaufenden zweiten lateralen Richtung y. strip-shaped in a direction perpendicular to the first lateral direction x extending second lateral direction y. Die Gateelektrode The gate electrode 21 21 und die Source- und Drainelektroden and the source and drain electrodes 31 31 , . 32 32 verlaufen ebenfalls streifenförmig in der zweiten lateralen Richtung y. also extend in strip form in the second lateral direction y.
  • [0063]
    Der Leistungs-MOSFET umfasst mehrere Driftsteuerzonen The power MOSFET comprising a plurality of drift control zones 41 41 aus einem dotierten oder undotierten Halbleitermaterial, die benachbart zu der Driftzone of a doped or undoped semiconductor material, adjacent to the drift region 11 11 in dem Halbleiterkörper in the semiconductor body 104 104 angeordnet sind und die durch eine erste Dielektrikumsschicht gegenüber der Driftzone are arranged, and by a first dielectric layer over the drift region 11 11 isoliert sind. are isolated. Der Bereich dieser Dielektrikumsschicht, der unmittelbar zwischen der Driftzone The scope of this dielectric layer, the immediately between the drift region 11 11 und der Driftsteuerzone and the drift control zone 41 41 angeordnet ist, wird nachfolgend als Akkumulationsdielektrikum is disposed, is hereinafter referred to as accumulation dielectric 51 51 bezeichnet. designated. Die Driftsteuerzonen The drift control zones 41 41 sind jeweils solche Zonen, die sich in einer Richtung senkrecht zur Fläche des Akkumulationsdielektrikums are each such zones, extending in a direction perpendicular to the surface of the Akkumulationsdielektrikums 51 51 an das Akkumulationsdielektrikum to the accumulation 51 51 anschließen und die somit in einer noch zu erläuternden Weise geeignet sind, einen Akkumulationskanal in der Driftzone Connecting and are therefore suitable in a manner to be explained, an accumulation channel in the drift region 11 11 zu steuern. to control.
  • [0064]
    Die Driftsteuerzonen The drift control zones 41 41 sind an die Drainzone are to the drain region 14 14 gekoppelt, was in dem dargestellten Beispiel dadurch erreicht wird, dass die Driftsteuerzonen coupled, which is achieved in the illustrated example, the fact that the drift control zones 41 41 über Anschlusszonen via connecting zones 42 42 , die vom gleichen Leitungstyp wie die Driftsteuerzonen That the same conductivity type as the drift control zones 41 41 , jedoch höher als diese dotiert sind, an die Drainelektrode But higher than they are doped to the drain electrode 32 32 angeschlossen sind. are connected. Die Anschlusszonen The connection zones 42 42 bewirken hierbei einen niederohmigen Anschlusskontakt zwischen den Driftsteuerzonen this effect a low-impedance connection contact between the drift control zones 41 41 und der Drainelektrode and the drain electrode 32 32 . ,
  • [0065]
    In noch zu erläuternder Weise können die Driftsteuerzonen In still to be explained, the drift control zones 41 41 jeweils über eine Diode an die Drainelektrode in each case via a diode to the drain electrode 32 32 angeschlossen sein. be connected. Diese Diode ist bei einem n-Kanal-MOSFET von der Drainelektrode This diode is in an n-channel MOSFET from the drain electrode 32 32 zu der Driftsteuerzone to the drift control zone 41 41 in Flussrichtung gepolt und kann bezugnehmend auf forward-biased and can access reference 1C 1C durch einen pn-Übergang zwischen der Driftsteuerzone by a pn junction between the drift control zone 41 41 und einer komplementär zu der Driftsteuerzone and a complementary to the drift control region 41 41 dotierten Anschlusszone doped connection zone 43 43 ge bildet sein. ge forms be. Die Drainelektrode The drain 32 32 kontaktiert hierbei die komplementär dotierte Anschlusszone in this case contacts the complementary doped connection zone 43 43 . , Optional kann die komplementär dotierte Anschlusszone Optionally, the complementary doped connection zone may 43 43 in einer in in an in 1C 1C dargestellten Weise in die Anschlusszone Manner shown in the connection zone 42 42 desselben Leitungstyps wie die Driftsteuerzone eingebettet sein, wobei der pn-Übergang in diesem Fall zwischen den beiden Anschlusszonen the same conductivity type may be embedded as the drift control zone, the pn-junction in this case, between the two connection zones 42 42 , . 43 43 gebildet ist. is formed.
  • [0066]
    Bei einer alternativen Ausführungsform ist die Driftsteuerzone In an alternative embodiment, the drift control zone is 41 41 vom gleichen Leitungstyp wie die Bodyzone the same conductivity type as the body zone 12 12 , aber niedriger als diese dotiert oder gar undotiert. but doped lower than this or even undoped.
  • [0067]
    Die Driftsteuerzonen The drift control zones 41 41 besitzen in dem Beispiel eine plattenförmige bzw. streifenförmige Geometrie und sind in der zweiten lateralen Richtung y beabstandet zueinander und jeweils benachbart zu Abschnitten der Driftzone have in the example, a plate-shaped or strip-shaped geometry and in the second lateral direction y spaced apart and each adjacent to portions of the drift region 11 11 angeordnet. arranged. In der zweiten lateralen Richtung ist hierbei eine Schichtstruktur bzw. Plattenstruktur vorhanden, in der sich Driftzonen In the second lateral direction, a layer structure or plate structure in this case is present, in which drift region 11 11 und Driftsteuerzonen and drift control zones 41 41 jeweils getrennt durch ein Akkumulationsdielektrikum abwechseln. each alternate separated by an accumulation dielectric.
  • [0068]
    In vertikaler Richtung v des Halbleiterkörpers V in the vertical direction of the semiconductor body 100 100 erstrecken sich die Driftsteuerzonen extending the drift control zones 14 14 ausgehend von der Vorderseite starting from the front 101 101 in den Halbleiterkörper in the semiconductor body 100 100 hinein, und reichen in dem dargestellten Beispiel bis an das Halbleitersubstrat in, and rich in the example shown, even to the semiconductor substrate 103 103 gegenüber dem sie durch eine weitere Isolationsschicht over which it by a further insulating layer 52 52 , beispielsweise eine Oxidschicht, isoliert sind. Such as an oxide layer, are isolated. Das Substrat the substrate 103 103 ist dabei von einem zum Leitfähigkeitstyp der Driftzone is the drift zone from one to the conductivity type 11 11 komplementären Leitfähigkeitstyp. complementary conductivity type. In der ersten lateralen Richtung x erstrecken sich die Driftsteuerzonen ausgehend von der Drainzone In the first lateral direction x, the drift control zones extend from the drain region 14 14 , an die sie elektrisch gekoppelt sind, in Richtung der Bodyzone To which they are electrically coupled, in the direction of the body zone 12 12 . , Die Driftsteuerzonen The drift control zones 41 41 können in der ersten lateralen Richtung x hierbei vor der Bodyzone may in the first lateral direction x in this case in front of the body zone 12 12 enden oder können sich in dieser Richtung bis in die Bodyzone end or can in this direction into the body zone 12 12 hinein erstrecken (nicht dargestellt). inside cover (not shown).
  • [0069]
    In noch näher zu erläuternder Weise dienen die Driftsteuerzonen In more detail to be explained, the drift control zones serve 14 14 bei leitend angesteuertem Bauelement zur Steuerung eines Akkumulationskanals in der Driftzone when the component for controlling an accumulation channel in the drift region 11 11 entlag des Akkumulationsdielektrikums entlag of Akkumulationsdielektrikums 51 51 . , Vorzugsweise sind die Driftsteuerzonen Preferably, the drift control zones 41 41 so ausgebildet, dass sie möglichst nahe bis an den Bereich heranreichen, in dem der durch die Gateelektrode so formed that they come close as possible to the area where the gate electrode through the 21 21 gesteuerte Inversionskanal controlled inversion channel 15 15 ( ( 1A 1A ) der Bodyzone ) Of the body zone 12 12 in die Driftzone into the drift zone 11 11 übergeht. passes. Dieser Inversionskanal This inversion channel 15 15 bildet sich bei dem Bauelement gemäß formed in accordance with the device 1 1 unterhalb der Vorderseite below the front 101 101 des Halbleiterkörpers of the semiconductor body 100 100 aus, die Driftsteuerzonen reichen daher in vertikaler Richtung v bis an die Vorderseite from, the drift control zones therefore rich in the vertical direction V to the front side 101 101 und in der ersten lateralen Richtung x annähernd bis an die Bodyzone and in the first lateral direction x approximately to the body zone 12 12 . ,
  • [0070]
    Der Inversionskanal The inversion channel 15 15 und ein sich entlang des Akkumulationsdielektrikums and along the Akkumulationsdielektrikums 51 51 einer Driftsteuerzone a drift control zone 41 41 in der Driftzone in the drift zone 11 11 ausbildende Akkumulationskanal, der in forming accumulation channel in 1A 1A mit dem Bezugszeichen by the reference numeral 16 16 bezeichnet ist, verlaufen jeweils um 90° gegeneinander verdreht. is designated, each extending 90 ° twisted against each other. Der Inversionskanal The inversion channel 15 15 breitet sich entlang der Vorderseite propagates along the front 101 101 des Halbleiterkörpers of the semiconductor body 100 100 aus, während sich die Akkumulationskanäle , while the accumulation channels 16 16 entlang der in vertikaler Richtung verlaufenden "Seitenwände" der Driftsteuerzonen along the extending in the vertical direction "side walls" of the drift control zones 41 41 an dem Akkumulationsdielektrikum in der Driftzone to the accumulation dielectric in the drift region 11 11 ausbilden. form.
  • [0071]
    Die Driftsteuerzonen The drift control zones 41 41 bestehen aus einem dotierten oder undotierten, vorzugsweise einkristallinen, Halbleitermaterial, das vom gleichen Leitungstyp wie die Dotierung der Driftzone consist of a doped or undoped, preferably monocrystalline semiconductor material of the same conductivity type as the doping of the drift region 11 11 oder von einem zu dieser Dotierung komplementären Leitungstyp sein kann. may be of a complementary conductivity type to the doping or the like. Die Driftsteuerzone The drift control zone 41 41 weist in der Richtung, in der die Driftsteuerzone has, in the direction in which the drift control zone 41 41 und die Driftzone and the drift region 11 11 parallel zueinander zwischen der Drainzone in parallel between the drain region 14 14 und der Bodyzone and the body zone 12 12 verlaufen – dh in run - that is, 1 1 in der ersten lateralen Richtung x – vorzugsweise denselben Dotierungsverlauf auf, wie der sich in dieser Richtung über denselben Bereich wie die Driftsteuerzone in the first lateral direction x - preferably of the same doping profile to as extending in this direction over the same range as the drift control zone 41 41 erstreckende Abschnitt der Driftzone extending portion of the drift region 11 11 . ,
  • [0072]
    Die Driftsteuerzonen The drift control zones 41 41 sind derart dotiert, dass für jede der Driftsteuerzonen are doped such that for each of the drift control zones 41 41 ein Quotient aus der Netto-Dotierstoffladung der Driftsteuerzone a quotient of the net dopant charge of the drift control zone 41 41 und aus der Fläche des des Akkumulationsdielektrikums and from the area of ​​the Akkumulationsdielektrikums 51 51 kleiner ist als die Durchbruchsladung des Halbleitermaterials der Driftsteuerzone is smaller than the breakdown charge of the semiconductor material of the drift control zone 41 41 . , Die Netto-Dotierstoffladung bezeichnet dabei das Integral der Netto-Dotierstoffkonzentration der Driftsteuerzone The net dopant charge designates the integral of the net dopant concentration of the drift control region 41 41 bezogen auf das Volumen der Driftsteuerzone based on the volume of the drift control zone 41 41 . ,
  • [0073]
    Für die Ermittlung dieses Quotienten ist dabei nur die Fläche des Akkumulationsdielektrikums it is for the determination of this ratio only the surface of Akkumulationsdielektrikums 51 51 heranzuziehen, die unmittelbar zwischen der Driftsteuerzone Recourse that directly between the drift control zone 41 41 und der Driftzone and the drift region 11 11 liegt, wobei für den in is, where, in the in 1 1 dargestellten Fall, bei dem eine Driftsteuerzone Case illustrated in which a drift control region 41 41 in der zweiten lateralen Richtung y von beiden Seiten – getrennt durch das Akkumulationsdielektrikum in the second lateral direction y by both sides - separated by the accumulation 51 51 – an die Driftzone - to the drift region 11 11 angrenzt, die Fläche des Akkumulationsdielektrikums adjacent, the surface of the Akkumulationsdielektrikums 51 51 auf beiden Seiten der Driftsteuerzone on both sides of the drift control zone 41 41 für die Ermittlung des Quotienten heranzuziehen ist. is to be applied for the determination of the quotient.
  • [0074]
    Zur weiteren Erläuterung sei nachfolgend eine der in For further explanation was below one in 1 1 dargestellten Driftsteuerzonen Drift control zones shown 41 41 betrachtet, die in der zweiten lateralen Richtung y nach zwei Seiten und in Richtung der Bodyzone considered that in the second lateral direction y on two sides and in the direction of the body zone 12 12 von der das Akkumulationsdielektrikum bildenden Dielektrikumsschicht from the accumulation forming dielectric layer 51 51 begrenzt sind. are limited. Zu Zwecken der Erläuterung sei nachfolgend außerdem der Spezialfall angenommen, dass die Driftsteuerzonen For purposes of explanation of the special case was subsequently also assumed that the drift control zones 41 41 jeweils homogen dotiert und vom gleichen Leitungstyp wie die Drainzone each homogeneously doped and of the same conductivity type as the drain region 14 14 sind und dass die Fläche eines Abschnitts and that the area of ​​a portion 54 54 der Dielektrikumsschicht the dielectric layer 51 51 , der die Driftsteuerzone That the drift control zone 41 41 in Richtung der Bodyzone in the direction of the body zone 12 12 begrenzt, klein ist im Vergleich zu "Seitenflächen" der Dielektrikumsschicht limited, small compared to "side surfaces" of the dielectric layer 51 51 , die die Driftsteuerzone , The drift control zone 41 41 in der zweiten lateralen Richtung y von der Driftzone in the second lateral direction y of the drift region 11 11 trennen. separate. Für diesen Spezialfall ist die zuvor angegebene Dotiervorschrift gleichbedeutend damit, dass das Integral der ionisierten Dotierstoffkonzentration der Driftsteuerzone For this special case, the previously mentioned Dotiervorschrift is equivalent to saying that the integral of the ionized dopant concentration of the drift control region 41 41 in einer Richtung r (die in dem Beispiel der zweiten lateralen Richtung y entspricht) senkrecht zu der Dielektrikumsschicht r in a direction (corresponding to the example in the second lateral direction y) perpendicular to the dielectric layer 51 51 und betrachtet über die gesamte Abmessung der Driftsteuerzone and viewed over the entire dimension of the drift control zone 41 41 kleiner ist als der zweifache Wert der Durchbruchsladung des Halbleitermaterials der Driftsteuerzone is less than twice the value of the breakdown charge of the semiconductor material of the drift control zone 41 41 . , Für Silizium als Halbleitermaterial beträgt diese Durchbruchsladung etwa 1,2·10 12 e/cm 2 , wobei e die Elementarladung bezeichnet. For silicon as the semiconductor material, these breakdown charge is about 1.2 x 10 12 e / cm 2, where e is the elementary charge.
  • [0075]
    Betrachtet man eine nicht näher dargestellte homogen dotierte Driftsteuerzone, an die sich nur an einer Seite eine Driftzone anschließt, die durch ein Akkumulationsdielektrikum von der Driftsteuerzone getrennt ist, so gilt für diese Driftsteuerzone, dass das Integral der Dotierstoffkonzentration in der Richtung senkrecht zu der Dielektrikumsschicht kleiner ist als der einfache Wert der Durchbruchsladung. Considering a non-illustrated homogeneously doped drift control region to which a drift zone connects only on one side, which is separated by an accumulation dielectric of the drift control zone, then for this drift control zone, that the integral of the dopant concentration in the direction of less perpendicular to the dielectric layer than the simple value of the breakdown charge.
  • [0076]
    Die Einhaltung der zuvor erläuterten Dotiervorschrift für die Driftsteuerzone Compliance with the Dotiervorschrift previously explained for the drift control region 41 41 bewirkt, dass sich in der Driftsteuerzone causes in the drift control zone 41 41 in Richtung der Dielektrikumsschicht in the direction of the dielectric layer 51 51 unabhängig von einem in der Driftzone independently of one in the drift region 11 11 vorhandenen elektrischen Potential ein elektrisches Feld aufbauen kann, dessen Feldstärke allerdings stets unter der Durchbruchsfeldstärke des Halbleitermaterials der Driftsteuerzone existing electric potential, an electric field can build up, the field strength, however, always lower than the breakdown field strength of the semiconductor material of the drift control zone 41 41 liegt. lies.
  • [0077]
    Vorzugsweise bestehen die Driftsteuerzonen Preferably, the drift control zones 41 41 aus demselben Halbleitermaterial wie die Driftzone of the same semiconductor material as the drift region 11 11 und besitzen die gleiche Dotierungskonzentration, wobei deren Abmessungen insbesondere in der zweiten lateralen Richtung y so gewählt sind, dass die oben angegebene Bedingung bezüglich der Netto-Dotierstoffladung bezogen auf die Fläche der Dielektrikumsschicht and have the same doping concentration, whose dimensions are chosen in particular in the second lateral direction y so that the above mentioned condition with respect to the relative net dopant charge on the surface of the dielectric layer 51 51 erfüllt ist. is satisfied.
  • [0078]
    Die Funktionsweise des erläuterten lateralen Leistungs-MOSFET wird nachfolgend zunächst für eine leitende Ansteuerung und anschließend für eine sperrende Ansteuerung des Bauelements erläutert. The operation of the described lateral power MOSFET is hereinafter explained first for conducting control and subsequently for a blocking activation of the device.
  • [0079]
    Der MOSFET ist leitend angesteuert bei Anlegen eines geeigneten Ansteuerpotentials an die Gateelektrode The MOSFET is conductive actuated upon application of a suitable driving to the gate electrode 21 21 und durch Anlegen einer geeigneten – im Fall eines n-Kanal-MOSFET positiven – Spannung zwischen Drainzone and by applying an appropriate - positive in the case of an n-channel MOSFET - voltage between drain region 14 14 und Sourcezone and source region 12 12 bzw. zwischen Drainelektrode or between the drain electrode 32 32 und Sourceelektrode and source 31 31 . , Für einen p-Kanal-MOSFET sind die Spannungen bzw. Potentiale entsprechend zu invertieren. the voltages or potentials according to invert for a p-channel MOSFET. Das elektrische Potential der Driftsteuerzonen The electrical potential of the drift control zones 41 41 , die an die Drainelektrode That to the drain electrode 32 32 angeschlossen sind, folgt hierbei dem elektrischen Potential der Drainzone are connected, in this case follows the electric potential of the drain region 14 14 , wobei das elektrische Potential der Driftsteuerzone Wherein the electric potential of the drift control region 41 41 um den Wert der Durchlassspannung eines pn-Übergangs geringer sein kann als das Potential der Drainzone may be reduced by the value of the forward voltage of a pn junction than the potential of the drain region 14 14 , wenn die Driftsteuerzone If the drift control region 41 41 über einen pn-Übergang an die Drainzone a pn junction to the drain region 14 14 angeschlossen ist. connected.
  • [0080]
    Bedingt durch einen unvermeidlich vorhandenen elektrischen Widerstand der Driftzone Due to an unavoidable existing electrical resistance of the drift region 11 11 nimmt bei leitend angesteuertem Bauelement das elektrische Potential in der Driftzone increases when the component is the electric potential in the drift zone 11 11 in Richtung der Body-Zone in the direction of the body zone 12 12 ab. from. Die an die Drainelektrode The to the drain electrode 32 32 angeschlossene Driftsteuerzone connected drift control region 41 41 liegt dadurch auf einem höheren Potential als die Driftzone is characterized at a higher potential than the drift region 11 11 , wobei die über dem Akkumulationsdielektrikum Wherein the above accumulation dielectric 51 51 anliegende Potentialdifferenz mit zunehmendem Abstand von der Drainzone applied potential difference increases with increasing distance from the drain region 14 14 in Richtung der Bodyzone in the direction of the body zone 12 12 zunimmt. increases. Diese Potentialdifferenz bewirkt, dass in der Driftzone This potential difference causes in the drift region 11 11 benachbart zu dem Akkumulationsdielektrikum adjacent to the accumulation dielectric 51 51 eine Akkumulationszone bzw. ein Akkumulationskanal entsteht, in der/dem Ladungsträger akkumuliert werden. an accumulation zone or an accumulation channel formed in which / the charge carriers are accumulated. Diese Ladungsträger sind Elektronen, wenn die Driftsteuerzone These charge carriers are electrons when the drift control region 41 41 – wie in dem Beispiel – auf einem höheren elektrischen Potential als die Driftzone - as in the example - at a higher electrical potential than the drift region 11 11 liegt, und im umgekehrten Fall Löcher. is located, and the other way round holes. Der Akkumulationskanal bewirkt eine Reduktion des Einschaltwiderstandes des Bauelements im Vergleich zu einem herkömmlichen Bauelement, das eine entsprechend der Driftzone The accumulation channel causes a reduction of the on resistance of the device compared to a conventional device, the one corresponding to the drift region 11 11 dotierte Driftzone jedoch keine Driftsteuerzone aufweist. However doped drift zone has no drift control zone.
  • [0081]
    Die bei dem Bauelement erreichte Akkumulationswirkung ist außer von der Spannungsdifferenz zwischen der Driftsteuerzone The accumulation effect achieved when the device is out of the voltage difference between the drift control zone 41 41 und der Driftzone and the drift region 11 11 von der Dicke (d in of the thickness (d in 1A 1A ) des Akkumulationsdielektrikum ) Of the accumulation dielectric 51 51 in der zweiten lateralen Richtung y und von dessen (relativer) Dielektrizitätskonstante abhängig. depending in the second lateral direction y and of its (relative) dielectric constant. Die Akkumulationswirkung verstärkt sich hierbei mit abnehmender Dicke d diese Akkumulationsdielektrikums The accumulation of this effect increases with decreasing thickness d, these Akkumulationsdielektrikums 51 51 und mit zunehmender Dielektrizitätskonstante. and with increasing dielectric constant. Eine minimal mögliche Dicke dieses Dielektrikums ergibt sich bei leitend angesteuertem Bauelement aus einer maximal vorhandenen Potentialdifferenz zwischen der Driftsteuerzone A minimum possible thickness of this dielectric arises when the component of a maximum available potential difference between the drift control zone 41 41 und der Driftzone and the drift region 11 11 und damit aus der maximalen dauerhaften Feldstärkebelastung des Akkumulationsdielektrikums. and thus from the maximum field strength of permanent load on the Akkumulationsdielektrikums.
  • [0082]
    Als Material des Akkumulationsdielektrikums As the material of Akkumulationsdielektrikums 51 51 eignet sich beispielsweise ein Halbleiteroxid des zur Realisierung der Driftzone for example, is a semiconductor oxide of the realization of the drift region 11 11 oder der Driftsteuerzone or the drift control zone 41 41 verwendeten Halbleitermaterials, beispielsweise Silizium. The semiconductor material used, for example silicon. Bei typischen dauerhaften Spannungsbelastungen des Akkumulationsdielektrikums In typical permanent voltage loads of Akkumulationsdielektrikums 51 51 von deutlich unter etwa 100V, beispielsweise zwischen 5V bis 20V, und bei Verwendung von Siliziumoxid als Akkumulationsdielektrikum significantly below about 100 V, such as between 5V to 20V, and when using silicon oxide as the accumulation dielectric 51 51 ist die Dicke d des Dielektrikums the thickness d of the dielectric 51 51 kleiner als etwa 500nm und liegt vorzugsweise im Bereich von etwa 25nm bis etwa 150nm. less than about 500 nm and is preferably in the range of about 25nm to about 150nm.
  • [0083]
    Das Bauelement ist sperrend angesteuert, wenn kein geeignetes Ansteuerpotential an der Gateelektrode The component is blocking activated when no suitable driving at the gate electrode 21 21 anliegt und wenn eine – im Fall eines n-Kanal-MOSFET positive – Drain-Source-Spannung, dh eine – im Fall eines n-Kanal-MOSFET positive – Spannung zwischen der Drainzone is applied and when a - positive in the case of an n-channel MOSFET - drain-source voltage, that is - in the case of an n-channel MOSFET positive - voltage between the drain region 14 14 und Sourcezone and source region 13 13 anliegt. is applied. Der pn-Übergang zwischen der Driftzone The pn junction between the drift region 11 11 und der Bodyzone and the body zone 12 12 ist dadurch in Sperrrichtung gepolt, so dass sich in der Driftzone is characterized reverse biased, so that in the drift region 11 11 ausgehend von diesem pn-Übergang in Richtung der Drainzone starting from this pn junction in the direction of the drain zone 14 14 eine Raumladungszone ausbildet. a space charge zone is formed. Die anliegende Sperrspannung wird dabei in der Driftzone The reverse voltage present is doing in the drift zone 11 11 abgebaut, dh die über der Driftzone mined, ie the drift region 11 11 anliegende Spannung entspricht annähernd der anliegenden Sperrspannung. applied voltage is approximately equal to the applied reverse voltage.
  • [0084]
    Bedingt durch die sich in der Driftzone Due to the in the drift region 11 11 ausbreitende Raumladungszone breitet sich im Sperrfall auch in der Driftsteuerzone spreading depletion region spreads in the lock case in the drift control region 41 41 des Bauelements eine Raumladungszone aus, die im wesentlichen durch die geringe Dotierungskonzentration der Driftsteuerzone bedingt ist, die sich bei Einhaltung der oben angegebenen Dotierungsvorschrift für die Driftsteuerzone of the device a space charge zone that is essentially due to the low doping concentration of the drift control zone extending in compliance with the instructions given above for doping the drift control zone 41 41 ergibt. results. Der Spannungsabfall an dem Akkumulationsdielektrikum The voltage drop across the accumulation dielectric 51 51 ist dabei auf einen oberen Maximalwert begrenzt, der nachfolgend hergeleitet wird. is limited to an upper maximum value, which is derived below.
  • [0085]
    Das Akkumulationsdielektrikum the accumulation 51 51 mit seiner Dicke d Akku bildet zusammen mit der Driftsteuerzone with its thickness d battery forms, together with the drift control zone 41 41 und der Driftzone and the drift region 11 11 eine Kapazität, für deren flächenbezogenen Kapazitätsbetrag C' gilt. a capacity, is valid for the area-amount of capacitance C '. C' = ε 0 ε r /d Akku (1) '= C ε 0 ε r / d rechargeable battery (1) ε 0 bezeichnet dabei die Dielektrizitätskonstante für das Vakuum und ε r bezeichnet die relative Dielektrizitätskonstante des verwendeten Dielektrikums, die für Siliziumoxid (SiO 2 ) etwa 4 beträgt. ε 0 denotes the dielectric constant of the vacuum and ε r is the relative permittivity of the dielectric used, the amounts of silicon oxide (SiO 2) about 4 hours.
  • [0086]
    Die Spannung über dem Dielektrikum The voltage across the dielectric 51 51 ist in bekannter Weise gemäß is in a known manner in accordance with U = Q'/C' (2) U = Q '/ C' (2) abhängig von der gespeicherten Ladung, wobei Q' die auf die Fläche des Dielektrikums depends on the stored charge, wherein Q 'on the surface of the dielectric 51 51 bezogene gespeicherte Ladung bezeichnet. related charge stored referred.
  • [0087]
    Die durch diese Kapazität speicherbare Ladung ist durch die Netto-Dotierstoffladung der Driftsteuerzone The storable capacity by this charge by the net dopant charge of the drift control zone 41 41 begrenzt. limited. Unter der Annahme, dass die auf die Fläche des Dielektrikums bezogene Netto-Dotierstoffladung der Driftsteuerzone Assuming that the relative to the area of ​​the dielectric net dopant charge of the drift control zone 41 41 kleiner ist als die Durchbruchsladung Q Br gilt für die über dem Dielektrikum is smaller than the breakdown charge Q Br applies to the over the dielectric 51 51 anliegende Spannung U: voltage U:
    Figure 00210001
  • [0088]
    Die maximal über dem Dielektrizitätskonstante The maximum above the dielectric constant 51 51 anliegende Spannung steigt also mit dessen Dicke d Akku linear und damit in erster Näherung etwa genauso stark an, wie seine Spannungsfestigkeit. Thus, the voltage applied increases with the thickness d Battery linear and thus approximately as strong as a first approximation, such as its withstand voltage. Für SiO 2 mit einem ε r von etwa 4 und 100nm Dicke ergibt sich eine maximale Spannungsbelastung U von 6,8V, die deutlich unter der zulässigen Dauerbelastung eines solchen Oxids von etwa 20V liegt. For SiO 2 having an ε r of about 4 and 100 nm thickness, a maximum voltage stress of 6.8V U, which is well below the permissible continuous load of such an oxide of about 20V is obtained. Die Durchbruchsladung von Silizium liegt dabei etwa bei 1,2·10 12 /cm 2 . The breakdown charge of silicon lies at about 1.2 x 10 12 / cm 2.
  • [0089]
    Im Sperrfall baut sich in der Driftsteuerzone State case builds up in the drift control region 41 41 damit eine Raumladungszone auf, deren Potentialverlauf sich von dem Potentialverlauf der Driftzone thus a space charge region, whose potential profile from the potential profile of the drift region 11 11 maximal um den Wert der über dem Dielektrikum a maximum of the value of the dielectric 51 51 anliegenden, durch die niedrige Dotierung der Driftsteuerzone begrenzten Spannung unterscheiden kann. applied, may differ due to the low doping of the drift control region limited voltage. Die Spannung über dem Akkumulationsdielektrikum The voltage across the accumulation dielectric 51 51 ist dabei stets geringer als dessen Durchbruchsspannung. is always less than its breakdown voltage.
  • [0090]
    Die Spannungsfestigkeit des Bauelements ist maßgeblich bestimmt durch die Dotierungskonzentration der Driftzone The dielectric strength of the device is largely determined by the doping concentration of the drift region 11 11 und durch deren Abmessungen in der Richtung, in der sich die Raumladungszone ausbreitet, dh der ersten lateralen Richtung x bei dem Bauelement gemäß and whose dimensions in the direction in which the space charge zone to travel, that is the first lateral direction x in the device according to 1 1 . , Diese Abmessung wird nachfolgend als "Länge" der Driftzone This dimension is referred to as "length" of the drift region 11 11 bezeichnet. designated. Die Spannungsfestigkeit ist hierbei bei genügend schwacher Dotierung um so größer, je größer diese Länge ist und ist annähernd linear von dieser Länge abhängig, wobei bei Verwendung von Silizium als Halbleitermaterial eine Länge von etwa 10μm bei einer gewünschten Spannungsfestigkeit von 100V benötigt wird. The dielectric strength is in this case the greater, the greater this length is at a sufficiently low doping and is approximately linearly dependent on that length, wherein a length of about 10 microns is required at a desired withstand voltage of 100V, when using silicon as semiconductor material. Die Spannungsfestigkeit nimmt wiederum mit zunehmender Dotierung der Driftzone turn the dielectric strength decreases with increasing doping of the drift zone 11 11 ab. from.
  • [0091]
    Der Einschaltwiderstand des erfindungsgemäßen Bauelements ist von der Ausbildung des Akkumulationskanals abhängig und nur in geringem Maß von der Dotierungskonzentration der Driftzone The on-resistance of the device according to the invention depends on the formation of the accumulation channel and only to a small extent on the doping concentration of the drift region 11 11 abhängig. dependent. Die Driftzone The drift region 11 11 kann bei dem erfindungsgemäßen Bauelement zugunsten einer hohen Spannungsfestigkeit niedrig dotiert werden, während ein niedriger Einschaltwiderstand dank des durch die Driftsteuerzone can be doped low in the inventive device in favor of a high dielectric strength, while a low on-resistance thanks to the by the drift control zone 41 41 gesteuerten Akkumulationskanals erreicht wird. controlled accumulation channel is achieved.
  • [0092]
    Die maximale Dotierstoffkonzentration N in der Driftzone The maximum dopant concentration N in the drift zone 11 11 hängt dabei von der zu sperrenden Spannung U max und der kritischen elektrischen Feldstärke E krit ab, bei der im Halbleitermaterial im Sperrfall der Durchbruch wegen Lawinenmultiplikation (Avalanche Durchbruch) einsetzt und welche bei Silizium etwa bei 200kV/cm liegt. depends on to be barred voltage U max and the critical electric field strength E crit from where in the semiconductor material in the blocking case, the breakthrough due to avalanche multiplication (avalanche breakdown) begins and which is silicon at about 200 kV / cm. Für einseitig abrupte pn-Übergänge gilt folgende Beziehung zwischen Dotierung und Sperrspannung: For one-sided abrupt pn junctions following relationship between doping and reverse voltage applies:
    Figure 00220001
  • [0093]
    Für Silizium-Bauelemente mit 600V Sperrfähigkeit muss die Donator- bzw. Akzeptordotierung N der Driftzone For silicon devices with 600V blocking capability, the donor or acceptor must N of the drift region 11 11 also unter etwa 2·10 14 /cm 3 liegen. therefore lie below about 2 x 10 14 / cm 3.
  • [0094]
    Da die Spannungsbelastung des Akkumulationsdielektrikums Since the voltage stress on the Akkumulationsdielektrikums 51 51 aus den zuvor erläuterten Gründen stets unter der maximal zulässigen Spannungsbelastung des Akkumulationsdielektrikums from the reasons explained above is always below the maximum allowable voltage stress on the Akkumulationsdielektrikums 51 51 liegt, begrenzt das Akkumulationsdielektrikum is limited the accumulation 51 51 bei den zuvor angegebenen typischen Dimensionierungen die Spannungsfestigkeit des Bauelements – anders als bei bekannten Feldplattenbauelementen – nicht. in the above-mentioned typical dimensions, the dielectric strength of the component - in contrast to known field plate devices - not.
  • [0095]
    Bei dem zuvor anhand der In the above reference to the 1A 1A bis to 1D 1D erläuterten Bauelement, sind die Driftsteuerzonen explained component, the drift control zones 41 41 ausschließlich an die Drainzone exclusively to the drain region 14 14 angeschlossen. connected. Bei sperrend angesteuertem Bauelement können in den Driftsteuerzonen When the component to the drift control zones 41 41 , die in dem Beispiel n-dotiert sind, bedingt durch eine thermische Generati on von Elektronen-Loch-Paaren Löcher akkumuliert werden, die nicht abfließen können. Which in the example are doped n-due on holes are accumulated, which can not flow out through a thermal Generati of electron-hole pairs. Über der Zeit kann eine dadurch akkumulierte Ladungsmenge so weit ansteigen, dass die maximal zulässige Feldstärke des Akkumulationsdielektrikums Over time, a charge amount accumulated characterized rise to such an extent that the maximum permissible field strength of the Akkumulationsdielektrikums 51 51 erreicht wird und diese Dielektrikum is achieved and these dielectric 51 51 durchbricht. breaks through.
  • [0096]
    Bezugnehmend auf Referring to 2 2 , die eine Abwandlung des Bauelements gemäß That a modification of the device according to 1 1 zeigt, kann dies dadurch vermieden werden, dass das Akkumulationsdielektrikum shows, this can be avoided by the accumulation 51 51 abschnittsweise als Tunneldielektrikum sections as a tunnel dielectric 53 53 ausgebildet ist, welches einen Abfluss der akkumulierten Ladungsträger in die Driftzone is formed, which has a discharge of the accumulated charge carriers in the drift region 11 11 ermöglicht, sobald die Durchbruchfeldstärke des Tunneldielektrikums possible as soon as the breakdown field strength of the tunnel dielectric 53 53 erreicht ist und noch bevor die Durchbruchfeldstärke des übrigen Akkumulationsdielektrikums is reached and before the breakdown field strength of the remaining Akkumulationsdielektrikums 51 51 erreicht ist. is reached. Bei dem in In the in 2 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Tunneldielektrikum Embodiment illustrated, the tunnel dielectric 53 53 im Bereich des der Bodyzone in the region of the body zone 12 12 zugewandten Endes der Driftsteuerzonen facing the end of the drift control zones 41 41 angeordnet. arranged.
  • [0097]
    Als Tunneldielektrikum eignen sich beispielsweise Schichten aus Siliziumoxid (SiO 2 ) oder Siliziumnitrid (Si 3 N 4 ) oder auch mehrlagige Schichten aus Siliziumoxid und Siliziumnitrid. As a tunnel dielectric, for example, layers of silicon oxide or silicon nitride are (SiO 2) (Si 3 N 4) or multi-layer layers of silicon oxide and silicon nitride. Ebenfalls möglich sind Misch-Dielektrika aus Silizium, Sauerstoff und Stickstoff. Also possible are mixed dielectrics made from silicon, oxygen and nitrogen. Typische Tunnel-Durchbruchsfeldstärken liegen im Bereich von 1...2V/nm. Typical tunnel breakdown field strengths are in the range of 1 ... 2V / nm. Für ein Tunneloxid For a tunnel 53 53 mit einer Dicke von 13nm ergeben sich dadurch maximale Spannungen von 13...26V, die oberhalb der während des normalen Sperrbetriebs an dem Akkumulationsdielektrikum having a thickness of 13 nm result from the fact maximum voltages of 13 ... 26 V, which is above the normal during the cut operation on the accumulation dielectric 51 51 anliegenden Spannung liegt und die von einem Akkumulationsdielektrikum applied voltage and is of an accumulation dielectric 51 51 aus Siliziumoxid mit einer Dicke von beispielsweise 100nm problemlos ausgehalten wird. endured easily made of silicon oxide having a thickness of for example 100 nm.
  • [0098]
    Vorteilhaft an einer Ladungsträgerakkumulation in der Driftsteuerzone An advantage of a charged particle accumulation in the drift control zone 41 41 während des Sperrbetriebs ist wiederum, dass die akkumulierten Löcher die Ausbildung des Akkumulationskanals in der Driftzone during the reverse operation is, in turn, that the accumulated holes, the formation of the accumulation channel in the drift region 11 11 bei leitend angesteuertem Bauelement unterstützen. support when the component. Diese Wirkung hält so lange an, bis die Differenz zwischen dem Potential der Driftzone This effect lasts until the difference between the potential of the drift region 11 11 und der Drainzo ne and Drainzo ne 14 14 unter den Wert der Tunnelspannung abgesunken ist. has dropped below the value of the tunneling voltage. Danach fließen überzählige Löcher aus der Driftsteuerzone Thereafter, excess flow holes from the drift control region 41 41 in Richtung der Drainzone in the direction of the drain zone 14 14 bzw. der Drainelektrode and the drain electrode 32 32 ab. from. Das Tunneldielektrikum the tunnel dielectric 53 53 dient außerdem dazu, einen durch thermische Ladungsträgergeneration erzeugten Leckstrom abzuführen, sobald aus der Ladungsanhäufung am Tunneldielektrikum also serves to dissipate a leakage current generated by thermal charge carrier generation as soon as from the charge accumulation on the tunnel dielectric 53 53 eine Spannungsdifferenz an dem Tunneldielektrikum a voltage differential across the tunnel dielectric 53 53 gegenüber der Driftzone from the drift zone 11 11 resultiert, die die Tunnelspannung überschreitet. result which exceeds the tunneling voltage.
  • [0099]
    3 3 zeigt ein gegenüber dem Bauelement gemäß shows a relative to the component in accordance with 1 1 abgewandeltes Bauelement ausschnittsweise in perspektivischer Darstellung. modified component partial in perspective. Entsprechend der Darstellung in As shown in 1D 1D sind aus Gründen der Übersichtlichkeit die Drain- und Sourceelektroden, die die Drain- und Sourcezonen For reasons of clarity, the drain and source electrodes, the drain and source regions 14 14 , . 13 13 kontaktieren, bei dem Bauelement in contact with the component in 3 3 nicht dargestellt. not shown.
  • [0100]
    Der Halbleiterkörper The semiconductor body 100 100 ist bei diesem Bauelement als sogenanntes SOI-Substrat realisiert und umfasst zwischen dem Halbleitersubstrat is realized in this device as a so-called SOI substrate and includes between the semiconductor substrate 103 103 und der Halbleiterschicht and the semiconductor layer 104 104 , in der die Driftzone In which the drift zone 11 11 und die Driftsteuerzone and the drift control region 41 41 sowie die Source- und Drainzonen as well as the source and drain regions 13 13 , . 14 14 integriert sind, eine durchgehende Isolationsschicht are integrated, a solid insulation layer 105 105 . , Diese Isolationsschicht, die beispielsweise aus einem Halbleiteroxid besteht, isoliert hierbei sowohl die Driftzone This insulating layer, which consists for example of a semiconductor oxide, in this case isolated from both the drift zone 11 11 als auch die Driftsteuerzone and the drift control region 41 41 gegenüber dem Substrat to the substrate 103 103 . , Das Halbleitersubstrat The semiconductor substrate 103 103 kann vom selben Leitungstyp wie die Halbleiterschicht can the same conductivity type as the semiconductor layer 104 104 oder von einem zu dem Leitungstyp der Halbleiterschicht or from one to the conductivity type of the semiconductor layer 104 104 komplementären Leitungstyp sein. its complementary conductivity type.
  • [0101]
    Um im Sperrbetrieb eine unerwünschte Ladungsträgerakkumulation in dem Substrat In order in blocking operation an undesirable accumulation of charge carriers in the substrate 103 103 an der Grenzfläche zu der Isolationsschicht at the interface to the insulating layer 105 105 zu verhindern, können unter der Sourcezone to prevent, can under the source zone 13 13 und/oder unter der Drainzone and / or the drain region 14 14 Aussparung recess 106 106 in der Isolationsschicht in the insulating layer 105 105 vorgesehen werden. be provided. Diese Aussparung this recess 106 106 sind mit einem dotiertem oder undotiertem Halbleitermaterial ausgefüllt, das eine Verbindungszone are filled with a doped or undoped semiconductor material having a junction zone 26 26 zwischen der Driftzone between the drift region 11 11 und dem Substrat and the substrate 103 103 bildet. forms. Die Verbindungszone The connection zone 26 26 unter der Drainzone under the drain region 14 14 bzw. Drainelektrode ist dabei geeignet, in dem Substrat or drain electrode is suitable, in the substrate 103 103 an der Grenzfläche zu der Isolationsschicht at the interface to the insulating layer 105 105 akkumulierte Elektronen zur Drainzone accumulated electrons to the drain region 14 14 abzuführen. dissipate. Im Falle von im Substrat In the case of the substrate 103 103 an der Grenzfläche zur Isolationsschicht at the interface to the insulating layer 105 105 akkumulierten Löchern ist die Verbindungszone accumulated holes is the connecting zone 26 26 unter der Sourcezone under the source zone 13 13 geeignet, diese Löcher zur Sourcezone suitable these holes to the source region 13 13 abzuführen. dissipate.
  • [0102]
    Die Gateelektrode The gate electrode 21 21 ist bei dem Bauelement gemäß is in the device according to 3 3 entsprechend dem Bauelement in according to the component in 1 1 oberhalb der Vorderseite above the front side 101 101 des Halbleiterkörpers of the semiconductor body 100 100 angeordnet. arranged. Diese Gateelektrode This gate electrode 21 21 und das darunter liegende Gatedielektrikum sind streifenförmig ausgebildet und erstrecken sich in dem Beispiel in der zweiten lateralen Richtung y nur jeweils über die Breite b der einzelnen Abschnitte der Driftzone. and the gate dielectric underlying are strip-shaped and extend in the example in the second lateral direction y in each case only over the width b of the individual portions of the drift region. Diese Breite b der Driftzone This width b of the drift region 11 11 ist gegeben durch den gegenseitigen Abstand zweier unmittelbar benachbarter Driftsteuerzonen is given by the mutual distance of two directly adjacent drift control zones 41 41 . , In nicht näher dargestellter Weise kann sich die Gateelektrode In a manner not shown, the gate electrode can 21 21 in der zweiten lateralen Richtung y über den gesamten Bereich des Halbleiterkörpers in the second lateral direction y over the entire region of the semiconductor body 100 100 oder Teile davon erstrecken, in dem Driftsteuerzonen or portions thereof extend in the drift control zones 41 41 und Abschnitte der Driftzone and portions of the drift region 11 11 angeordnet sind. are arranged. In diesem Zusammenhang sei angemerkt, dass eine seitliche Überlappung der Gateelektrode It should be noted that a lateral overlapping of the gate electrode 21 21 über Driftsteuerzone on drift control region 41 41 erlaubt ist, genauso wie eine Realisierung der Gateelektrode is permitted, as well as a realization of the gate electrode 21 21 derart, dass diese in der zweiten lateralen Richtung y schmäler ist als die Driftzone such that it is narrower in the second lateral direction y than the drift region 11 11 in dieser Richtung. in this direction.
  • [0103]
    Die The 4A 4A bis to 4D 4D zeigen eine weitere Abwandlung des in show a further modification of the in 1 1 dargestellten erfindungsgemäßen Leistungs-MOSFET. Power MOSFET shown invention. Entsprechend der According to the 1A 1A bis to 1D 1D zeigt shows 4A 4A das Bauelement in einer nahe der Vorderseite the component in a near the front 101 101 gelegenen lateralen Schnittebene bzw. in Draufsicht auf die Vorderseite located lateral section plane and in plan view of the front 101 101 , die , the 4B 4B und and 4C 4C zeigen das Bauelement in zwei unterschiedlichen vertikalen Schnittebenen CC bzw. DD, und show the device in two different vertical section planes CC and DD, and 4D 4D zeigt das Bauelement in perspektivischer Schnittdarstellung. shows the device in perspective sectional view.
  • [0104]
    Während die Driftsteuerzonen During the drift control zones 41 41 bei dem Bauelement gemäß in the device according to 1 1 lediglich eine Anschlusszone only one connection zone 42 42 zum Anschließen an die Drainzone to connect to the drain region 14 14 bzw. die Drainelektrode and the drain electrode 32 32 aufweist, weisen die Driftsteuerzonen which exhibit the drift control zones 41 41 des Bauelements gemäß of the device according to 4 4 jeweils eine zweite Anschlusszone each have a second connection zone 44 44 auf, die in der ersten lateralen Richtung x beabstandet zu der ersten Anschlusszone which are spaced in the first lateral direction x to the first connection zone 42 42 angeordnet ist. is arranged. Diese zweiten Anschlusszonen This second connection zones 44 44 können in noch zu erläuternder Weise vom gleichen Leitungstyp wie die Dotierung der Driftsteuerzone can in manner to be explained the same conductivity type as the doping of the drift control region 41 41 sein, die zweiten Anschlusszonen be the second terminal zones 44 44 können jedoch auch komplementär zu der Dotierung der Driftsteuerzone but can also complementary to the doping of the drift control region 41 41 dotiert sein. doped. In dem dargestellten Beispiel stimmen die geometrischen Abmessungen der zweiten Anschlusszonen In the illustrated example, the geometric dimensions of the second junction zones agree 44 44 mit den geometrischen Abmessungen der in der zweiten lateralen Richtung y jeweils benachbart angeordneten Bodyzonen with the geometrical dimensions of each adjacently arranged in the second lateral direction y body zones 12 12 überein. match. Die zweiten Anschlusszonen The second connection zones 44 44 beginnen in der ersten lateralen Richtung x somit auf Höhe der Bodyzonen therefore start in the first lateral direction x at the level of the body zones 12 12 und erstrecken sich in der vertikalen Richtung v genauso tief in den Halbleiterkörper and v extend as deep in the vertical direction in the semiconductor body 100 100 hinein, wie die Bodyzonen into it, like the body zones 12 12 . , Dies kann dadurch erreicht werden, dass die Bodyzonen This can be achieved in that the body zones 12 12 und die zweiten Anschlusszonen and the second terminal zones 44 44 durch gleiche Verfahrensschritte, dh gleiche Implantations- und/oder Diffusionsschritte, hergestellt werden. by the same process steps, ie the same implantation and / or diffusion steps can be produced.
  • [0105]
    Es sei darauf hingewiesen, dass die Abmessungen der zweiten Anschlusszonen It should be noted that the dimensions of the second connection zones 44 44 in lateraler und vertikaler Richtung des Halbleiterkörpers in lateral and vertical direction of the semiconductor body 100 100 jedoch nicht mit den Abmessungen der Bodyzonen but not with the dimensions of the body zones 12 12 übereinstimmen müssen. must match. Insbesondere besteht die Möglichkeit, dass sich die Driftsteuerzone In particular, there is the possibility that the drift control region 41 41 und die Bodyzone and the body zone 12 12 in der ersten lateralen Richtung x des Halbleiterkörpers in the first lateral direction x of the semiconductor body 100 100 überlappen, wie dies in overlap, as in 5 5 in einer der Schnittdarstellung gemäß in the sectional view according 4A 4A entsprechenden Schnittdarstellung dargestellt ist. corresponding sectional view is illustrated. Um hierbei Auswirkungen der Driftsteuerzone To this effect the drift control zone 41 41 auf die Schalteigenschaften des Bauelements zu vermeiden, sind benachbart zu der Driftsteuerzone to avoid the switching characteristics of the device are adjacent to the drift control zone 41 41 in der Bodyzone in the body zone 12 12 hochdotierte Halbleiterzonen highly doped semiconductor regions 16 16 vorhanden, die vom gleichen Leitungstyp wie die Bodyzone present, the same conductivity type as the body zone 12 12 sind. are.
  • [0106]
    Die Grenzen der zweiten Anschlusszonen The boundaries of the second connection zones 44 44 und der hochdotierten Halbleiterzonen and the highly doped semiconductor regions 16 16 können in der ersten lateralen Richtung x auch, anders als in can in the first lateral direction x also, unlike in 5 5 dargestellt, gegeneinander versetzt sein. be shown offset from each other.
  • [0107]
    Bei dem Bauelement gemäß In the component in accordance 4A 4A sind die Sourcezone are the source zone 13 13 und die Bodyzone and the body zone 12 12 gemeinsam durch die Sourceelektrode jointly by the source electrode 31 31 kontaktiert, während die Drainzone contacted, while the drain region 14 14 bzw. die mehreren Drainzonenabschnitte durch eine Drainelektrode bzw. durch Drainelektrodenabschnitte or the plurality of drain zone sections by a drain electrode or drain electrodes through portions 32 32 kontaktiert sind. are contacted. Die ersten Anschlusszonen The first connection zones 42 42 der Driftsteuerzonen the drift control zones 41 41 sind in dem Beispiel jeweils an erste Anschlusselektroden in the example are respectively at first connecting electrodes 33 33 angeschlossen, deren Verschaltung mit den Drainelektroden connected, their connection to the drain electrodes 32 32 noch erläutert werden wird. will be explained. Die zweiten Anschlusszonen The second connection zones 44 44 der Driftsteuerzonen the drift control zones 41 41 sind an zweite Anschlusselektroden der Driftsteuerzonen are on the second terminal electrodes of the drift control zones 41 41 angeschlossen, deren weitere Verschaltung ebenfalls noch erläutert werden wird. connected, the more interconnection will also be discussed.
  • [0108]
    Bei dem in den In which the 4A 4A bis to 4D 4D dargestellten Leistungs-MOSFET weist die Gateelektrode illustrated power MOSFET has the gate electrode 21 21 mehrere Gateelektrodenabschnitte auf, die sich in der zweiten lateralen Richtung y jeweils nur über die Breite der einzelnen Driftzonen a plurality of gate electrode portions, which extend in the second lateral direction y in each case only over the width of each drift region 11 11 erstrecken. extend. Das Gatedielektrikum the gate dielectric 22 22 kann Bezug nehmend auf can regard to taking 4D 4D dabei als durchgehende streifenförmige Dielektrikumsschicht ausgebildet sein. be designed as a continuous strip-like dielectric layer. Das Bezugszeichen The numeral 23 23 bezeichnet in den referred to the 4B 4B und and 4C 4C eine Isolations- bzw. Passivierungsschicht, welche die Gateelektrode an insulation or passivation layer, the gate electrode 21 21 gegenüber der Sourceelektrode opposite the source electrode 31 31 isoliert und die die Driftzonen isolated and the drift zones 11 11 und die Driftsteuerzonen and the drift control zones 41 41 oberhalb der Vorderseite above the front side 101 101 des Halbleiterkörpers überdeckt. the semiconductor body is covered.
  • [0109]
    In nicht näher dargestellter Weise können die Abmessungen der Gateelektroden Not shown in detail, the dimensions of the gate electrodes 21 21 und/oder des Gatedielektrikums and / or of the gate dielectric 22 22 in der zweiten lateralen Richtung y auch von den Abmessungen der Driftzonen in the second lateral direction and y are the dimensions of the drift region 11 11 in dieser Richtung abweichen. differ in that direction. So kann insbesondere eine gemeinsame Gateelektrode Thus, in particular a common gate electrode 21 21 vorgesehen sein, die – entsprechend des Gatedielektrikums be provided, which - according to the gate dielectric 22 22 in in 4D 4D – als durchgehende Elektrodenschicht realisiert ist. - is realized as a continuous electrode layer.
  • [0110]
    Bezug nehmend auf Referring to 6 6 , die ein gegenüber dem Bauelement gemäß Which is a relative to the component in accordance with 4 4 abgewandeltes Bauelement zeigt, kann die Gateelektrode shows modified component, the gate electrode can 21 21 in der zweiten lateralen Richtung y auch als durchgehende streifenförmige Elektrode in the second lateral direction y as a continuous strip-like electrode 21 21 realisiert sein, die sich in dieser zweiten lateralen Richtung y somit sowohl über die Bodyzonen be realized, which thus y in this second lateral direction on both the body zones 12 12 als auch über die Driftsteuerzonen and over the drift control zones 41 41 bzw. deren zweite Anschlusszonen (in der Darstellung gemäß or its second terminal zones (in the view according 6 6 nicht sichtbar) verläuft. not visible) runs.
  • [0111]
    7 7 zeigt eine weitere Abwandlung des in shows a further modification of the in 4 4 dargestellten Leistungs-MOSFET. shown power MOSFET. Bei diesem Bauelement ist der Halbleiterkörper entsprechend des Bauelements in In this component, the semiconductor body according to the device's 3 3 als SOI-Substrat realisiert und weist ein Halbleitersubstrat realized as a SOI substrate and includes a semiconductor substrate 103 103 , eine auf dem Halbleitersubstrat , One on the semiconductor substrate 103 103 angeordnete Isolationsschicht arranged insulation layer 105 105 sowie eine auf der Isolationsschicht angeordnete Halbleiterschicht and means disposed on the insulating layer semiconductor layer 104 104 auf, in der die Driftzonen on where the drift zones 11 11 , die Driftsteuerzonen , The drift control zones 41 41 , die Sourcezonen The source zones 13 13 , die Bodyzonen Which body zones 12 12 , die Drainzonen , The drain zones 14 14 sowie die Anschlusszonen as well as the contiguous zones 42 42 , . 44 44 der Driftsteuerzonen the drift control zones 41 41 angeordnet sind. are arranged. Die Gateelektrode The gate electrode 21 21 erstreckt sich bei dem Bauelement gemäß extends accordance with the device 7 7 jeweils nur über die Breite einer Driftzone only over the width of a drift region 11 11 , kann jedoch beliebig von der Breite der Driftzone however, can be arbitrarily determined by the width of the drift region 11 11 abweichen und kann entsprechend des Bauelements gemäß and can vary according to the device according to 6 6 insbesondere auch als durchgehende streifenförmige Gateelektrode realisiert sein (nicht dargestellt). in particular, as a continuous stripe-shaped gate electrode realized (not shown).
  • [0112]
    Die Driftsteuerzone The drift control zone 41 41 bzw. deren erste und zweite Anschlusselektroden or its first and second terminal electrodes 33 33 , . 34 34 können auf unterschiedliche Weise kontaktiert werden, wie nachfolgend erläutert wird. can be contacted in different ways, as explained below.
  • [0113]
    Bei einer ersten in den In a first in the 8A 8A und and 8B 8B dargestellten Ausführungsform ist vorgesehen, die Driftsteuerzone Illustrated embodiment is provided, the drift control zone 41 41 an ihrem drainseitigen Ende über eine erste Diode at its drain-side end via a first diode 61 61 an die Drainzone to the drain region 14 14 bzw, die Drainelektrode or, the drain electrode 32 32 und an ihrem sourceseitigen En de über eine zweite Diode and at its source-side de En via a second diode 62 62 an die Sourcezone bzw. die Sourceelektrode to the source region or the source electrode 31 31 anzuschließen. to join. Diese beiden Dioden These two diodes 61 61 , . 62 62 sind in dem Beispiel in dem Halbleiterkörper in the example in the semiconductor body 100 100 integriert. integrated. Die erste Diode The first diode 61 61 ist durch die im Zusammenhang mit is by relating to 1 1 erläuterten Anschlusszonen explained contiguous zones 42 42 , . 43 43 gebildet, von denen eine formed, one of which 42 42 vom gleichen Leitungstyp wie die Driftsteuerzone the same conductivity type as the drift control region 41 41 und eine and a 43 43 komplementär zu der Driftsteuerzone complementary to the drift control region 41 41 dotiert ist. is doped. Die Drainelektrode The drain 32 32 und die erste Anschlusselektrode and the first terminal electrode 33 33 sind bei diesem Bauelement als gemeinsame Elektrode realisiert, die streifenförmig ausgebildet ist und die Driftzonen are implemented as a common electrode in this component, which is strip-shaped and the drift zones 14 14 und die komplementär zu den ersten Anschlusszonen and is complementary to the first terminal zones 42 42 dotierten Anschlusszonen doped connection zones 43 43 kontaktiert. contacted.
  • [0114]
    Die erste Diode The first diode 61 61 kann auch als externe Diode (nicht dargestellt) zwischen der Drainelektrode can also serve as external diode (not shown) between the drain electrode 32 32 und der ersten Anschlusselektrode and the first terminal electrode 34 34 realisiert sein. be realized.
  • [0115]
    Die zweite Diode The second diode 62 62 ist in dem Beispiel dadurch realisiert, dass die zweite Anschlusszone is realized in the example in that the second connection zone 44 44 der Driftsteuerzonen the drift control zones 41 41 als komplementär zu den Driftsteuerzonen as complementary to the drift control zones 41 41 dotierte Halbleiterzonen realisiert ist. doped semiconductor zones is realized. Die Sourceelektrode The source electrode 31 31 und die zweite Anschlusselektrode and the second terminal electrode 34 34 sind dabei elektrisch leitend miteinander verbunden und können entsprechend der in are electrically conductively connected and can according to the in 8B 8B dargestellten Drainelektrode Drain electrode shown 32 32 als gemeinsame streifenförmige Elektrode realisiert sein (nicht dargestellt). as a common strip-shaped electrode to be implemented (not shown).
  • [0116]
    Zur Reduktion eines Kontaktwiderstandes zwischen der zweiten Anschlusselektrode For reducing a contact resistance between the second terminal electrode 34 34 und der zweiten Anschlusszone and the second terminal zone 44 44 kann optional eine höher dotierte Halbleiterzone may optionally include a highly doped semiconductor zone 45 45 innerhalb der zweiten Anschlusszone inside the second connecting region 44 44 vorhanden sein, die durch die zweite Anschlusselektrode be provided by the second terminal electrode 34 34 kontaktiert ist. is contacted.
  • [0117]
    Die Funktionsweise des in den The operation of the 8A 8A und and 8B 8B dargestellten Bauelements wird nachfolgend erläutert. Device shown is explained below.
  • [0118]
    Der dargestellte n-Kanal-MOSFET leitet bei Anlegen eines geeigneten Ansteuerpotentials an die Gateelektrode The illustrated n-channel MOSFET conducts upon application of a suitable driving to the gate electrode 21 21 , durch das sich ein Inversionskanal in der Bodyzone Through which an inversion channel in the body zone 12 12 zwischen der Sourcezone between the source region 13 13 und der Driftzone and the drift region 11 11 ausbreitet, und bei Anlegen einer positiven Drain-Source-Spannung zwischen der Drainelektrode spreads, and upon application of a positive drain-source voltage between the drain electrode 32 32 und der Sourceelektrode and the source electrode 31 31 . , Die erste Diode The first diode 61 61 ist während dieses Betriebszustandes in Flussrichtung gepolt, während die zweite Diode is poled during this operating state in the flow direction, while the second diode 62 62 in Sperrrichtung gepolt ist. is reverse biased. Die zweite Diode The second diode 62 62 ist dabei so dimensioniert, dass deren Spannungsfestigkeit höher ist als die bei leitend angesteuertem Bauelement anliegende Drain-Source-Spannung. is dimensioned so that the withstand voltage is higher than that when the component is applied drain-source voltage. Bedingt durch die während des leitenden Betriebszustandes in Flussrichtung gepolte erste Diode Due to the poled in the flow direction during the conducting operating state first diode 61 61 entspricht das elektrische Potential der Driftsteuerzone corresponds to the electric potential of the drift control zone 41 41 dem Drainpotential abzüglich der Durchlassspannung der ersten Diode the drain potential minus the forward voltage of the first diode 61 61 . , Dieses Potential der Driftsteuerzone This potential of the drift control zone 41 41 ist wegen des in der Driftzone is because of the drift region 11 11 fließenden Laststroms und des dadurch in der Driftzone flowing load current and characterized in the drift region 11 11 erzeugten Bahnspannungsabfalls über weite Bereiche der Driftzone Web tension waste generated over wide areas of the drift region 11 11 größer als das elektrische Potential in der Driftzone greater than the electric potential in the drift region 11 11 , wodurch der über dem Akkumulationsdielektrikum Whereby the above accumulation dielectric 51 51 anliegende Spannungsabfall die Ausbildung des Akkumulationskanals entlang des Akkumulationsdielektrikums voltage applied to waste the formation of the accumulation channel along the Akkumulationsdielektrikums 51 51 in der Driftzone in the drift zone 11 11 bewirkt. causes.
  • [0119]
    Bei sperrend angesteuertem Bauelement, also bei einer hohen positiven Drain-Source-Spannung, jedoch nicht vorhandenem Inversionskanal, breitet sich in der Driftsteuerzone When the component, that is at a high positive drain-source voltage, but not existing inversion channel propagates in the drift control zone 11 11 eine Raumladungszone aus. a space charge zone. Die Spannung über dem Akkumulationsdielektrikum The voltage across the accumulation dielectric 51 51 ist in bereits erläuterter Weise durch die geringe Dotierstoffmenge in den Driftsteuerzonen is in the manner already explained by the small amount of dopant in the drift control zones 41 41 in der zweiten lateralen Richtung y nach oben hin begrenzt. in the second lateral direction y limited upward. Die zweite Diode The second diode 62 62 ist auch während dieses Betriebszustandes in Sperrrichtung gepolt, wobei die sich bei sperrendem Bauelement in der Driftsteuerzone is reverse biased during this operating state, wherein the component in the off at in the drift control zone 41 41 ausbreitende, durch die Driftzone spreading, by the drift region 11 11 gesteuerte Raumladungszone, die zweite Diode controlled space charge zone, the second diode 62 62 vor einem Spannungsdurchbruch schützt. protects against voltage breakdown. Vorzugsweise besitzen die zweite Diode Preferably the second diode 62 62 gegen die Driftsteuerzone against the drift control region 41 41 und die Bodyzone and the body zone 12 12 gegen die Driftzone against the drift zone 11 11 eine ähnlich hohe Sperrfähigkeit, insbesondere wenn die zweite Diode a similarly high blocking capability, particularly when the second diode 62 62 und die Bodyzone and the body zone 12 12 während der gleichen Prozess-Schritte hergestellt worden sind. have been produced during the same process steps.
  • [0120]
    Die zweite Diode The second diode 62 62 , über welche die Driftsteuerzone Over which the drift control region 41 41 an die Sourcezone bzw. Sourceelektrode to the source region or source electrode 31 31 angeschlossen ist, ermöglicht bei dem in den is connected, enables wherein in the 8A 8A und and 8B 8B dargestellten Bauelement im Sperrbetriebsfall ein Abfließen thermisch generierter Ladungsträger aus der Driftsteuerzone Component shown in blocking operation case, a run-off thermally generated charge carriers from the drift control region 41 41 , wodurch ein Spannungsdurchbruch des Akkumulationsdielektrikums Whereby a voltage breakdown of Akkumulationsdielektrikums 51 51 in Folge akkumulierter thermischer Ladungsträger verhindert wird. is prevented as a result of accumulated thermal carriers.
  • [0121]
    Eine zweite Funktion (dh Einsperren der Ladung, siehe unten) tritt hier nicht ein, da generierte Löcher immer über das p-Gebiet abfließen können. A second function (ie confinement of the charge, see below) does not occur here, as generated holes can always flow through the p-type region. Wenn – wie im dargestellten Fall – das p-Gebiet direkt mit der Source verbunden ist, kommt es zu keiner Ladungsspeicherung. If - as in the case illustrated - the p-type region is directly connected to the source, there is no charge storage. Wenn das p-Gebiet jedoch über eine externe Diode oder mit einem Kondensator und ggf. einer weiteren Diode zur Begrenzung der Spannung über dem Kondensator mit der Source verbunden ist, tritt der beschriebene Effekt auf. When the p-type region, however, is connected via an external diode or a capacitor and possibly of a further diode to limit the voltage across the capacitor to the source, the effect described occurs.
  • [0122]
    Ein "Einsperren" der Ladung in der Driftsteuerzone A "locking up" the charge in the drift control region 41 41 funktioniert in noch erläuterter Weise dann, wenn eine Verschaltung entsprechend der works in even the manner explained when an interconnection according to the 11 11 oder or 12 12 vorliegt. is present. Die Dioden diodes 61 61 und/oder and or 66 66 können dabei sowohl integriert oder extern eingebaut werden. it can be both integrated or external installed. Im unteren bzw. rechten Teil der Driftsteuerzone In the lower or right side of the drift control region 41 41 muss lediglich die n + -dotierte Zone only the n + doped zone must 42 42 vorhanden sein. to be available.
  • [0123]
    Die erste Diode The first diode 61 61 verhindert bei leitend angesteuertem Bauelement hierbei ein Abfließen der Löcher aus der Driftsteuerzone prevented when the component is in this case a flow of the holes from the drift control region 41 41 an die Drainelektrode to the drain electrode 32 32 . ,
  • [0124]
    Bezug nehmend auf Referring to 9 9 kann auf diese erste Diode can be applied to this first diode 61 61 auch verzichtet werden. also be dispensed with. Die Folge hiervon sind jedoch erhöhte Durchlassverluste, da keine akkumulierte Löcherladung in der Driftsteuerzone However, the consequence is increased on-state losses, since no holes accumulated charge in the drift control region 41 41 auftreten kann, sondern lediglich der Bahnspannungsabfall in der Driftzone und eine entsprechend erhöhte Drainspannung für die Ausbildung eines Kanals genutzt werden kann. can occur, but only the rail voltage drop in the drift region and a correspondingly increased drain voltage for the formation of a channel can be used.
  • [0125]
    Optional besteht die Möglichkeit, zwischen die Source-Elektrode There is the option between the source electrode 31 31 und die Anschlusselektrode and the terminal electrode 34 34 eine weitere Diode a further diode 65 65 zu schalten, die in to turn that into 9 9 gestrichelt dargestellt ist. shown in phantom. Diese weitere Diode This further diode 65 65 kann – entsprechend der Diode may - in accordance with the diode 61 61 – als internes oder externes Bauelement realisiert werden und ermöglicht, dass bei sperrend angesteuertem Bauelement in der komplementär zu der Driftsteuerzone - be realized as an internal or external component, and allows when the component in the complementary to the drift control region 41 41 dotierten zweiten Anschlusszone doped second terminal zone 44 44 p-Ladungsträger, dh Löcher, in solchen Bereichen des Akkumulationsdielektrikums p-type carrier, ie, holes, in such areas of the Akkumulationsdielektrikums 51 51 akkumuliert werden, die benachbart zu der Bodyzone are accumulated adjacent to the body zone 12 12 (deren Position gestrichelt dargestellt ist) liegen. (Whose position is shown in phantom) are located. Diese Löcher werden bei einer nachfolgenden leitenden Ansteuerung des Bauelements in der Driftsteuerzone These holes are in a subsequent conducting control of the component in the drift control zone 41 41 benötigt, um den Akkumulationskanal in der Driftzone required the accumulation channel in the drift zone 11 11 entlang des Akkumulationsdielektrikums along the Akkumulationsdielektrikums 51 51 zu steuern. to control. Bei einem solchen Einschalten werden diese Löcher aus dem nahe der Bodyzone In such a turning these holes are from the close of the Body Zone 12 12 gelegenen Bereich der Driftsteuerzone abgezogen und in Richtung der Drainzone withdrawn located region of the drift control zone and in the direction of the drain zone 14 14 bzw. der ersten Anschlusszone or the first connecting region 42 42 der Driftsteuerzone verschoben. the drift control zone moved. Die Löcherladung aus der als Speicherkapazität bei sperrend angesteuertem Bauelement funktionierenden zweiten Diode The holes functioning as a charge from the memory when the component second diode 62 62 werden bei nachfolgend leitend angesteuertem Bauelement in die durch die Driftzone be below at the component is in passing through the drift region 11 11 , das Akkumulationsdielektrikum , The accumulation 51 51 und die Driftsteuerzone and the drift control region 41 41 gebildete "Akkumulationskapazität" verschoben. shifted formed "accumulation capacity".
  • [0126]
    Der zuvor erläuterte Ladungsspeichereffekt kann bezug nehmend auf The above-explained charge storage effect can with respect to taking 10 10 auch durch eine Kapazität also by a capacitance 63 63 erreicht werden, die zwischen die Sourceelektrode be achieved between the source electrode 31 31 und die zweite Anschlusselektrode and the second terminal electrode 33 33 geschaltet ist. is connected. Diese Kapazität, die in This capacitance, which in 10 10 schematisch als Kondensator schematically shown as capacitor 63 63 dargestellt ist, kann auf beliebige Weise innerhalb oder außerhalb des Halbleiterkörpers realisiert werden. is shown, can be realized in any manner within or outside the semiconductor body.
  • [0127]
    Zur Begrenzung der Spannung über diesem Kondensator To limit the voltage across this capacitor 63 63 , der über den Leckstrom im Sperrfall geladen wird, kann bezugnehmend auf Which is charged via the leakage current in the reverse case, referring to 11 11 eine Diode a diode 66 66 parallel zu dem Kondensator parallel with the capacitor 63 63 vorgesehen werden, deren Durchbruchspannung an die Spannungsfestigkeit des Kondensators are provided, the breakdown voltage of the dielectric strength of the capacitor 63 63 angepasst ist. is adapted.
  • [0128]
    Sowohl bei dem Bauelement gemäß Both the component in accordance 10 10 als auch bei dem Bauelement gemäß as well as the component in accordance 11 11 ist die erste Diode is the first diode 61 61 zwischen dem drainseitigen Ende der Driftsteuerzone between the drain-side end of the drift control zone 41 41 und der Drainzone and the drain region 14 14 bzw. Drainelektrode or drain electrode 32 32 optional vorhanden und daher in den Figuren gestrichelt dargestellt. shown optionally present and therefore dashed lines in FIGS. Diese Diode this diode 61 61 kann insbesondere – wie die Diode may in particular - as the diode 66 66 – über Leitbahnen mit den Anschlusselektroden - via interconnects to the terminal electrodes 33 33 bzw. or. 34 34 verbunden werden und vorzugsweise als Diodenstruktur im monokristallinen Halbleitermaterial oder als sog. "Poly-Diode" oberhalb des monokristallinen Halbleiterkörpers are connected, and preferably so-called diode structure as in the monocrystalline semiconductor material, or as. "Poly-diode" above the monocrystalline semiconductor body 100 100 angeordnet werden. to be ordered.
  • [0129]
    Bei einem weiteren, in In another, in 12 12 dargestellten Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, die externe Speicherkapazität Embodiment shown is provided, the external storage 63 63 über eine weitere Diode via a further diode 64 64 an die Gateelektrode to the gate electrode 21 21 anzuschließen. to join. Die Anode dieser weiteren Diode The anode of the further diode 64 64 ist dabei an die Gateelektrode is applied to the gate electrode 21 21 und die Kathode ist an die zweite Anschlusselektrode and the cathode is connected to the second terminal electrode 33 33 bzw. an den dieser zweiten Anschlusselektrode or to the said second terminal electrode 33 33 zugewandten Anschluss der Kapazität facing terminal of the capacitor 63 63 angeschlossen. connected. Die weitere Diode The further diode 64 64 bewirkt, dass p-Ladungsträger aus dem Gate-Ansteuerkreis nachgeliefert werden. causes p-type carrier will be supplied from the gate drive circuit. Selbst bei Vorhandensein der ersten Diode Even in the presence of said first diode 61 61 , die ein Abfließen von Löchern aus der Driftsteuerzone That an outflow of holes from the drift control region 41 41 an die Drainelektrode to the drain electrode 32 32 verhindert, gehen unvermeidlich p-Ladungsträger durch Rekombination oder über Leckströme verloren und müssen daher nachgeliefert werden. prevents inevitably go p-charge carriers by recombination or leakage currents lost and need to be replenished. Die weitere Diode The further diode 64 64 bewirkt insbesondere, dass die Kapazität effect, in particular, that the capacity 63 63 beim ersten leitenden Ansteuern des MOSFET aus dem Gatekreis aufgeladen wird, sofern sie nicht bereits vorher durch einen thermisch in der Driftsteuerzone is charged from the gate circuit at the first conductive drive the MOSFET, if they are not already previously by a thermally in the drift control zone 41 41 generierten Sperrstrom aufgeladen wurde. generated off-state current was charged. Die Spannungsbegrenzungs-Diode The voltage limiting diode 65 65 kann hierbei optional parallel zu dem Kondensator can in this case optionally in parallel with the capacitor 63 63 geschaltet sein. be connected.
  • [0130]
    Bei den zuvor erläuterten Bauelementen, bei denen die Gateelektrode In the above-described components in which the gate electrode 21 21 oberhalb der Vorderseite above the front side 101 101 des Halbleiterkörpers angeordnet ist, verläuft der Inversionskanal in der Bodyzone the semiconductor body is disposed, the inversion channel extending in the body zone 12 12 unterhalb des Gatedielektrikums below the gate dielectric 22 22 im Bereich der Vorderseite in the region of the front 101 101 des Halbleiterkörpers of the semiconductor body 100 100 . , Die effektive Kanalweite ist dabei in etwa bestimmt durch die gesamte Breite der Driftzone The effective channel length is determined approximately by the entire width of the drift region 11 11 , dh die Summe der Breiten b ( , Ie the sum of the widths b ( 1A 1A ) der einzelnen zwischen zwei Driftsteuerzonen ) Of the individual drift between two control zones 41 41 liegenden Driftzonenabschnitte Drift region portions lying 11 11 . , Bei leitend angesteuertem Bauelement konzentriert sich ein Stromfluss innerhalb der Driftzone When the component, a current flow is concentrated within the drift zone 11 11 in den Akkumulationskanälen, die sich in der Driftzone in the accumulation channels in the drift region 11 11 entlang des Akkumulationsdielektrikums along the Akkumulationsdielektrikums 51 51 ausbilden. form. Die Abmessungen dieser Akkumulationszone sind in einer Richtung senkrecht zu dem Akkumulationsdielektrikum The dimensions of the accumulation zone in a direction perpendicular to the accumulation dielectric 51 51 , also in der zweiten lateralen Richtung y bei den zuvor erläuterten Bauelementen sehr gering), so dass bei dem erfindungsgemäßen Bauelement der gegenseitige Abstand zweier Driftsteuerzonen , So in the second lateral direction y in the previously described devices is very low), so that in the inventive device, the mutual distance between two drift control zones 14 14 bzw. die Breite b der einzelnen Driftzonenabschnitte and the width b of each drift region portions 11 11 sehr gering gewählt und annähernd bis auf den zweifachen Wert der Abmessungen des Akkumulationskanals reduziert werden kann, ohne den Einschaltwiderstand des Bauelements wesentlich zu beeinflussen. can be selected very small and approximately up to twice the value of the dimensions of the accumulation channel is reduced without affecting the on-resistance of the device significantly. Mit zunehmender Verringerung des Abstandes zweier Driftsteuerzonen With increasing reduction in the distance between two drift control zones 41 41 , dh mit einer zunehmenden Verringerung der Breite b eines Driftzonenabschnitts , That is, with an increasing reduction in the width b of a portion of the drift region 11 11 verringert sich bei den zuvor erläuterten Bauelementen auch die Kanalweite des für den jeweiligen Driftzonenabschnitt is reduced when the above-explained components and the channel width of the drift region for the respective section 11 11 wirksamen Inversionskanals der Bodyzone effective inversion channel of the body zone 12 12 . , Die Abmessungen des Akkumulationsdielektrikums in der zweiten lateralen Richtung liegen beispielsweise im Bereich von weniger als 50 nm. The dimensions of the Akkumulationsdielektrikums in the second lateral direction for example, lie in the range of less than 50 nm.
  • [0131]
    Dieses Problem wird bei den nachfolgend anhand der This problem is in the following with reference to 13 13 bis to 15 15 erläuterten Bauelementen vermieden, bei denen sich die Gateelektrode avoided explained components in which the gate electrode 21 21 ausgehend von der Vorderseite starting from the front 101 101 des Halbleiterkörpers in vertikaler Richtung in den Halbleiterkörper the semiconductor body in the vertical direction in the semiconductor body 100 100 hinein erstreckt. extends. Die The 13A 13A , . 14A 14A und and 15A 15A zeigen die Bauelemente dabei jeweils in Draufsicht auf die Vorderseite des Halbleiterkörpers show the components in each case in plan view of the front side of the semiconductor body 100 100 , in dem sie jeweils integriert sind, während die In which they are integrated respectively, while the 13B 13B , . 14B 14B , . 15B 15B die Bauelemente in einer ersten vertikalen Schnittebene und die the components in a first plane and the vertical section 13C 13C , . 14C 14C , . 15C 15C die Bauelemente in einer zweiten vertikalen Schnittebene zeigen. the components in a second vertical section plane show.
  • [0132]
    Bei dem Bauelement gemäß In the component in accordance 13 13 ist die Sourcezone is the source zone 13 13 innerhalb der Bodyzone within the body zone 12 12 angeordnet und die Gateelektrode arranged and the gate electrode 21 21 erstreckt sich in vertikaler Richtung durch die Sourcezone extends in a vertical direction through the source region 13 13 , die Bodyzone , The body zone 12 12 bis in die Driftzone into the drift region 11 11 . , Die Gateelektrode The gate electrode 21 21 ist dabei in der ersten lateralen Richtung x in Verlängerung der Driftzone is in the first lateral direction x in the extension of the drift region 11 11 und in der zweiten lateralen Richtung y jeweils beabstandet zu dem Akkumulationsdielektrikum and in the second lateral direction y are each spaced from the accumulation dielectric 51 51 angeordnet. arranged. Bei leitender Ansteuerung des Bauelements verläuft ein Inversionskanal in vertikaler Richtung entlang des Gatedielektrikums In conducting control of the device, an inversion channel extending in the vertical direction along the gate dielectric 21 21 von der Sourcezone from the source region 13 13 durch die Bodyzone by the body zone 12 12 zu der Driftzone to the drift zone 11 11 . , Die Kanallänge dieses Inversionskanals ist hierbei bestimmt durch die Abmessungen der Bodyzone The channel length of this inversion channel is determined here by the dimensions of the body zone 12 12 in vertikaler Richtung v zwischen der Sourcezone v in the vertical direction between the source region 13 13 und der Driftzone and the drift region 11 11 . , Diese Kanallänge ist in den This channel length is in the 13B 13B und and 13C 13C mit With 1 1 bezeichnet. designated. 13B 13B zeigt hierbei einen vertikalen Querschnitt durch den Halbleiterkörper 100 im Bereich der Gateelektrode this shows a vertical cross section through the semiconductor body 100 in the area of ​​the gate electrode 21 21 , während , while 13C 13C einen Querschnitt durch den Halbleiterkörper a cross section through the semiconductor body 100 100 in einem Bereich zwischen der Gateelektrode in a region between the gate electrode 21 21 und dem Akkumulationsdielektrikum and the accumulation dielectric 51 51 zeigt. shows.
  • [0133]
    Auf die Darstellung eines Querschnitts der Driftsteuerzone und deren Anschlusszonen On the representation of a cross section of the drift control zone and its contiguous zones 42 42 , . 44 44 ist in is in 13 13 verzichtet. waived. Dieser Querschnitt entspricht dem anhand von This cross-section corresponds to that based on 4C 4C bereits erläuterten Querschnitt, wobei die Driftsteuerzone already described cross section, wherein the drift control zone 41 41 in nicht näher dargestellter Weise entsprechend der Ausführungen zu den in a manner not shown according to the explanations of the 8 8th bis to 12 12 mit der Source- und Drainelektrode verschaltet sein kann oder entsprechend der Ausführungen zu may be connected with the source and drain electrodes or according to the comments on l l nur an die Drainzone only to the drain region 14 14 angeschlossen sein kann. may be connected.
  • [0134]
    Der Halbleiterkörper The semiconductor body 100 100 des in of in 13 13 dargestellten Bauelements kann in nicht näher dargestellter Weise entsprechend des Halbleiterkörpers in Device shown can in a manner not shown, according to the semiconductor body in 1 1 realisiert sein, bei dem eine Halbleiterschicht be realized in which a semiconductor layer 104 104 unmittelbar auf ein Halbleitersubstrat directly on a semiconductor substrate 103 103 aufgebracht ist, während die Driftsteuerzone is applied while the drift control region 41 41 durch eine weitere Isolationsschicht by a further insulating layer 52 52 gegenüber dem Halbleitersubstrat over the semiconductor substrate 103 103 isoliert ist. is isolated. Darüber hinaus besteht die Möglichkeit, das Bauelement gemäß There is also the possibility of the device according to 13 13 entsprechend dem Bauelement in according to the component in 3 3 in einem SOI-Substrat zu realisieren, bei dem zwischen einem Halbleitersubstrat to realize in an SOI substrate, in which between a semiconductor substrate 103 103 und einer Halbleiterschicht and a semiconductor layer 104 104 eine durchgehende Isolationsschicht a continuous insulating layer 105 105 vorhanden ist. is available.
  • [0135]
    14 14 zeigt eine Abwandlung des in shows a modification of the in 13 13 dargestellten, als Leistungs-MOSFET ausgebildeten Halbleiterbauelements. , Designed as a power MOSFET semiconductor device shown. Bei dem in In the in 14 14 dargestellten Bauelement ist eine Länge des Inversionskanals bestimmt durch den Abstand zwischen der Sourcezone Device shown is a length of the inversion channel determined by the distance between the source region 13 13 und der Driftzone and the drift region 11 11 in der ersten lateralen Richtung x. in the first lateral direction x. Die Gateelektrode The gate electrode 21 21 erstreckt sich bei diesem Bauelement in vertikaler Richtung v in den Halbleiterkörper hinein und ist so angeordnet, dass sie sich in der ersten lateralen Richtung x isoliert durch das Gatedielektrikum In this component extends in the vertical direction v in the semiconductor body in, and is arranged so that it extends in the first lateral direction x isolated by the gate dielectric 22 22 von der Sourcezone from the source region 13 13 durch die Bodyzone by the body zone 12 12 bis in die Driftzone into the drift region 11 11 erstreckt. extends. Bei leitend angesteuertem Bauelement verläuft der Inversionskanal, der eine Länge l aufweist, in der ersten lateralen Richtung x entlang des Gatedielektrikums When the component of the inversion channel having a length L extends in the first lateral direction x along the gate dielectric 22 22 . ,
  • [0136]
    Die Sourcezone The source zone 13 13 ist Bezug nehmend auf die is referring to the 14B 14B und and 14C 14C in der Bodyzone in the body zone 12 12 angeordnet und somit sowohl in der ersten lateralen Richtung x als auch in der vertikalen Richtung v durch die Bodyzone arranged and thus, both in the first lateral direction x and in the vertical direction V by the body zone 13 13 von der Driftzone of the drift zone 11 11 getrennt. separated. Wie in den As in 14B 14B und and 14C 14C strichpunktiert dargestellt ist, besteht auch die Möglichkeit, die Sourcezone dot-dash line is shown, it is also possible, the source zone 13 13 und die Bodyzone and the body zone 12 12 jeweils so zu realisieren, dass sie sich in vertikaler Richtung v von der Vorderseite respectively to implement so that they are in the vertical direction v of the front 101 101 des Halbleiterkörpers of the semiconductor body 100 100 bis an ein unter der Halbleiterschicht up to a of the semiconductor layer 104 104 angeordnetes Halbleitersubstrat arranged semiconductor substrate 103 103 oder an eine Isolationsschicht or on an insulating layer 105 105 , bei Verwendung eines SOI-Substrats, erstrecken. Wherein using an SOI substrate, extend.
  • [0137]
    Alternativ kann auch die Gateelektrode Alternatively, the gate electrode 21 21 analog zu einem Bauelement nach analogous to a component 13 13 in vertikaler Richtung v tiefer reichen, als das Bodygebiet rich v deeper in the vertical direction than the body region 12 12 , so dass sich im eingeschalteten Zustand ein Inversionskanal sowohl in der ersten lateralen Richtung x, als auch in vertikaler Richtung v ausbilden kann. So that v can be formed both in the first lateral direction x, and in the vertical direction in the ON state, an inversion channel.
  • [0138]
    15 15 zeigt eine Abwandlung des in shows a modification of the in 14 14 dargestellten Bauelements. Component illustrated. Bei diesem Bauelement ist die Gateelektrode In this device, the gate electrode 21 21 in der ersten lateralen Richtung x in Verlängerung der Driftsteuerzone in the first lateral direction x in the extension of the drift control zone 41 41 und in der zweiten lateralen Richtung y benachbart zu der Bodyzone and in the second lateral direction y adjacent to the body zone 12 12 angeordnet. arranged. Das Akkumulationsdielektrikum the accumulation 51 51 und das Gatedielektrikum and the gate dielectric 22 22 werden bei diesem Bauelement durch eine gemeinsame Dielektrikumsschicht gebildet, die in der zweiten lateralen Richtung y die Driftzone are formed in this component by a common dielectric layer, the y in the second lateral direction, the drift region 11 11 von der Driftsteuerzone of the drift control zone 41 41 und die Bodyzone and the body zone 12 12 sowie Abschnitte der Sourcezone and portions of the source zone 13 13 und der Driftzone and the drift region 11 11 von der Gateelektrode from the gate electrode 21 21 trennt. separates. In der ersten lateralen Richtung x ist die Gateelektrode In the first lateral direction x, the gate electrode 21 21 durch eine weitere Dielektrikumsschicht bzw. Isolationsschicht by a further dielectric layer or insulation layer 24 24 von der Driftsteuerzone of the drift control zone 41 41 getrennt. separated.
  • [0139]
    Bezug nehmend auf die Referring to the 15B 15B und and 15C 15C ist der Halbleiterkörper the semiconductor body 100 100 dieses Bauelements als SOI-Substrat mit einem Halbleitersubstrat this component as an SOI substrate having a semiconductor substrate 103 103 , einer Isolationsschicht , An insulating layer 105 105 und einer Halbleiterschicht and a semiconductor layer 104 104 realisiert. realized. Bezug nehmend auf Referring to 15B 15B erstrecken sich die Body- und Sourcezonen extending the body and source regions 12 12 , . 13 13 in vertikaler Richtung v des Halbleiterkörpers v in the vertical direction of the semiconductor body 100 100 bis an die Isolationsschicht up to the insulating layer 105 105 . , Gleiches gilt für die Gateelektrode The same applies to the gate electrode 21 21 , die sich in vertikaler Richtung v ebenfalls bis an die Isolationsschicht Extending v in the vertical direction also to the insulating layer 105 105 erstreckt. extends. Ein Inversionskanal bildet sich bei diesem Bauelement in der ersten lateralen Richtung x in der Bodyzone An inversion channel is formed in this component in the first lateral direction x in the body zone 12 12 zwischen der Sourcezone between the source region 13 13 und der Driftzone and the drift region 11 11 entlang des Gatedielektrikums along the gate dielectric 22 22 aus. out.
  • [0140]
    In nicht näher dargestellter Weise kann die Bodyzone In a manner not shown, the Body Zone 13 13 auch oberhalb der Isolationsschicht and above the insulating layer 105 105 enden und die Sourcezone end and the source region 13 13 kann vollständig innerhalb der Bodyzone can completely within the body zone 12 12 angeordnet sein, um dadurch entsprechend dem Bauelement gemäß be arranged, thereby corresponding to the device according to 13 13 einen Leistungs-MOSFET mit einem sich in vertikaler Richtung v erstreckenden Inversionskanal zu erhalten. to obtain a power MOSFET with a v is extending in the vertical direction inversion channel.
  • [0141]
    Die Driftsteuerzone The drift control zone 41 41 des Bauelements gemäß of the device according to 15 15 kann entsprechend der Erläuterungen zu den can according to the explanations of the 8 8th bis to 12 12 verschaltet werden. be interconnected. Eine zweite Anschlusszone A second connection zone 44 44 der Driftsteuerzone the drift control zone 41 41 kann hierbei in der ersten lateralen Richtung x benachbart zu der weiteren Isolationsschicht can in this case in the first lateral direction x adjacent to the further insulating layer 24 24 der Gateelektrode the gate electrode 21 21 in der Driftsteuerzone in the drift control zone 41 41 angeordnet sein. be disposed.
  • [0142]
    Die zweite Anschlusszone The second connection zone 44 44 kann sich in nicht näher dargestellter Weise in der vertikalen Richtung v über die gesamte Tiefe des Bodygebiets can in a manner not shown in the vertical direction v over the entire depth of the body region 12 12 erstrecken und/oder kann in dieser vertikalen Richtung bis zur Isolationsschicht extend and / or may in this vertical direction to the insulating layer 105 105 reichen. rich.
  • [0143]
    Entsprechend der Ausführungen zu den According to the explanations of the 1 1 bis to 3 3 besteht selbstverständlich auch die Möglichkeit, die Driftsteuerzone lediglich über die erste Anschlusselektrode it is of course also the possibility of the drift control zone only through the first terminal electrode 33 33 unter Zwischenschaltung oder ohne Zwischenschaltung einer Diode an das Drainpotential zu koppeln. to couple with the interposition or without intermediate connection of a diode to the drain potential.
  • [0144]
    Die The 16 16 und and 17 17 zeigen weitere Ausführungsbeispiele eines auf einem SOI-Substrat basierenden lateralen Leistungs-MOSFET. show further embodiments of a system based on an SOI substrate lateral power MOSFET. Der Halbleiterkörper The semiconductor body 100 100 , in dem der MOSFET integriert ist, weist hierbei jeweils ein Halbleitersubstrat In which the MOSFET is integrated, in this case in each case has a semiconductor substrate 103 103 , eine auf dem Halbleitersubstrat , One on the semiconductor substrate 103 103 angeordnete Isolationsschicht arranged insulation layer 105 105 sowie eine oberhalb der Isolationsschicht and an insulation layer above the 105 105 angeordnete Halbleiterschicht arranged semiconductor layer 104 104 auf, in der die aktiven Bauelementzonen des MOSFET integriert sind. on, in which the active device regions of the MOSFET are integrated.
  • [0145]
    Bei diesen Bauelementen gemäß der With these devices according to the 16 16 und and 17 17 weist diese Isolationsschicht , this insulating layer 105 105 eine Aussparung a recess 106 106 auf, durch welche sich eine an die Bodyzone through which a to the body zone 12 12 angrenzende Verbindungszone adjacent connecting zone 17 17 durch die Isolationsschicht through the insulating layer 105 105 bis in das Halbleitersubstrat up in the semiconductor substrate 103 103 erstreckt. extends. Diese Verbindungszone ist vom gleichen Leitungstyp wie die Bodyzone This connection zone is of the same conductivity type as the body zone 12 12 . , Das Halbleitersubstrat The semiconductor substrate 103 103 ist komplementär zu der Verbindungszone is complementary to the connecting zone 17 17 dotiert. doped.
  • [0146]
    Bei dem Bauelement gemäß In the component in accordance 16 16 sind in dem Halbleitersubstrat are in the semiconductor substrate 103 103 komplementär zu dem Substrat dotierte Feldzonen complementary to the substrate doped field zones 18A 18A , . 18B 18B , . 18C 18C , . 18D 18D angeordnet, die in der ersten lateralen Richtung x beabstandet zueinander angeordnet sind und die sich unmittelbar an die Isolationsschicht arranged, which are arranged in the first lateral direction x spaced from one another and located immediately adjacent to the insulating layer 105 105 anschließen. connect. In der zweiten lateralen Richtung y sind diese Feldzonen In the second lateral direction y, this field zones are 18A 18A - - 18D 18D in nicht näher dargestellter Weise streifenförmig ausgebildet. strip-shaped in a manner not shown. Die zu der Verbindungszone To the connection zone 17 17 nächstliegende Feldzone nearest field area 18A 18A ist hierbei unmittelbar an die Verbindungszone is in this case directly to the connection zone 17 17 angeschlossen. connected. Der laterale Abstand zweier benachbarter Feldzonen The lateral distance between two adjacent field zones 18A 18A - - 18D 18D vergrößert sich vorzugsweise mit zunehmendem Abstand zu der Verbindungszone preferably increases with increasing distance from the connection zone 17 17 . ,
  • [0147]
    Die Feldzonen The field zones 18A 18A - - 18D 18D erfüllen die Funktion von Feldringen, wie sie von Randabschlüssen bei Leistungshalbleiterbauelementen bekannt sind und beeinflussen durch die dielektrische Isolationsschicht fulfill the function of field rings, as they are known from the edge of financial statements in power semiconductor components and influence by the dielectric insulation layer 105 105 hindurch die Feldverteilung in der Driftzone through the field distribution in the drift region 11 11 mit dem Ziel einer Reduktion der Spannungsbelastung der Isolationsschicht with the aim of reducing the voltage stress on the insulation layer 105 105 bei einem auf einem gegebenen Potential liegenden Halbleitersubstrat at a potential lying on a given semiconductor substrate 103 103 . , Dieses Potential kann ein Massepotential bzw. Bezugspotential sein, kann jedoch auch dem Drainpotential entsprechen. This potential can be a ground potential or reference potential, but may also correspond to the drain potential.
  • [0148]
    Dasselbe Ziel wird bei dem Bauelement gemäß The same objective is at the component in accordance 17 17 durch eine komplementär zu dem Halbleitersubstrat by a complementary to the semiconductor substrate 103 103 dotierte Feldzone doped field region 19 19 erreicht, die so realisiert ist, dass deren in vertikaler Richtung v betrachtete Dotierstoffdosis mit zunehmendem Abstand zu der Verbindungszone achieved which is so realized that its v viewed in the vertical direction dopant dose with increasing distance from the connection zone 17 17 abnimmt. decreases. Eine solche Zone wird auch als VLD-Zone (VLD = Variation of Lateral Doping) bezeichnet. Such a zone is referred to as VLD zone (VLD = Variation of Lateral Doping).
  • [0149]
    Bezug nehmend auf Referring to 17 17 kann in der Isolationsschicht can in the insulation layer 105 105 unterhalb der Drainzone below the drain zone 14 14 eine Aussparung a recess 106 106 vorgesehen werden, durch die eine Verbindungszone are provided by which a connection zone 28 28 von der Drainzone from the drain region 14 14 bis an das Halbleitersubstrat up to the semiconductor substrate 103 103 reicht. enough. Im Bereich der Aussparung ist optional eine Halbleiterzone In the area of ​​the recess is optional, a semiconductor zone 27 27 vorhanden, die in der ersten lateralen Richtung bis unter die Isolationsschicht present, in the first lateral direction to below the isolation layer 105 105 reicht und die durch die Verbindungszone ranges and through the connecting zone 28 28 kontaktiert ist. is contacted. Optional können in dem Substrat im Bereich unterhalb der Drainzone Optionally, in the substrate in the region below the drain region 14 14 Feldringe field rings 29A 29A , . 29B 29B vorgesehen sein, deren Funktion der Funktion der Feldringe in be provided, the function of the function of the field rings in 16 16 entspricht. equivalent. Die Verbindungszone The connection zone 28 28 , die Halbleiterzone The semiconductor zone 27 27 in dem Substrat in the substrate 27 27 und die Feldringe sind vorzugsweise vom gleichen Leitungstyp wie die Drainzone and the field rings are preferably of the same conductivity type as the drain region 14 14 . , Vorzugsweise sind diese Zonen höher dotiert als die Driftzone Preferably, these zones are more highly doped than the drift region 11 11 . ,
  • [0150]
    Bei den in den In the in the 16 16 und and 17 17 dargestellten Bauelementen ist die Gateelektrode Components shown, the gate electrode 21 21 als planare Elektrode oberhalb der Vorderseite as a planar electrode above the front side 101 101 des Halbleiterkörpers angeordnet. of the semiconductor body disposed. Selbstverständlich kann diese Gateelektrode in nicht näher dargestellter Weise auch als Grabenelektrode entsprechend der Ausführungsbeispiele in den Of course, this gate electrode can be used in a manner not shown as grave electrode according to the embodiments in the 13 13 bis to 15 15 realisiert werden. will be realized.
  • [0151]
    Des Weiteren ist bei den Bauelementen gemäß der Furthermore, in the devices according to the 16 16 und and 17 17 die Driftsteuerzone the drift control zone 41 41 über eine Diode, die durch den pn-Übergang zwischen der ersten Anschlusszone via a diode formed by the pn junction between the first terminal zone 42 42 und der komplementär zu dieser dotierten Halbleiterzone and the complementarily doped to this semiconductor zone 43 43 gebildet ist, an die Drainelektrode is formed to the drain electrode 32 32 angeschlossen. connected. Die Driftsteuerzone The drift control zone 41 41 ist außerdem über die zweite Anschlusselektrode is also connected via the second terminal electrode 34 34 kontaktiert. contacted. Die Verschaltung der Driftsteuerzone The interconnection of the drift control region 41 41 kann auf beliebige, anhand der can to arbitrary, based on the 8 8th bis to 12 12 bereits erläuterte Weise erfolgen. already done manner explained. Darüber hinaus besteht auch die Möglichkeit, die Driftsteuerzone Moreover, there is also the possibility of the drift control zone 41 41 lediglich an Drainpotential zu koppeln, wie dies für die Ausführungsbeispiele in den only couple to drain potential, as for the embodiments in the 1 1 bis to 3 3 erläutert wurde. explained.
  • [0152]
    Bei den zuvor erläuterten Bauelementen, die nicht auf einem SOI-Substrat basieren, bei denen die Driftzone In the above-described components, which are not based on an SOI substrate in which the drift region 11 11 also unmittelbar an ein darunter liegendes, beispielsweise komplementär zu der Driftzone ie immediately subjacent to a, for example, complementary to the drift region 11 11 dotiertes Halbleitersubstrat doped semiconductor substrate 103 103 angrenzt, ist in erläuterter Weise eine Isolationsschicht is adjacent, in the manner explained, an insulating layer 52 52 erforderlich, die die Driftsteuerzone necessary, the drift control zone 41 41 gegenüber dem Halbleitersubstrat over the semiconductor substrate 103 103 isoliert (vgl. beispielsweise isolated (see. for example, 1D 1D ). ). Diese Bauelemente basieren auf einer Grundstruktur, die ein Halbleitersubstrat These devices are based on a basic structure comprising a semiconductor substrate 103 103 , auf dem Halbleitersubstrat , On the semiconductor substrate 103 103 angeordnete Driftzonen arranged drift regions 11 11 und in lateraler Richtung benachbart zu den Driftzonen and in the lateral direction adjacent to the drift region 11 11 angeordnete Driftsteuerzonen arranged drift control zones 41 41 aufweist, wobei die Driftsteuerzonen durch ein Akkumulationsdielektrikum , Said drift control zones by an accumulation dielectric 51 51 von den Driftzonen of the drift zones 11 11 und durch eine weitere Isolations- bzw. Dielektrikumsschicht and through a further isolation or dielectric layer 52 52 gegenüber dem Halbleitersubstrat over the semiconductor substrate 103 103 isoliert sind. are isolated.
  • [0153]
    Ein mögliches Verfahren zur Herstellung einer solchen Bauelementgrundstruktur wird nachfolgend anhand von A possible method of manufacturing such a device basic structure is hereinafter with reference to 18 18 erläutert. explained.
  • [0154]
    Bezug nehmend auf Referring to 18A 18A bildet den Ausgangspunkt des Verfahrens die Bereitstellung eines Halbleitersubstrats is the starting point of the method of providing a semiconductor substrate 103 103 . ,
  • [0155]
    Bezug nehmend auf Referring to 18B 18B wird auf einer der Seiten dieses Halbleitersubstrats is on one side of this semiconductor substrate 103 103 eine Isolationsschicht an insulating layer 52' 52 ' hergestellt. manufactured. Diese Isolationsschicht This insulating layer 52' 52 ' ist beispielsweise eine Oxidschicht, die durch thermische Oxidation hergestellt werden kann, oder ein abgeschiedenes Oxid, wie beispielsweise TEOS (Tetraethylorthosilikat). For example, an oxide layer can be formed by thermal oxidation, or a deposited oxide, such as TEOS (tetraethylorthosilicate).
  • [0156]
    Die Isolationsschicht The insulation layer 52' 52 ' wird anschließend durch Entfernen einzelner Abschnitte der Isolationsschicht then by removing individual portions of the insulating layer 52' 52 ' derart strukturiert, dass streifenförmige Isolationsschichten structured such that strip-shaped insulating layers 52 52 entstehen, was im Ergebnis in den arise, which result in the 18B 18B und and 18C 18C dargestellt ist. is shown. 18B 18B zeigt dabei einen Querschnitt durch die Anordnung mit dem Halbleitersubstrat shows a cross section through the arrangement with the semiconductor substrate 103 103 und der strukturierten Isolationsschicht, während and the patterned insulating layer, while 18C 18C eine Draufsicht zeigt. shows a plan view. Die einzelnen streifenförmigen Isolationsschichten The individual strip-like insulation layers 52 52 sind dabei in einer lateralen Richtung, die der zweiten lateralen Richtung y des späteren Bauelements entspricht, beabstandet zueinander angeordnet. are in a lateral direction corresponding to the second lateral direction y of the later component spaced apart from one another. Die Breite der verbleibenden Isolationsschichten The width of the remaining insulating layers 52 52 in dieser zweiten lateralen Richtung y legt die Breite der späteren Driftsteuerzonen fest, während der gegenseitige Abstand zweier solcher Isolationsschichten in this second lateral direction y, the width of the later drift control zones defines, while the mutual distance of two such insulating layers 52 52 die Breite der späteren Driftzonen the width of the later drift zones 11 11 definiert. Are defined.
  • [0157]
    Bezug nehmend auf Referring to 18E 18E wird anschließend mittels eines Epitaxieverfahrens eine Halbleiterschicht subsequently using an epitaxy a semiconductor layer 104 104 auf dem Substrat on the substrate 103 103 mit der strukturierten Isolationsschicht with the structured insulation layer 52 52 abgeschieden, wobei die Isolationsschichten deposited, the insulating layers 52 52 hierbei epitaktisch überwachsen werden. Here are overgrown epitaxially.
  • [0158]
    Je dicker die Halbleiterschicht The thicker the semiconductor layer 104 104 ausgeführt wird, desto niedriger ist der Einschaltwiderstand des fertigen Transistors. is executed, the lower the on-resistance of the finished transistor. Die Dicke ist begrenzt durch die technischen Möglichkeiten der nachfolgenden Ätz- und Verfüllprozesse und deren Kosten. The thickness is limited by the technical possibilities of the subsequent etching and Verfüllprozesse and their costs. Typische Dicken liegen im Bereich von 2μm bis 40μm. Typical thicknesses are in the range of from 2 .mu.m to 40 .mu.m.
  • [0159]
    Bezug nehmend auf Referring to 18F 18F werden anschließend unter Verwendung einer Ätzmaske subsequently using an etching mask 200 200 ausgehend von der Vorderseite starting from the front 101 101 des aus dem Halbleitersubstrat of from the semiconductor substrate 103 103 und der Halbleiterschicht and the semiconductor layer 104 104 gebildeten Halbleiterkörpers Semiconductor body formed 100 100 Gräben in den Halbleiterkörper Trenches in the semiconductor body 100 100 geätzt, die in der zweiten lateralen Richtung y beabstandet zueinander angeordnet sind und die derart positioniert sind, dass jeweils ein Graben im Bereich eines seitlichen Randes der Isolationsschichten etched, which are arranged spaced apart in the second lateral direction y to each other and which are positioned in such a way that in each case a trench in the region of a lateral edge of the insulating layers 52 52 angeordnet ist. is arranged. Das Ätzen erfolgt beispielsweise mittels eines Ätzmittels, welches die Halbleiterschicht The etching is effected for example by means of an etchant which semiconductor layer, the 104 104 selektiv gegenüber dem Material der Isolationsschicht selective to the material of the insulating layer 52 52 ätzt, so dass die Isolationsschichten etched so that the insulating layers 52 52 beim Ätzen als Ätzstoppschichten dienen. the etching serve as etch stop layers.
  • [0160]
    Die Breite der Gräben The width of the trenches 107 107 ist durch die maximale Spannungsbelastung zwischen der späteren Driftzone is determined by the maximum voltage stress between the later drift zone 11 11 und Driftsteuerzone and drift control region 41 41 gegeben sowie durch das Verfahren zur Erzeugung der Dielektrikumsschicht. given as well as the method for forming the dielectric layer. Wird die Dielektrikumsschicht durch thermische Oxidation des Halbleitermaterials hergestellt, so ist der Verbrauch an Halbleitermaterial bei der Grabenbreite zu berücksichtigen. Is the dielectric layer formed by thermal oxidation of the semiconductor material, the consumption of semiconductor material in the grave width is taken into account. Typische Grabenbreiten liegen zwischen etwa 20nm und etwa 100nm bei thermisch oxidierten Dielektri kumsschichten sowie zwischen etwa 30nm und etwa 200nm bei dielektrischer Verfüllung der Gräben. Typical widths are grave kumsschichten with thermally oxidized Dielektri between about 20 nm and about 100 nm and between about 30 nm and about 200 nm with dielectric filling of the trenches.
  • [0161]
    In diesen Gräben In these ditches 107 107 wird anschließend eine Dielektrikumsschicht hergestellt. a dielectric layer is formed subsequently. Diese Dielektrikumsschicht ist beispielsweise eine Oxidschicht und kann vor oder nach Entfernen der Ätzmaske This dielectric layer is, for example, an oxide layer and may be before or after removal of the etching mask, 200 200 durch eine thermische Oxidation freiliegender Bereiche des Halbleiterkörpers of exposed areas by thermal oxidation of the semiconductor body 100 100 oder durch Abscheidung einer Isolatorschicht beispielsweise in einem CVD-Prozess oder einer Kombination beider Varianten erfolgen. or by deposition of an insulator layer, for example in a CVD process, or a combination of both. Sofern die thermische Oxidation nach Entfernen der Ätzmaske Provided that the thermal oxidation after removing the etching mask, 200 200 erfolgt, entsteht eine Oxidschicht auch oberhalb der Vorderseite is carried out, an oxide layer is also formed above the front side 101 101 des Halbleiterkörpers of the semiconductor body 100 100 , die dann – beispielsweise mittels eines anisotropen Ätzverfahrens – wieder zu entfernen ist. Which then - has to be removed - for example by means of an anisotropic etching method.
  • [0162]
    18G 18G zeigt den Halbleiterkörper shows the semiconductor body 100 100 nach Durchführung dieser Verfahrensschritte. after performing these method steps. Basierend auf dieser in Based on this in 18G 18G dargestellten Grundstruktur können die zuvor erläuterten Halbleiterbauelemente realisiert werden, indem mittels üblicher, hinlänglich bekannter Dotierverfahren, die beispielsweise Implantations- und/oder Diffusionsschritte umfassen, die Body-, Source- und Drainzonen Basic structure shown the semiconductor devices explained above can be realized by means of conventional, well known doping, including, for example implantation and / or diffusion steps, the Body, source and drain regions 12 12 , . 13 13 , . 14 14 der MOSFET-Struktur sowie die Anschlusszonen the MOSFET structure, and the connection zones 33 33 , . 34 34 der Driftsteuerzonen the drift control zones 41 41 hergestellt werden. getting produced.
  • [0163]
    Die Verwendung einer niedrigdotierten Driftsteuerzone The use of a low-doped drift control region 41 41 zur Steuerung eines Akkumulationskanals in einer Driftzone for controlling an accumulation channel in a drift zone 11 11 eines Leistungshalbleiterbauelements ist nicht auf Leistungs-MOSFET beschränkt, sondern auf beliebige, eine Driftzone aufweisende Leistungshalbleiterbauelemente anwendbar. a power semiconductor device is not limited to power MOSFET, but on any, a drift zone having power semiconductor devices applicable. Der Einsatz einer solchen Driftsteuerzone ist insbesondere anwendbar auf IGBT. The use of such drift control region is particularly applicable to the IGBT. Solche IGBT unterscheiden sich von den bisher anhand der Figuren erläuterten Leistungs-MOSFET dadurch, dass die Drainzone Such IGBT different from the previously explained with reference to FIGS power MOSFET characterized in that the drain region 14 14 , die bei einem IGBT auch als Emitterzone bezeichnet wird, komplementär zu der Driftzone dotiert ist. Which is referred to in an IGBT as an emitter region is doped complementarily to the drift zone. Besondere Vorteile bietet die Verwendung einer niedrigdotierten Driftsteuerzone Particular advantages of using a lightly doped drift control region 41 41 zur Steuerung eines Akkumulationska nals in einer Driftzone for controlling a Akkumulationska Nals in a drift zone 11 11 bei unipolaren Leistungshalbleitern. in unipolar power semiconductors.
  • [0164]
    Ein weiteres Anwendungsbeispiel für eine niedrigdotierte, benachbart zu einer Driftzone angeordnete Driftsteuerzone sind Leistungs-Schottky-Dioden. Another example for a low-doped, adjacent to a drift region disposed drift control region are power Schottky diodes. Derartige Schottky-Dioden unterscheiden sich von den bisher erläuterten Leistungs-MOSFET dadurch, dass anstelle der Bodyzone Such Schottky diodes are different from the previously explained power MOSFET in that, instead of the body zone 12 12 eine Schottky-Metallzone vorhanden ist und das darüber hinaus keine Gateelektrode vorhanden ist. a Schottky metal zone is present and no gate electrode in addition exists.
  • [0165]
    19 19 zeigt in Abwandlung des Ausführungsbeispiels gemäß shows a modification of the embodiment of 3 3 ein Beispiel einer solchen Leistungs-Schottky-Diode. an example of such power Schottky diode. Das Bezugszeichen The numeral 71 71 bezeichnet hierbei die Schottky-Metallzone, die sich an die Driftzone Here is the Schottky metal zone extending to the drift region 11 11 anschließt und die mit der Driftzone connecting and with the drift region 11 11 einen Bauelementübergang a component junction 72 72 bildet, ausgehend von dem sich bei sperrendem Bauelement, eine Raumladungszone in der Driftzone forms, starting from the component in the off at a space charge region in the drift region 11 11 ausbreitet. spreads. Die Schottky-Metallzone The Schottky metal zone 71 71 bildet bei diesem Bauelement eine Anodenzone, während die in der Driftzone forms an anode region in this component, while in the drift zone 11 11 angeordnete hochdotierte Halbleiterzone arranged highly doped semiconductor zone 14 14 , die bei einem MOSFET dessen Drainzone bildet, eine Kathodenzone der Schottky-Diode bildet. Forming a drain region in a MOSFET, constitutes a cathode region of the Schottky diode. Diese Schottky-Diode sperrt, wenn eine positive Spannung zwischen der Kathodenzone This Schottky diode is cut off when a positive voltage between the cathode region 14 14 und der Anodenzone and the anode zone 61 61 anliegt. is applied.
  • [0166]
    Bei den bisher erläuterten erfindungsgemäßen Leistungsbauelementen sind die Driftzone In the previously described inventive power devices, the drift zone 11 11 und die Driftsteuerzone and the drift control region 41 41 in der zweiten lateralen Richtung y des Halbleiterkörpers in the second lateral direction y of the semiconductor body 100 100 benachbart zueinander und durch das Akkumulationsdielektrikum adjacent to each other and by the accumulation 51 51 voneinander getrennt angeordnet. arranged separately. Eine Fläche des Akkumulationsdielektrikums A surface of the Akkumulationsdielektrikums 51 51 , entlang derer sich der Akkumulationskanal in der Driftzone Along which the accumulation channel in the drift region 11 11 bei leitend angesteuertem Bauelement ausbreitet, verläuft hierbei senkrecht zu der Vorderseite propagates when the component, in this case perpendicular to the front 101 101 des Halbleiterkörpers. of the semiconductor body.
  • [0167]
    Die The 20A 20A bis to 20D 20D zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen lateralen Leistungshalbleiter bauelements. show component, a further embodiment of a lateral power semiconductor according to the invention. Driftsteuerzonen Drift control zones 41 41 sind bei diesem Bauelement in einer vertikalen Richtung v eines Halbleiterkörpers v are in this component in a vertical direction of a semiconductor body 100 100 benachbart zu einer Driftzone adjacent to a drift region 11 11 bzw. zu einzelnen Abschnitten dieser Driftzone or to individual sections of the drift region 11 11 angeordnet. arranged. 20A 20A zeigt dieses Halbleiterbauelement in Draufsicht auf eine Vorderseite shows this semiconductor device in plan view on a front side 101 101 des Halbleiterkörpers of the semiconductor body 100 100 , . 20B 20B zeigt dieses Bauelement in einem vertikalen Querschnitt JJ, shows this device in a vertical cross section JJ, 20C 20C zeigt das Bauelement in einem weiteren vertikalen Querschnitt KK und shows the device in a further vertical cross-section and KK 20D 20D zeigt das Bauelement in einer parallel zur Vorderseite shows the component in a direction parallel to the front side 101 101 verlaufenden lateralen Schnittebene LL. extending lateral sectional plane LL.
  • [0168]
    Die einzelnen Driftsteuerzonen The individual drift control zones 41 41 sind durch ein Akkumulationsdielektrikum are connected by a accumulation dielectric 51 51 gegenüber der Driftzone from the drift zone 11 11 isoliert und sind elektrisch an die Drainzone isolated and electrically to the drain region 14 14 bzw. die Drainelektrode and the drain electrode 32 32 gekoppelt, was in den coupled, which in the 20B 20B und and 20C 20C schematisch durch eine die einzelnen Driftsteuerzonen schematically by the individual drift control zones 41 41 und die Drainelektrode and the drain electrode 32 32 kontaktierende Leitungsverbindung dargestellt ist. contacting line connection is shown.
  • [0169]
    Zur Kontaktierung der Driftsteuerzonen To contact the drift control zones 41 41 ist eine erste Anschlusselektrode a first terminal electrode 33 33 vorhanden, die sich ausgehend von der Vorderseite present, which, starting from the front 101 101 in vertikaler Richtung in den Halbleiterkörper hineinerstreckt und die jeweils die Driftsteuerzonen extends into the vertical direction in the semiconductor body and each having the drift control zones 41 41 kontaktiert, die gegenüber der Driftzone contacted facing the drift zone 11 11 jedoch isoliert ist. but is isolated. 20E 20E zeigt das Bauelement im Bereich dieses Anschlusskontakts shows the device in the area of ​​this connection contact 33 33 im Querschnitt. in cross section. Der Anschlusskontakt The terminal contact 33 33 befindet sich dabei an dem der Drainzone is in this case where the drain region 14 14 zugewandten Ende der Driftsteuerzonen facing the end of the drift control zones 41 41 . , In der zweiten lateralen Richtung y kann dieser Anschlusskontakt an einer beliebigen Position angeordnet sein. In the second lateral direction y of the terminal contact may be positioned at an arbitrary position. In In 20A 20A ist eine mögliche Position dieses Anschlusskontakts is a possible position of this connection contact 33 33 , der beispielsweise einen quadratischen Querschnitt besitzt, eingezeichnet. , For example, has a square cross-section, located.
  • [0170]
    Der Anschlusskontakt The terminal contact 33 33 ist oberhalb der Vorderseite is above the front side 101 101 des Halbleiterkörpers mittels einer Anschlussverbindung of the semiconductor body by means of a terminal connection 35 35 an die Drainelektrode to the drain electrode 32 32 angeschlossen und oberhalb der Vorderseite mittels einer Isolationsschicht connected and above the front side by means of an insulation layer 56 56 zumindest gegenüber der Driftzone at least relative to the drift region 11 11 isoliert. isolated. Das Bezugszeichen The numeral 55 55 in in 20E 20E bezeichnet eine vertikale Isolationsschicht, welche die Driftzone denotes a vertical insulating layer drift zone 11 11 innerhalb des Halbleiterkörpers within the semiconductor body 100 100 gegenüber der sich in den Halbleiterkörper over which the semiconductor body 100 100 hineinerstreckenden Anschlusselektrode hineinerstreckenden terminal electrode 33 33 isoliert. isolated.
  • [0171]
    Um die Driftsteuerzonen The drift control zones 41 41 an ihrem der Bodyzone on her the body zone 12 12 bzw. der Sourcezone and the source region 13 13 zugewandten Ende kontaktieren zu können ist eine zu der erläuterten ersten Anschlusselektrode to contact facing end is described to the first terminal electrode 33 33 entsprechende zweite Anschlusselektrode corresponding second terminal electrode 34 34 vorhanden, die sich am body- bzw. sourceseitigen Ende der Driftsteuerzonen present, at the body- or source-side end of the drift control zones 41 41 in vertikaler Richtung in den Halbleiterkörper in the vertical direction in the semiconductor body 100 100 hineinerstreckt und die die Driftsteuerzonen hineinerstreckt and the drift control zones 41 41 kontaktiert, gegenüber den Driftzonen contacted, opposite the drift zones 11 11 jedoch isoliert ist. but is isolated. Eine mögliche Position dieser zweiten Anschlusselektrode A possible position of this second terminal electrode 34 34 , die optional vorhanden ist, ist in Which is optionally present, is in 20A 20A ebenfalls gestrichelt eingezeichnet. also broken lines. In den Driftsteuerzonen sind in dem Beispiel zweite Anschlusszonen In the drift control zones are in the example second connection zones 44 44 vorhanden, die komplementär zu den Driftsteuerzonen present that is complementary to the drift control zones 41 41 dotiert sind und die durch die zweite Anschlusselektrode kontaktiert sind. doped and which are contacted by the second terminal electrode.
  • [0172]
    Die Driftsteuerzonen The drift control zones 41 41 können auf eine beliebige, anhand der can scale to any, on the basis of 8 8th bis to 12 12 erläuterten Weise an die Drainelektrode explained manner to the drain electrode 32 32 und die Sourceelektrode and the source electrode 31 31 angeschlossen werden. be connected. Um die Driftsteuerzonen The drift control zones 41 41 beispielsweise über eine Diode an die Drainelektrode for example, via a diode to the drain electrode 32 32 anzuschließen, können in den Driftsteuerzonen to join, can in the drift control zones 41 41 im Bereich des Anschlusskontakts in the area of ​​the terminal 35 35 Anschlusszonen contiguous zones 43 43 vorgesehen sein, die komplementär zu den übrigen Bereichen der Driftsteuerzone be provided that are complementary to the remaining regions of the drift control zone 41 41 dotiert sind. are doped. Solche Anschlusszonen sind in Such connection zones are in 20E 20E dargestellt. shown. Insbesondere kann zwischen die Anschlusszone In particular, between the contiguous zone 43 43 und die Driftsteuerzone and the drift control region 41 41 eine hochdotierte Zone eingebracht werden, die komplementär zur Anschlusszone a highly doped region are introduced complementary to the connection region 43 43 dotiert ist, und bei Anliegen einer sperrenden Drainspannung den Abfluss akkumulierter Löcher aus der Driftsteuerzone zur Anschlusselektrode is doped, and the drain accumulated on application of a blocking voltage drain holes from the drift control zone to the terminal electrode 33 33 hin verhindern kann. can prevent back. Entsprechend können zum Anschließen der Driftsteuerzonen Accordingly, for connecting the drift control zones 41 41 an die Sourceelektrode to the source electrode 31 31 in den Driftsteuerzonen the drift control zones 41 41 im Bereich des wei teren Anschlusskontakts in the region of direct connection contact wei 37 37 komplementär zu der Driftsteuerzone complementary to the drift control region 41 41 dotierte Anschlusszonen doped connection zones 44 44 vorgesehen sein. be provided.
  • [0173]
    Bei dem in In the in 20 20 dargestellten Bauelement weist die Bodyzone Component shown, the Body Zone 12 12 komplementär zu der Driftzone complementary to the drift region 11 11 dotierte Abschnitte doped sections 18 18 auf, die sich in der ersten lateralen Richtung x in Richtung der Drainzone , which extend in the first lateral direction x in the direction of the drain zone 14 14 erstrecken. extend. Durch diese Gestaltung der Bodyzonen This design of the body zones 18 18 sind die sperrenden pn-Übergänge von Driftzonen are the blocking pn junctions of drift zones 11 11 und Driftsteuerzonen and drift control zones 41 41 in der ersten vertikalen Richtung x übereinander und somit der Verlauf der elektrischen Feldstärke und der Raumladungszonen in diesen beiden Halbleiterbereichen praktisch gleich. in the first vertical direction x above the other and thus the distribution of the electric field strength and the space charge zones in these two semiconductor regions virtually the same. Dadurch reduziert sich die statische Spannungsbelastung über dem Akkumulationsdielektrikum This reduces static stress load is reduced to the accumulation dielectric 51 51 im Sperrbetrieb. in blocking operation.
  • [0174]
    Die Gateelektrode The gate electrode 21 21 des in of in 20 20 dargestellten MOSFET ist als planare Elektrode oberhalb der Vorderseite MOSFET shown is provided as a planar electrode above the front side 101 101 des Halbleiterkörpers angeordnet. of the semiconductor body disposed. Die Sourcezone The source zone 13 13 ist vollständig von der Bodyzone is completely out of the body zone 12 12 umgeben, wobei sich bei leitend angesteuertem Bauelement unterhalb der Vorderseite surrounded, whereby when the component is below the front 101 101 des Halbleiterkörpers of the semiconductor body 100 100 ein Inversionskanal in der ersten lateralen Richtung x zwischen der Sourcezone an inversion channel in the first lateral direction x between the source region 13 13 und der Driftzone and the drift region 11 11 ausbildet. formed. Die Flächen des Akkumulationsdielektrikums The surfaces of the Akkumulationsdielektrikums 51 51 zwischen den Driftsteuerzonen between the drift control zones 41 41 und der Driftzone and the drift region 11 11 verlaufen im dargestellten Beispiel parallel zur Vorderseite extend in the illustrated example parallel to the front 101 101 , so dass sich Akkumulationskanäle in den Driftzonen So that accumulation channels in the drift zones 11 11 bei leitend angesteuertem Bauelement ebenfalls parallel zur Vorderseite when the component is also parallel to the front 101 101 des Halbleiterkörpers ausbilden. form of the semiconductor body.
  • [0175]
    Die The 21A 21A bis to 21C 21C zeigen eine Abwandlung des in show a modification of the in 20 20 dargestellten Bauelements. Component illustrated. Bei diesem Bauelement ist die Gateelektrode In this device, the gate electrode 21 21 als Trench-Elektrode realisiert, die sich ausgehend von der Vorderseite implemented as a trench electrode extending from the front 101 101 in vertikaler Richtung in den Halbleiterkörper in the vertical direction in the semiconductor body 100 100 hineinerstreckt. hineinerstreckt. 21A 21A zeigt eine Draufsicht auf die Vorderseite shows a plan view of the front 101 101 des Halbleiterkörpers, wobei aus Gründen der Übersichtlichkeit auf die Darstellung von Source-, Drain- und Gateelektroden verzichtet ist. of the semiconductor body, being omitted for reasons of clarity of the illustration of source, drain and gate electrodes. 21B 21B zeigt einen durch die Gateelektrode shows a by the gate electrode 21 21 gehenden vertikalen Querschnitt des Bauelements. continuous vertical cross-section of the device. 21C 21C zeigt einen vertikalen Querschnitt des Bauelements in einer Ebene, die in der zweiten lateralen Richtung y beabstandet zu der Gateelektrode shows a vertical cross section of the device in a plane spaced apart in the second lateral direction y to the gate electrode 21 21 liegt. lies.
  • [0176]
    Die Gateelektrode The gate electrode 21 21 des Bauelements ist derart angeordnet, dass sie sich umgeben von dem Gatedielektrikum the device is arranged so as to surround the gate dielectric from 22 22 in der ersten lateralen Richtung x von der Sourcezone in the first lateral direction x of the source region 13 13 durch die Bodyzone by the body zone 12 12 bis in die Driftzone into the drift region 11 11 erstreckt. extends. Bei leitend angesteuertem Bauelement bildet sich hierbei ein Inversionskanal in der Bodyzone When the component is in this case forms an inversion channel in the body zone 12 12 entlang der Seitenflächen der Gateelektrode along the side surfaces of the gate electrode 21 21 in der ersten lateralen Richtung aus. in the first lateral direction.
  • [0177]
    Die Driftsteuerzonen The drift control zones 41 41 sind in nicht näher dargestellter Weise entsprechend der Driftsteuerzonen are in a manner not shown in accordance with the drift control zones 41 41 des Bauelements in the device in 20 20 über die erste Anschlusselektrode over the first terminal electrode 33 33 ( ( 21A 21A ) an die Drainelektrode ) To the drain electrode 32 32 und über die optional vorhandene zweite Anschlusselektrode and the optionally present second terminal electrode 34 34 ( ( 21A 21A ) an die Sourceelektrode ) To the source electrode 31 31 anschließbar. connected.
  • [0178]
    Die Gatestruktur kann auch entsprechend der Ausführungen zu The gate structure can also according to the versions 14 14 , einschließlich der dort angegebenen Alternativen ausgeführt sein. be carried out, including the indicated there alternatives.
  • [0179]
    Die The 22A 22A bis to 22D 22D zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel eines lateralen Leistungs-MOSFET, bei dem Driftsteuerzonen show another embodiment of a lateral power MOSFET in which drift control zones 41 41 in vertikaler Richtung v eines Halbleiterkörpers v in the vertical direction of a semiconductor body 100 100 benachbart zu Abschnitten einer Driftzone adjacent portions of a drift region 11 11 angeordnet sind. are arranged. 22A 22A zeigt dabei eine Draufsicht auf die Vorderseite shows a plan view of the front 101 101 des Halbleiterkörpers, die of the semiconductor body, 22B 22B und and 22C 22C zeigen vertikale Querschnitte des Halbleiterkörpers in zwei in der zweiten lateralen Richtung y beabstandet zueinander angeordneten Schnittebenen OO und PP. show vertical cross sections of the semiconductor body into two in the second lateral direction y mutually spaced cutting planes OO and PP. 22D 22D zeigt einen lateralen Querschnitt durch den Halbleiterkörper in einer in den shows a lateral cross-section through the semiconductor body in an in 22B 22B und and 22C 22C dargestellten Schnittebene QQ. QQ-sectional plane shown.
  • [0180]
    Die Gateelektrode The gate electrode 21 21 weist bei diesem Bauelement mehrere Elektrodenabschnitte auf, die in vertikaler Richtung v des Halbleiterkörpers In this component has a plurality of electrode portions which in the vertical direction v of the semiconductor body 100 100 beabstandet zueinander angeordnet sind. are arranged spaced from one another. Die einzelnen Gateelektrodenabschnitte The individual gate electrode sections 21 21 sind in der ersten lateralen Richtung x bei diesem Bauelement jeweils benachbart zu den Driftsteuerzonen are respectively adjacent to the drift control zones in the first lateral direction x in this component 41 41 angeordnet und durch eine Isolationsschicht arranged and by an insulation layer 24 24 gegenüber diesen Driftsteuerzonen towards these drift control zones 41 41 isoliert. isolated. Die Bodyzone The Body Zone 12 12 weist mehrere Bodyzonenabschnitte auf, von denen jeweils einer in der ersten lateralen Richtung x anschließend an einen Abschnitt der Driftzone includes a plurality of body region portions, one each in the first lateral direction x, then to a portion of the drift region 11 11 und in vertikaler Richtung v benachbart zu mindestens einem Abschnitt der Gateelektrode v in the vertical direction and adjacent to at least a portion of the gate electrode 21 21 angeordnet ist. is arranged. Das zwischen einem Gateelektrodenabschnitt Between a gate electrode portion 21 21 und einem Bodyzonenabschnitt and a body zone section 12 12 angeordnet Gatedielektrikum gate dielectric disposed 22 22 und das Akkumulationsdielektrikum and the accumulation 51 51 , das zwischen der zu dem Gateelektrodenabschnitt That between the gate electrodes to the portion 21 21 benachbarten Driftsteuerzone neighboring drift control region 41 41 und der anschließend an den Bodyzonenabschnitt and then to the body zone section 12 12 angeordneten Driftzone arranged drift region 11 11 ausgebildet ist, ist bei diesem Bauelement durch eine gemeinsame Dielektrikumsschicht gebildet. is formed, is formed by a common dielectric layer in this device.
  • [0181]
    An die Bodyzonenabschnitte On the body zone sections 12 12 schließen sich in der ersten lateralen Richtung x jeweils Abschnitte der Sourcezone join in the first lateral direction x in each case portions of the source region 13 13 an, die durch eine Sourceelektrode , which by a source electrode 31 31 kontaktiert sind, die sich ausgehend von der Vorderseite are contacted, which, starting from the front 101 101 in vertikaler Richtung in den Halbleiterkörper in the vertical direction in the semiconductor body 100 100 hineinerstreckt. hineinerstreckt.
  • [0182]
    Die einzelnen Gateelektrodenabschnitte The individual gate electrode sections 21 21 , die einzelnen Bodyzonenabschnitte That each body zone sections 12 12 sowie die einzelnen Sourcezonenabschnitte and the individual source region sections 13 13 sind bei diesem Bauelement entsprechend der Driftsteuerzonen In this component are in accordance with the drift control zones 41 41 und der Driftzonen and the drift zones 11 11 in der zweiten lateralen Richtung y streifenförmig ausgebildet. strip-shaped in the second lateral direction y.
  • [0183]
    Entsprechend der Sourcezone According to the source region 13 13 weist die Drainzone has the drain region 14 14 bei diesem Bauelement ebenfalls mehrere Abschnitte auf, wobei sich jeweils ein Drainzonenabschnitt In this component, also a plurality of sections, wherein each of which a drain zone section 14 14 an einen Driftzonenabschnitt a drift zone section 11 11 anschließt. followed. Die einzelnen Drainzonenabschnitte The individual drain zone sections 14 14 sind durch eine Drainelektrode are connected by a drain electrode 32 32 kontaktiert, die sich ausgehend von der Vorderseite contacted, which, starting from the front 101 101 in vertikaler Richtung in den Halbleiterkörper in the vertical direction in the semiconductor body 100 100 hineinerstreckt. hineinerstreckt. Die einzelnen Drainzonenabschnitte The individual drain zone sections 14 14 sind entsprechend der Sourcezonenabschnitte are respectively the source zone portions 13 13 in der zweiten vertikalen Richtung y streifenförmig, und damit langgestreckt ausgebildet. strip-like in the second vertical direction y, and thus formed elongated.
  • [0184]
    Die Driftsteuerzonen The drift control zones 41 41 sind bei diesem Bauelement in der ersten lateralen Richtung x durch vertikale Isolationsschichten In this component are in the first lateral direction x by vertical insulation layers 57 57 gegenüber der Drainelektrode compared to the drain electrode 32 32 bzw. gegenüber einer Halbleiterzone or with respect to a semiconductor region 45 45 , die zwischen diese Isolationsschicht Between this insulating layer 57 57 und der Drainelektrode and the drain electrode 32 32 angeordnet ist, isoliert. Is arranged isolated.
  • [0185]
    Die Driftsteuerzonen The drift control zones 41 41 sind in nicht näher dargestellter Weise entsprechend der Driftsteuerzonen are in a manner not shown in accordance with the drift control zones 41 41 des Bauelements in the device in 20 20 über die erste Anschlusselektrode over the first terminal electrode 33 33 ( ( 21A 21A ) an die Drainelektrode ) To the drain electrode 32 32 und über die optional vorhandene zweite Anschlusselektrode and the optionally present second terminal electrode 34 34 ( ( 21A 21A ) an die Sourceelektrode ) To the source electrode 31 31 anschließbar. connected. Eine mögliche Position der ersten und zweiten Anschlusselektroden One possible position of the first and second terminal electrodes 33 33 , . 34 34 ist in is in 22A 22A dargestellt. shown. Bezug nehmend auf Referring to 22A 22A können innerhalb der einzelnen Driftsteuerzonen can within the individual drift control zones 41 41 komplementär zu der Driftsteuerzone complementary to the drift control region 41 41 dotierte Anschlusszonen doped connection zones 44 44 vorhanden sein, die durch die Anschlusselektrode be present through the terminal electrode 34 34 kontaktiert sind. are contacted. Auf diese Weise kann eine Diode zum Anschließen der Driftsteuerzone In this way, a diode can be used to connect the drift control region 41 41 an die Sourceelektrode to the source electrode 31 31 bzw. die Sourcezone or the source region 13 13 realisiert werden. will be realized.
  • [0186]
    Das Vorsehen von Driftsteuerzonen The provision of drift control zones 41 41 , die in vertikaler Richtung eines Halbleiterkörpers jeweils benachbart zu Driftzonenabschnitten , The drift region to portions adjacent in the vertical direction of a semiconductor body in each case 11 11 angeordnet sind, ist selbstverständlich nicht auf die in den are arranged is of course not limited to the in 20 20 bis to 22 22 erläuterten Leistungs-MOSFET beschränkt, sondern solche Driftsteuerzonen limited explained power MOSFET, but such drift control zones 41 41 können bei beliebigen, eine Driftzone aufweisenden Leistungsbauelementen, insbesondere Schottky-Dioden, vorgesehen werden. may at any a drift region having power devices, particularly Schottky diodes, can be provided. Schottky-Dioden unterscheiden sich von den zuvor erläuterten MOSFET dadurch, dass keine Gateelektroden vorhanden sind und das anstelle der Body- und Sourcezonen eine Schottky- Metallzone vorgesehen ist, die sich an die Driftzone anschließt. Schottky diodes are different from the previously discussed MOSFET in that no gate electrodes are present and a Schottky metal zone is provided in place of the body and source areas, which is adjacent to the drift zone.
  • [0187]
    Bei den anhand der The reference to the 20 20 bis to 22 22 erläuterten lateralen Leistungsbauelementen sind stapelartige Bauelementstrukturen vorhanden, bei denen in vertikaler Richtung v des Halbleiterkörpers described lateral power devices are stack-like component structures present in which in the vertical direction v of the semiconductor body 100 100 aufeinanderfolgend eine Halbleiterschicht als Driftzone sequentially, a semiconductor layer as a drift zone 11 11 , eine Dielektrikumsschicht als Akkumulationsdielektrikum , A dielectric layer as accumulation dielectric 51 51 und eine weitere Halbleiterschicht als Driftsteuerzone and another semiconductor layer as drift control region 41 41 und auf dieser Driftsteuerzone eine weitere Dielektrikumsschicht als weiteres Akkumulationsdielektrikum and on this drift control region further dielectric layer as a further accumulation dielectric 51 51 vorhanden sind. available. Diese Struktur kann sich in vertikaler Richtung mehrfach wiederholen, um in vertikaler Richtung des Halbleiterkörpers jeweils abwechselnd mehrere Driftzonen This structure may be repeated several times in the vertical direction alternately in the vertical direction of the semiconductor body a plurality of drift regions 11 11 und mehrere Driftsteuerzonen and several drift control zones 41 41 zu realisieren, die jeweils durch ein Akkumulationsdielektrikum to realize each defined by a accumulation dielectric 51 51 voneinander getrennt sind. are separated. Die Halbleiterschichten, die die einzelnen Driftzonen The semiconductor layers each drift zones 11 11 bzw. die einzelnen Driftzonenabschnitte und die einzelnen Driftsteuerzonen or the individual drift zone sections and the individual drift control zones 41 41 bilden, können dabei in vertikaler Richtung jeweils gleiche Abmessungen besitzen und jeweils gleiche Dotierungskonzentrationen aufweisen. form, may each have the same dimensions in the vertical direction and each having the same dopant concentrations.
  • [0188]
    Schichtanordnungen, bei denen abwechselnd eine Halbleiterschicht und eine Dielektrikumsschicht vorhanden ist, lassen sich auf unterschiedliche Weise erzeugen: Layer arrangements in which a semiconductor layer and a dielectric layer is alternately present, can be produced in different ways:
    Ein mögliches Verfahren zur Herstellung eines solchen Schichtstapels besteht darin, in einer Halbleiterschicht in unterschiedlichen Tiefen vergrabene Isolationsschichten herzustellen. A possible method for producing such a layer stack is to produce in a semiconductor layer buried at different depths insulating layers. Hierzu werden Sauerstoffionen über eine Oberfläche in die Halbleiterschicht implantiert. To this end, oxygen ions are implanted through a surface into the semiconductor layer. An diese Sauerstoffimplantation schließt sich ein Temperaturschritt an, der in den Bereichen, in die Sauerstoff eingebracht wurde, die Entstehung eines Halbleiteroxids bewirkt, welches eine Isolationsschicht bildet. At this oxygen implantation step is followed by a temperature, which was introduced into the areas in the oxygen causes the formation of a semiconductor oxide, which forms an insulating layer. Die Implantationsenergie, mit der die Sauerstoffionen in den Halbleiterkörper implantiert werden, bestimmt die Eindringtiefe der Sauerstoffionen und damit die Position der Isolationsschicht in vertikaler Richtung der Halbleiterschicht. The implantation energy, with which the oxygen ions are implanted into the semiconductor body, the penetration depth of the oxygen ions and thus the position of the insulation layer in the vertical direction of the semiconductor layer determined. Durch Anwendung unterschiedlicher Implantationsenergien lassen sich durch dieses Verfahren mehrere Isolationsschichten erzeugen, die in der Bestrahlungsrichtung beabstandet zueinander angeordnet sind. By applying different implantation energies plurality of insulating layers can be obtained by this method generate spaced in the irradiation direction are arranged to each other.
  • [0189]
    Mittels dieses Verfahrens lassen sich auch Isolationsschichten erzeugen, die senkrecht zur Oberfläche der Halbleiterschicht verlaufen. By this method can also produce insulating layers which extend perpendicular to the surface of the semiconductor layer. Hierzu erfolgt die Sauerstoffimplantation maskiert unter Verwendung einer Maske, wobei die Maske die Position und die Abmessungen der Isolationsschicht in lateraler Richtung der Halbleiterschicht und die angewendete Implantationsenergie die Position und die Abmessungen dieser Isolationsschicht in vertikaler Richtung der Halbleiterschicht bestimmen. To achieve this, oxygen implantation is masked using a mask, said mask determine the position and the dimensions of the insulating layer in the lateral direction of the semiconductor layer and the applied implantation energy, the position and dimensions of the insulating layer in the vertical direction of the semiconductor layer.
  • [0190]
    Ein weiteres Verfahren zur Herstellung eines Schichtstapels, der abwechselnd eine Halbleiterschicht und eine Dielektrikumsschicht aufweist, sieht zunächst die Herstellung eines Halbleiterschichtstapels vor, der abwechselnd eine Siliziumschicht und eine Silizium-Germanium-Schicht aufweist. Another method for the preparation of a layer stack, which alternately has a semiconductor layer and a dielectric layer, first provides for the preparation of a semiconductor layer stack alternately having a silicon layer and a silicon germanium layer. Ein solcher Halbleiterschichtstapel kann durch epitaktische Abschaltung in bekannter Weise hergestellt werden. Such a semiconductor layer stack may be formed by epitaxial shutdown in a known manner. Die Abmessungen der Silizium-Germanium-Schichten in vertikaler Richtung des entstehenden Schichtstapels, dh senkrecht zu den einzelnen Schichten, sind dabei geringer als die Abmessungen der einzelnen Siliziumschichten. The dimensions of the silicon-germanium layers in the vertical direction of the resulting layer stack, that is, perpendicular to the individual layers, are less than the dimensions of the individual silicon layers. In diesen Schichtstapeln werden anschließend ausgehend von der Vorderseite Gräben erzeugt, über welche durch ein Ätzmittel selektiv Bereiche der Silizium-Germanium-Schichten ausgehend von den Gräben weggeätzt werden, so dass Hohlräume zwischen jeweils zwei in vertikaler Richtung jeweils benachbarten Siliziumschichten entstehen. In this layer stacks trenches are then produced from the front side, on which areas of the silicon-germanium layers are starting etched away from the trenches by an etchant selective, such that cavities between each two vertically adjacent silicon layers are formed. In diesen Hohlräumen wird anschließend ein Halbleiteroxid erzeugt, indem bei geeigneten Oxidationstemperaturen ein oxidierendes Gas über den zuvor erzeugten Graben in die Hohlräume des Schichtstapels eingebracht wird. In these cavities a semiconductor oxide is then produced by an oxidizing gas is introduced via the previously generated digging into the cavities of the layer stack at appropriate oxidation temperatures.
  • [0191]
    Ein weiteres Verfahren zur Erzeugung eines Schichtstapels, der abwechselnd Halbleiterschichten und Isolationsschichten aufweist, besteht darin, das anhand der Another method for producing a layer stack which has alternating semiconductor layers and insulating layers, is the reference to the 18A 18A bis to 18E 18E erläuterte Verfahren, bei dem Isolationsschichten epitaktisch mit einer Halbleiterschicht überwachsen werden, mehrfach durchzuführen, dh auf eine aufgewachsene Epitaxieschicht erneut eine strukturierte Isolationsschicht und auf diese erneut eine Epitaxieschicht aufzuwachsen. described method, are epitaxially grown on the insulation layers with a semiconductor layer, multiple perform, that is again re-grow a grown epitaxial layer a patterned insulating layer and on this an epitaxial layer.
  • [0192]
    Ein Schichtstapel, der abwechselnd Halbleiterschichten und Isolationsschichten aufweist, kann außerdem durch Anwendung des sogenannten SmartCut-Verfahrens hergestellt werden. A layer stack comprising alternating semiconductor layers and insulating layers, may also be prepared by application of the so-called SmartCut process. Bei einem SmartCut-Verfahren ist grundsätzlich vorgesehen, von einer Halbleiterschicht eine dünne Halbleiterschicht dadurch "abzusprengen", dass Wasserstoffionen in eine gegebene Tiefe implantiert und anschließend ein Temperaturschritt durchgeführt wird. In a SmartCut method is basically provided by a semiconductor layer of a thin semiconductor layer thereby "abzusprengen" that hydrogen ions are implanted to a given depth and then a temperature step is carried out. Dieses SmartCut-Verfahren lässt sich zur Herstellung eines Halbleiter-Isolator-Schichtstapels verwenden, indem mittels eines Waferbonding-Verfahrens eine eine Isolationsschicht aufweisende Halbleiterschicht derart auf eine weitere, an der Oberfläche oxidierte Halbleiterschicht aufgebracht wird, dass die Isolationsschicht zwischen diesen beiden Halbleiterschichten angeordnet ist. This SmartCut method can be used for manufacturing a semiconductor-insulator-layer stack by a an insulating layer containing semiconductor layer is so applied to a further oxidized on the surface semiconductor layer by a wafer bonding method that is disposed the insulating layer between these two semiconductor layers. Mittels des SmartCut-Verfahrens wird die aufgebondete Halbleiterschicht dann derart abgesprengt, dass auf der Trägerschicht die Isolationsschicht und eine dünne Schicht der aufgebondeten Halbleiterschicht verbleibt. By means of the SmartCut method, the aufgebondete semiconductor layer is then broken off in such a way that on the carrier layer remains, the insulating layer and a thin layer of the bonded semiconductor layer. Auf diese dünne Halbleiterschicht, die anschließend oxidiert wird, wird dann erneut eine mit einer Isolationsschicht versehene Halbleiterschicht aufgebondet und die aufgebondete Schicht wird erneut mittels des SmartCut-Verfahrens abgesprengt. In this semiconductor thin film, which is then oxidized, an insulating layer provided with a semiconductor layer is bonded then again and the aufgebondete layer is split off again by means of the SmartCut process. Diese Verfahrensschritte können mehrfach durchgeführt werden, um einen Halbleiter-Isolator-Schichtstapel herzustellen. These method steps may be performed multiple times to produce a semiconductor-insulator-layer stack.
  • [0193]
    Ein weiteres mögliches Verfahren zur Herstellung vergrabener Oxidschichten besteht darin, in eine Halbleiterschicht Gräben zu ätzen und die Halbleiterschicht anschließend in einer Was serstoffatmosphäre aufzuheizen. Another possible method for producing a buried oxide layers is to be etched in a semiconductor layer trenches and then heat the semiconductor layer in an What serstoffatmosphäre. Durch diesen Temperaturschritt entstehen aus den Gräben abgeschlossene Hohlräume in der Halbleiterschicht, die anschließend oxidiert werden. By this temperature step closed cavities in the semiconductor layer, which are then oxidized emerge from the trenches. Die Positionierung der einzelnen Hohlräume ausgehend von einer Oberfläche der Halbleiterschicht wird hierbei durch die Tiefe, der in die Halbleiterschicht geätzten Gräben und die Wahl des Ätzprozesses, der die Seitenwandgeometrie bestimmt, vorgegeben. The positioning of the individual cavities from a surface of the semiconductor layer is thereby determined by the depth of the etched in the semiconductor layer trenches and the choice of the etching process that determines the sidewall geometry. So werden beispielsweise beim sogenannten "Boschprozess" anisotrope und isotrope, die Seitenwand passivierende Phasen bei der Grabenätzung abwechselnd durchgeführt, was zu einer regelmäßigen Struktur der Grabenwand mit Ausbuchtungen, den sogenannten "Scallops" führt. For example, the so-called "Bosch process" anisotropic and isotropic, the side wall passivating phases during the trench etching performed alternately, resulting in a regular structure of the grave wall with recesses, the so-called "scallops". Durch geeignete Wahl des Verhältnisses der Breiten der mit isotroper Ausbuchtungen anisotrop und damit schmaler geätzten Bereichen lässt sich das Bilden von Kammern begünstigen. By suitable choice of the ratio of the widths of the anisotropically with isotropic bulges and thus narrow etched areas, the form of chambers can favor. Die Oxidation des Halbleitermaterials in den Hohlräumen mit dem Ziel, eine Isolationsschicht in dem Hohlraum herzustellen, erfordert die Herstellung eines weiteren Grabens, durch welchen die Hohlräume geöffnet werden. The oxidation of the semiconductor material in the cavities with the aim of producing an insulating layer in the cavity, requires the preparation of another trench, by which the cavities are opened.
  • [0194]
    Ein zu lösendes Problem bei der Herstellung der anhand der A problem to be solved in making the reference to the 20 20 bis to 22 22 erläuterten Bauelemente, bei denen die Driftsteuerzonen explained components in which the drift control zones 41 41 und die Driftzonen and the drift zones 11 11 in vertikaler Richtung übereinander liegend angeordnet sind, besteht darin, eine Anschlusselektrode, wie beispielsweise die zuvor erläuterten Anschlusselektroden are arranged in a vertical direction one above the other, is to provide a terminal electrode, such as the terminal electrodes aforementioned 33 33 , . 34 34 der Driftsteuerzone the drift control zone 41 41 oder die die Drainelektrode or the drain electrode 32 32 des Bauelements gemäß of the device according to 22 22 herzustellen, die sich ausgehend von der Vorderseite to manufacture, which, starting from the front 101 101 in den Halbleiterkörper hineinerstrecken, und die nur jede zweite Halbleiterschicht des Schichtstapels, dh entweder nur jede Driftzone extend into the semiconductor body, and only every second semiconductor layer of the layer stack, that is, either just any drift region 11 11 oder nur jede Driftsteuerzone or has any drift control zone 41 41 kontaktiert. contacted. Ein Verfahren, welches dieses Problem löst wird nachfolgend anhand der A method which solves this problem is hereinafter with reference to 23A 23A bis to 23F 23F für die Herstellung einer nur die Driftzonen for the preparation of a only the drift zones 11 11 kontaktierenden Drainelektrode contacted drain 32 32 erläutert. explained. Das Verfahren ist dabei entsprechend auf die Herstellung der ersten und zweiten Anschlusselektroden The method is according to the preparation of the first and second terminal electrodes 33 33 , . 34 34 der Bauelemente der the components of 20 20 bis to 22 22 anwendbar. applicable.
  • [0195]
    23A 23A zeigt den Halbleiterkörper shows the semiconductor body 100 100 zu Beginn des Verfahrens, in dem in vertikaler Richtung v die Driftzonen at the beginning of the process in which v in the vertical direction, the drift region 11 11 und die Driftsteuerzonen and the drift control zones 41 41 übereinanderliegend und jeweils getrennt durch ein Akkumulationsdielektrikum one above the other and separated by an accumulation dielectric 51 51 angeordnet sind. are arranged. Erste Halbleiterschichten, die die späteren Driftzonen First semiconductor layers forming the later drift zone 11 11 des Bauelements bilden, sind dabei mit dem Bezugszeichen form of the device are in this case by the reference numeral 111 111 bezeichnet, und zweite Halbleiterschichten, die die späteren Driftsteuerzonen respectively, and second semiconductor layers forming the later drift control zones 41 41 des Bauelements bilden, sind dabei mit dem Bezugszeichen form of the device are in this case by the reference numeral 141 141 bezeichnet. designated. In den ersten Halbleiterschichten In the first semiconductor layers 111 111 sind in vertikaler Richtung v des Halbleiterkörpers are in the vertical direction v of the semiconductor body 100 100 übereinander vertikale Isolationsschichten one above the other vertical insulation layers 57 57 angeordnet, die sich in vertikaler Richtung jeweils zwischen zwei Akkumulationsdielektrikumsschichten arranged, which in the vertical direction between two Akkumulationsdielektrikumsschichten 51 51 erstrecken. extend.
  • [0196]
    Bezug nehmend auf Referring to 23B 23B wird in diese Anordnung anschließend ausgehend von der Vorderseite is then in this arrangement, starting from the front 101 101 , auf die in dem Beispiel ebenfalls eine Isolationsschicht aufgebracht ist, ein Graben To which in the example is also an insulating layer is deposited, a trench 117 117 erzeugt, der sich in vertikaler Richtung v ausgehend von der Vorderseite generated, in the vertical direction v, starting from the front 101 101 in den Halbleiterkörper hinein erstreckt und der oberhalb oder auf der in vertikaler Richtung ausgehend von der Vorderseite untersten Dielektrikumsschicht extending into the semiconductor body and the above or on the bottom in the vertical direction starting from the front dielectric layer 51' 51 ' des Schichtstapels endet. the layer stack ends. Die Herstellung des Grabens erfolgt in der ersten lateralen Richtung x beabstandet zu den Isolationsbereichen The preparation of the trench is carried out in the first lateral direction x spaced from the isolation regions 57 57 außerhalb des Bereichs der ersten Halbleiterschichten, die die späteren Driftzonen outside the range of the first semiconductor layers, the later drift zones 11 11 bilden. form.
  • [0197]
    Die Herstellung des Grabens kann mittels eines Ätzverfahrens unter Verwendung einer die laterale Position und die lateralen Abmessungen des Grabens definierenden Ätzmaske erfolgen. The preparation of the trench can by means of an etching method using the lateral position and the lateral dimensions of the trench-defining carried etching mask.
  • [0198]
    Bezug nehmend auf Referring to 23C 23C werden anschließend mittels eines isotropen Ätzverfahrens ausgehend von Seitenwänden des Grabens subsequently starting from sidewalls of the trench by means of an isotropic etching process, 117 117 die zwischen jeweils zwei Dielektrikumsschichten between two dielectric layers 51 51 liegenden Halbleiterschichten Semiconductor layers lying 111 111 , . 141 141 in der ersten lateralen Richtung teilweise entfernt. in the first lateral direction is partially removed. Bei den Halbleiterschichten, die abschnittsweise die späteren Driftzonen In the semiconductor layers that sections the later drift zone 11 11 bilden, funktionieren die vertikalen Isolationsbereiche form, function the vertical insulation regions 57 57 als Ätzstopp, so dass im Bereich dieser Halbleiterschichten das Halbleitermaterial ausgehend von dem Graben as an etch stop, so that in the field of these semiconductor layers, the semiconductor material from the trench 117 117 nur bis zu diesen Isolationsbereichen up to those isolation regions 57 57 entfernt wird. Will get removed. Das Ätzverfahren wird dabei so lange durchgeführt, bis im Bereich der zweiten Halbleiterschichten The etching process is carried out until in the second semiconductor layers 141 141 , die die späteren Driftsteuerzonen That the later drift control zones 41 41 bilden, das Halbleitermaterial in der ersten lateralen Richtung x bis hinter die in den ersten Halbleiterschichten form, the semiconductor material in the first lateral direction x to behind the first in the semiconductor layers 111 111 angeordneten Isolationsbereiche disposed isolation regions 57 57 entfernt wurde. was removed. Im Bereich der der Isolationsbereiche In the area of ​​the isolation regions 57 57 gegenüberliegenden Seitenwand opposite side wall 117' 117 ' des Grabens the trench 117 117 werden die Halbleiterschichten während dieses isotropen Ätzverfahrens gleichermaßen entfernt. the semiconductor layers during this isotropic etching process are equally removed.
  • [0199]
    Ergebnis dieses isotropen Ätzverfahrens ist, dass die Halbleiterschichten, die die späteren Driftzonen Result of this isotropic etching process is that the semiconductor layers forming the later drift zone 11 11 bilden, in der ersten lateralen Richtung x auf einer Seite des ursprünglichen Grabens forming, in the first lateral direction x on one side of the original trench 117 117 weiter in Richtung der Aussparung ragen, als die Halbleiterschichten, die die späteren Driftsteuerzonen extend further in the direction of the recess, as the semiconductor layers, the later drift control zones 41 41 bilden. form. Ausgehend von der durch das isotrope Ätzverfahren hergestellten Aussparung Starting from the compound prepared by the isotropic etching method recess 118 118 sind die Driftsteuerzonen are the drift control zones 41 41 in der ersten lateralen Richtung x somit gegenüber den Driftzonen in the first lateral direction x thus over the drift zones 11 11 zurückgesetzt. reset.
  • [0200]
    Während weiterer Verfahrensschritte, deren Ergebnis in During further steps, the result in 23D 23D dargestellt ist, werden innerhalb der durch den isotropen Ätzprozess hergestellten Aussparung is shown to be within established by the isotropic etching process recess 118 118 Isolationsschichten insulation layers 58 58 , . 59 59 auf freiliegenden Bereichen der Halbleiterschichten erzeugt. formed on exposed portions of the semiconductor layers. Dies sind auf einer Seite des Grabens nur die zweiten Halbleiterschichten These are on one side of the trench only the second semiconductor layers 141 141 , die die Driftsteuerzonen , The drift control zones 41 41 bilden. form. Die neu erzeugten Isolationsschichten sind in diesem Bereich mit dem Bezugszeichen The insulating layers are newly created in this area by the numeral 58 58 bezeichnet. designated. Auf der gegenüberliegenden Seite der Aussparung und an nicht dargestellten, in der zweiten lateralen Richtung y beabstandet zueinander angeordneten Seitenwänden, werden die vertikalen Isolationsschichten an freiliegenden Bereichen der ersten und zweiten Halbleiterschichten On the opposite side of the recess and not shown, lateral in the second direction y mutually spaced side walls, the vertical insulation layers on exposed portions of the first and second semiconductor layers are 111 111 , . 141 141 hergestellt und sind in produced and are in 23D 23D mit dem Bezugszeichen by the reference numeral 59 59 bezeichnet. designated.
  • [0201]
    23E 23E zeigt die Anordnung nach weiteren Verfahrensschritten, bei denen ausgehend von der Vorderseite shows the arrangement after further process steps, in which, starting from the front 101 101 eine weitere Aussparung a further recess 119 119 in den Schichtstapel geätzt wird, die derart positioniert ist, dass deren eine Seitenfläche in der ersten lateralen Richtung zwischen den ursprünglich in den ersten Halbleiterschichten is etched in the layer stack, which is positioned such that its one side surface in the first lateral direction between the original in the first semiconductor layer 111 111 vorhandenen ersten vertikalen Isolationsbereichen existing first vertical isolation regions 57 57 und den später an den freiliegenden Seiten der zweiten Halbleiterschichten and later, to the exposed sides of the second semiconductor layer 141 141 erzeugten zweiten vertikalen Isolationsbereichen second vertical isolation regions generated 58 58 angeordnet ist. is arranged. Die ersten vertikalen Isolationsbereiche The first vertical isolation regions 57 57 werden hierbei entfernt, wodurch die ersten Halbleiterschichten are in this case removed, whereby the first semiconductor layers 111 111 in der weiteren Aussparung in the further recess 119 119 frei liegen, während die zweiten Halbleiterschichten in der Aussparung exposed, while the second semiconductor layer in the recess 119 119 durch die zweiten Isolationsbereiche überdeckt sind. are covered by the second isolation regions.
  • [0202]
    Auf der den ursprünglichen ersten Isolationsbereichen On the original first isolation regions 57 57 gegenüberliegenden Seite der neu erzeugten Aussparung opposite side of the recess newly generated 119 119 liegt die Seitenwand dieser Aussparung innerhalb der zweiten Isolationsbereiche the side wall of this recess is located within the second isolation regions 58 58 , so dass in diesem Bereich lediglich in der ersten lateralen Richtung x verlaufende Stege der Dielektrikumsschichten , So that in this area x extending only in the first lateral direction webs of the dielectric layers 51 51 , jedoch kein Halbleitermaterial und auch keine der vertikalen Isolationsschichten But no semiconductor material nor the vertical insulating layers 59 59 entfernt wird. Will get removed. Gleiches gilt an den nicht dargestellten in der zweiten lateralen Richtung y gegenüberliegenden Seiten der Aussparung The same applies to the non-illustrated opposite in the second lateral direction y sides of the recess 119 119 . ,
  • [0203]
    Den Abschluss des Verfahrens bildet Bezug nehmend auf To complete the procedure is regarding taking 23F 23F das Abscheiden einer Elektrodenschicht in der Aussparung depositing an electrode layer in the recess 119 119 , wodurch eine Anschlusselektrode Whereby a terminal electrode 32 32 entsteht. arises. Diese Elektrode this electrode 32 32 bildet in dem Beispiel die Drainelektrode forms in the example, the drain electrode 32 32 und kontaktiert die nach Entfernen der Isolationsbereiche and contacting the after removal of the isolation regions 57 57 an den Seitenwänden der Aussparung freiliegenden ersten Halbleiterschichten exposed at the side walls of the recess the first semiconductor layer 111 111 , die dort die Driftzonen That there the drift zones 11 11 bilden. form. Gegenüber den zweiten Halbleiterschichten Compared to the second semiconductor layers 141 141 , die in Bereichen benachbart zu den Driftzonen That in regions adjacent to the drift region 11 11 die Driftsteuerzonen the drift control zones 41 41 bilden, ist die Elektrode form, is the electrode 32 32 durch die zweiten Isolationsbereiche by the second isolation regions 58 58 isoliert. isolated.
  • [0204]
    In nicht näher dargestellter Weise kann vor Abscheiden der Elektrodenschicht zur Herstellung der Elektrode In a manner not shown can take place before depositing the electrode layer for producing the electrode 32 32 ein Implantationsverfahren durchgeführt werden, bei dem Dotierstoffatome in die freiliegenden Bereiche der Driftzonen an implantation processes are carried out in which dopant atoms in the exposed portions of the drift regions 11 11 implantiert werden, um dadurch hochdotierte Anschlusszonen zu erzeugen. are implanted to thereby form highly doped connection zones. Die Implantation erfolgt hierbei unter einem Winkel schräg gegenüber der Senkrechten. The implantation takes place here at an angle obliquely relative to the vertical.
  • [0205]
    Das zuvor anhand der The above with reference to 23A 23A bis to 23F 23F erläuterte Verfahren zur Herstellung einer nur jede zweite der Halbleiterschichten kontaktierenden Anschlusselektrode kann in entsprechender Weise auch zur Herstellung der die Driftsteuerzonen -explained method for manufacturing a only every second semiconductor layers contacting terminal electrode can in a corresponding manner for the preparation of the drift control zones 41 41 kontaktierenden Anschlusselektroden ( contacting terminal electrodes ( 36 36 , . 37 37 in den in the 20 20 bis to 22 22 ) verwendet oder zur Herstellung der Sourceelektrode ) Or used to produce the source electrode 31 31 verwendet werden. be used.
  • [0206]
    Die Driftsteuerzonen The drift control zones 41 41 der bislang erläuterten Leistungshalbleiterbauelemente sind jeweils in Stromflussrichtung des Bauelements langgestreckt in der Driftzone the power semiconductor components described thus far are each elongated in the current flow direction of the component in the drift region 11 11 ausgebildet. educated. Diese Stromflussrichtung entspricht bei einem MOSFET der Richtung zwischen der Bodyzone This current flow direction corresponds to a MOSFET the direction between the body region 12 12 und der Drainzone and the drain region 14 14 und stimmt bei den bislang erläuterten Ausführungsbeispielen mit der ersten lateralen Richtung x des Halbleiterkörpers and agrees with the previously described embodiments, with the first lateral direction x of the semiconductor body 100 100 überein. match. In einer Richtung quer zu dieser Stromflussrichtung verlaufen die Driftsteuerzonen bei den Bauelementen gemäß der In a direction transverse to the direction of current flow, the drift control zones running in the devices according to the 1 1 bis to 17 17 und and 19 19 jeweils senkrecht zur Vorderseite respectively perpendicular to the front 101 101 des Halbleiterkörpers und bei den Ausführungsbeispielen der of the semiconductor body and in the embodiments of 20 20 bis to 22 22 jeweils parallel zur Vorderseite in each case parallel to the front 101 101 des Halbleiterkörpers. of the semiconductor body. Bei den Bauelementen gemäß der In the devices according to the 20 20 bis to 22 22 können sich die Driftsteuerzonen in der zweiten lateralen Richtung y bis zu einem Rand des Halbleiterkörpers bzw. einem Randabschluss des Halbleiterkörpers erstrecken. the drift control zones in the second lateral direction y can up to an edge of the semiconductor body and an edge termination of the semiconductor body extend.
  • [0207]
    Bezug nehmend auf die nachfolgend erläuterten explained with reference to the following 24 24 bis to 31 31 sind auch Kombinationen der bislang erläuterten Geometrien der Driftsteuerzonen Also, combinations of the previously described geometries of the drift control zones 41 41 anwendbar. applicable. Die The 24 24 bis to 31 31 zeigen in perspektivischer Darstellung jeweils einen Abschnitt der Driftzonen show in perspective respectively a portion of the drift region 11 11 und Driftsteuerzonen and drift control zones 41 41 eines Leistungshalbleiterbauelements. a power semiconductor device.
  • [0208]
    Bezug nehmend auf die Referring to the 24A 24A und and 24B 24B können die Driftsteuerzonen can drift control zones 41 41 streifenförmig ausgebildet und in der Driftzone strip-shaped and in the drift region 11 11 umgeben von dem Akkumulationsdielektrikum surrounded by the accumulation dielectric 51 51 angeordnet sein. be disposed. Akkumulationskanäle können sich bei diesem Bauelement in der Driftzone Accumulation channels can in this component in the drift zone 11 11 sowohl in vertikaler Richtung oberhalb und unterhalb der Driftsteuerzonen both in the vertical direction above and below the drift control zones 41 41 , als auch in lateraler Richtung benachbart zu den Driftsteuerzonen As well as in the lateral direction adjacent to the drift control zones 41 41 ausbilden. form.
  • [0209]
    Der Halbleiterkörper The semiconductor body 100 100 kann in bekannter Weise ein Halbleitersubstrat can in a known manner, a semiconductor substrate 103 103 und eine auf das Halbleitersubstrat aufgebrachte Halbleiterschicht and a coating applied to the semiconductor substrate semiconductor layer 104 104 umfassen, wobei das Substrat comprising, wherein the substrate 103 103 und die Halbleiterschicht and the semiconductor layer 104 104 komplementär zueinander dotiert sein können oder vom gleichen Leitungstyp sein können. can be complementary to each other may be doped or of the same conductivity type. Eine Grunddotierung dieser Halbleiterschicht A basic doping of semiconductor layer 104 104 kann hierbei der Dotierung der Driftzone Here, the doping of the drift zone 11 11 entsprechen. correspond.
  • [0210]
    Bezug nehmend auf Referring to 25 25 kann optional eine Isolationsschicht can optionally an insulating layer 105 105 zwischen dem Halbleitersubstrat between the semiconductor substrate 103 103 und der Halbleiterschicht and the semiconductor layer 104 104 angeordnet sein, die damit die Driftzone be arranged so that the drift region 100 100 gegenüber dem Halbleitersubstrat over the semiconductor substrate 103 103 isoliert. isolated.
  • [0211]
    Bei den Bauelementen gemäß der In the devices according to the 24 24 und and 25 25 ist die ausgehend von der Vorderseite is the front starting from the 101 101 unterste Driftsteuerzone bottommost drift control region 41 41 beabstandet zu dem Halbleitersubstrat spaced apart from the semiconductor substrate 103 103 angeordnet. arranged. Eine Abwandlung des Ausführungsbeispiels gemäß A modification of the embodiment of 24 24 , bei der die unterste Driftsteuerzone In which the lowest drift control region 41 41 bis an das Halbleitersubstrat up to the semiconductor substrate 103 103 reicht, ist in enough is 26 26 dargestellt. shown. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist zwischen der untersten dieser Driftsteuerzonen In this embodiment, between the bottom of the drift control zones 41 41 und dem Halbleitersubstrat and the semiconductor substrate 103 103 eine Isolations schicht vorhanden, die diese Driftsteuerzone gegen das Halbleitersubstrat an insulation layer present, this drift control region to the semiconductor substrate 103 103 isoliert. isolated.
  • [0212]
    27 27 zeigt eine Abwandlung der in shows a modification of the in 26 26 dargestellten Anordnung. Arrangement shown. Hierbei sind die Driftzonen Here, the drift zones 11 11 streifenförmig ausgebildet und in der Driftsteuerzone strip-shaped and in the drift control zone 41 41 angeordnet. arranged. Zwischen der Driftsteuerzone Between the drift control zone 41 41 und den Driftzonen and the drift zones 11 11 ist entsprechend das Akkumulationsdielektrikum is in accordance with the accumulation 51 51 vorhanden. available. Wenigstens zwischen der Driftsteuerzone At least between the drift control region 41 41 und dem Halbleitersubstrat and the semiconductor substrate 103 103 ist hierbei eine Isolationsschicht here is an insulation layer 52 52 angeordnet, während eine unterste der Driftzonen arranged as a bottom of the drift regions 11 11 sich unmittelbar an das Halbleitersubstrat directly to the semiconductor substrate 103 103 anschließt. followed. Das Halbleitersubstrat The semiconductor substrate 103 103 kann dabei vom gleichen Leitungstyp oder von einem zu der untersten Driftzone can in this case of the same conductivity type or of a drift region to the lowermost 11 11 komplementären Leitungstyp sein. its complementary conductivity type. Optional kann hierbei eine weitere Isolationsschicht zwischen der untersten Driftzone Optionally, a further insulation layer between the lowest drift region here can 11 11 und dem Halbleitersubstrat and the semiconductor substrate 103 103 vorgesehen werden (nicht dargestellt). be provided (not shown).
  • [0213]
    Bei den zuvor erläuterten streifenförmigen Ausgestaltungen der Driftsteuerzonen In the above-described strip-shaped configurations of the drift control zones 41 41 oder der Driftzonen or of the drift regions 11 11 sind die Abmessungen dieser Zonen are the dimensions of these zones 41 41 , . 11 11 in der zweiten lateralen Richtung y größer als in vertikaler Richtung, woraus eine streifenförmige Geometrie dieser Bauelementzonen resultiert. in the second lateral direction y is greater than in the vertical direction, resulting in a stripe-shaped geometry of this device regions results. Alternativ kann die streifenförmige Ausgestaltung auch dadurch erreicht werden, dass die Abmessungen der Zonen Alternatively, the strip-shaped configuration can also be achieved in that the dimensions of the zones 41 41 , . 11 11 in der vertikalen Richtung größer sind als in der zweiten lateralen Richtung y. are larger in the vertical direction than in the second lateral direction y.
  • [0214]
    Die The 28A 28A und and 28B 28B zeigen eine Abwandlung des in show a modification of the in 25 25 dargestellten Bauelements, wobei die Driftsteuerzonen Device shown, wherein the drift control zones 41 41 hierbei "balkenförmig" realisiert sind, dh in einer durch die vertikale Richtung v und die zweite laterale Richtung y gebildeten Schnittebene einen wenigstens annähernd quadratischen Querschnitt besitzen. are in this case realized "bar-shaped", ie have an at least approximately square cross-section in a vertical direction by the v and the second lateral direction y formed cutting plane. In der ersten lateralen Richtung x sind diese Driftsteuerzonen entsprechend langgestreckt ausgebildet. In the first lateral direction x, this drift control zones are formed corresponding elongated.
  • [0215]
    Eine in one in 28A 28A dargestellte Isolationsschicht Insulation layer shown 105 105 zwischen dem Halbleitersubstrat between the semiconductor substrate 103 103 und der Halbleiterschicht and the semiconductor layer 104 104 bzw. der Driftzone and the drift region 11 11 ist optional vorhanden. is optionally present. Das Halbleitersubstrat The semiconductor substrate 103 103 kann vom gleichen Leitungstyp wie die Driftzone may the same conduction type as the drift zone 11 11 oder komplementär zu dieser Driftzone or complementary to said drift region 11 11 dotiert sein. doped.
  • [0216]
    Die The 29A 29A , . 29B 29B zeigen eine Abwandlung der Anordnung gemäß show a modification of the arrangement according 28 28 , wobei die Driftzonen Wherein the drift region 11 11 hierbei eine balkenförmige Geometrie aufweisen und getrennt durch das Akkumulationsdielektrikum in this case have a beam-shaped geometry and separated by the accumulation 51 51 sowohl in vertikaler als auch lateraler Richtung von der Driftsteuerzone both in vertical and lateral direction of the drift control zone 41 41 umgeben sind. are surrounded. Die Driftsteuerzone The drift control zone 41 41 ist hierbei durch die weitere Isolationsschicht here is through the further insulating layer 52 52 gegenüber dem Halbleitersubstrat over the semiconductor substrate 103 103 isoliert. isolated. Das Halbleitersubstrat kann hierbei von einem zu der Driftsteuerzone The semiconductor substrate may in this case from one to the drift control zone 41 41 gleichen Leitungstyp oder komplementären Leitungstyp sein. be the same conductivity type or complementary conductivity type.
  • [0217]
    Bei der Anordnung gemäß der In the arrangement according to the 30 30 ist die Driftsteuerzone is the drift control region 41 41 in der ersten lateralen Richtung x langgestreckt ausgebildet und weist eine derartige Geometrie auf, dass das Akkumulationsdielektrikum x formed elongated in the first lateral direction and has a geometry such that the accumulation 51 51 in der vertikalen Richtung v eine mäanderartige Geometrie aufweist. v has a meander-like geometry in the vertical direction. Die Driftsteuerzone The drift control zone 41 41 ist hierbei getrennt durch das Akkumulationsdielektrikum is in this case separated by the accumulation 51 51 vollständig von der Driftzone completely from the drift region 11 11 umgeben. surround. Die Driftzone The drift region 11 11 und die Driftsteuerzone and the drift control region 41 41 sind in der Halbleiterschicht in the semiconductor layer 104 104 angeordnet, die oberhalb des Halbleitersubstrat arranged that above the semiconductor substrate 103 103 angeordnet ist und die optional mittels einer Isolationsschicht is disposed, and the optional means of an insulation layer 105 105 gegenüber dem Halbleitersubstrat over the semiconductor substrate 103 103 isoliert ist. is isolated.
  • [0218]
    31 31 zeigt eine Abwandlung der Anordnung gemäß shows a modification of the arrangement according 30 30 , bei der die Driftzone In which the drift zone 11 11 von der Driftsteuerzone of the drift control zone 41 41 umgeben ist und bei der die Driftzone is surrounded and in which the drift region 11 11 eine solche Geometrie aufweist, dass das zwischen der Driftzone has a geometry such that the drift region between the 11 11 und der Driftsteuerzone and the drift control zone 41 41 angeordnete Akkumulationsdielektrikum disposed accumulation dielectric 51 51 in vertikaler Richtung v eine mäanderartige Geometrie aufweist. v has a meander-like geometry in the vertical direction.
  • [0219]
    Eine solche mäanderartige Geometrie des Akkumulationsdielektrikums ist insofern vorteilhaft, da bei einem gegebenen Volumen des zur Realisierung der Driftzone Such a meander-like geometry of the Akkumulationsdielektrikums is advantageous in that for a given volume of the realization of the drift region 11 11 und der Driftsteuerzone and the drift control zone 41 41 benötigten Halbleitermaterials eine große Fläche des Akkumulationsdielektrikums required semiconductor material, a large area of ​​the Akkumulationsdielektrikums 51 51 und damit eine große Breite des sich bei leitend angesteuertem Bauelement ausbildenden Akkumulationskanals realisierbar ist. and a large width of the forming when the component accumulation channel can be realized.
  • 11 11
    Driftzone drift region
    12 12
    Bodyzone Body zone
    13 13
    Sourcezone source zone
    14 14
    Drainzone drain region
    15 15
    Inversionskanal inversion channel
    16 16
    Akkumulationskanal accumulation channel
    21 21
    Gateelektrode gate electrode
    22 22
    Gatedielektrikum gate dielectric
    23, 24 23, 24
    Isolationsschichten insulation layers
    31 31
    Sourceelektrode source electrode
    32 32
    Drainelektrode drain
    33, 34 33, 34
    Anschlusselektroden terminal electrodes
    35 35
    Anschlussverbindung port connection
    41 41
    Driftsteuerzone Drift control region
    42-44 42-44
    Anschlusszonen contiguous zones
    51 51
    Akkumulationsdielektrikum accumulation dielectric
    52-59 52-59
    Isolationsschichten insulation layers
    61, 62 61, 62
    Dioden diodes
    63 63
    Kapazität capacity
    64, 65, 66 64, 65, 66
    Dioden diodes
    71 71
    Schottky-Metall Schottky metal
    72 72
    Schottky-Übergang Schottky junction
    100 100
    Halbleiterkörper Semiconductor body
    101 101
    Vorderseite des Halbleiterkörpers Front of the semiconductor body
    102 102
    Rückseite des Halbleiterkörpers Back of the semiconductor body
    103 103
    Halbleitersubstrat Semiconductor substrate
    104 104
    Halbleiterschicht Semiconductor layer
    105 105
    Isolationsschicht insulation layer
    106 106
    Aussparung der Isolationsschicht Recess of the insulating layer 105 105
    107 107
    Aussparung recess
    111 111
    Halbleiterschicht, spätere Driftzone Semiconductor layer, subsequent drift zone 11 11
    117-119 117-119
    Aussparungen, Gräben Recesses, trenches,
    117' 117 '
    Seitenwand Side wall
    141 141
    Halbleiterschicht, spätere Driftsteuerzone Semiconductor layer, later drift control region 41 41
    200 200
    Ätzmaske etching mask
    17 17
    Verbindungszone connecting zone
    19 19
    Dotierte Halbleiterzone Doped semiconductor region
    26 26
    Verbindungszone connecting zone
    27 27
    Halbleiterzone Semiconductor zone
    28 28
    Verbindungszone connecting zone
    29A, 29B 29A, 29B
    Feldzonen field zones

Claims (37)

  1. Halbleiterbauelement, das aufweist: – einen Halbleiterkörper ( A semiconductor device, comprising: - a semiconductor body ( 100 100 ) mit einer ersten lateralen Richtung (x), – eine erste Bauelementzone ( ) (With a first lateral direction x), - a first device region ( 12 12 ; ; 71 71 ) und eine zweite Bauelementzone ( ) And a second device region ( 14 14 ), die in der ersten lateralen Richtung (x) des Halbleiterkörpers ( ) Which (in the first lateral direction x) of the semiconductor body ( 100 100 ) beabstandet zu der ersten Bauelementzone ( ) Spaced from the first device region ( 12 12 ) angeordnet ist, – wenigstens eine Driftzone ( ) Is arranged, - at least one drift region ( 11 11 ), die zwischen der ersten und zweiten Bauelementzone ( ), Which (between the first and second device region 12 12 , . 14 14 ) angeordnet ist – eine Driftsteuerzone ( ) Is arranged - a drift control region ( 41 41 ) aus einem Halbleitermaterial, die benachbart zu der wenigstens einen Driftzone ( ) Made of a semiconductor material, the adjacent (to the at least one drift region 11 11 ) in dem Halbleiterkörper ( ) (In the semiconductor body 104 104 ) angeordnet ist und die an die zweite Bauelementzone ( ) And the (to the second device region 14 14 ) gekoppelt ist, – ein Akkumulationsdielektrikum ( is coupled), - a accumulation dielectric ( 51 51 ), das zwischen der wenigstens einen Driftzone ( ) Which (a drift zone between the at least 11 11 ) und der wenigstens einen Driftsteuerzone ( ) And the at least one drift control region ( 41 41 ) angeordnet ist, – wobei ein Quotient aus einer Netto-Dotierstoffladung der Driftsteuerzone ( ) Is arranged, - wherein a quotient (from a net dopant charge of the drift control zone 41 41 ) in einem sich an das Akkumulationsdielektrikum ( ) In a located (to the accumulation 51 51 ) angrenzenden Bereich und aus der Fläche des zwischen der Driftsteuerzone ( ) And adjacent area of ​​the surface of the (between the drift control zone 41 41 ) und der Driftzone ( ) And the drift region ( 11 11 ) angeordneten Akkumulationsdielektrikums ( ) Arranged Akkumulationsdielektrikums ( 51 51 ) kleiner ist als die Durchbruchsladung des Halbleitermaterials der Driftsteuerzone ( ) Is less than (the breakdown charge of the semiconductor material of the drift control zone 41 41 ). ).
  2. Halbleiterbauelement nach Anspruch 1, bei dem der Halbleiterkörper ( A semiconductor device according to claim 1, wherein (the semiconductor body 100 100 ) eine senkrecht zu der ersten lateralen Richtung (x) verlaufende zweite laterale Richtung (y) aufweist und bei dem die wenigstens eine Driftsteuerzone ( and having) a perpendicular (to the first lateral direction x) extending second lateral direction (y) in the (at least one drift control region 41 41 ) wenigstens abschnittsweise in der zweiten lateralen Richtung (y) getrennt durch das Akkumulationsdielektrikum ( ) At least section-wise (in the second lateral direction y) are separated (by the accumulation 51 51 ) benachbart zu der Driftzone ( ) Adjacent the drift region ( 11 11 ) angeordnet ist. ) Is arranged.
  3. Halbleiterbauelement nach Anspruch 2, das mehrere in der zweiten lateralen Richtung (y) beabstandet zueinander angeordnete Driftzonen ( A semiconductor device according to claim 2, the plurality of spaced apart in the second lateral direction (y) arranged to each other drift zones ( 11 11 ) und mehrere in der zweiten lateralen Richtung beabstandet zueinander angeordnete Driftsteuerzonen ( ) And several arranged in the second lateral direction spaced apart drift control zones ( 41 41 ) aufweist. ) having.
  4. Halbleiterbauelement nach Anspruch 1, bei dem der Halbleiterkörper ( A semiconductor device according to claim 1, wherein (the semiconductor body 100 100 ) eine vertikale Richtung (v) aufweist und bei dem die wenigstens eine Driftsteuerzone ( ) And a vertical direction (v) in the (at least one drift control region 41 41 ) wenigstens abschnittsweise in der vertikalen Richtung (v) benachbart zu der Driftzone ( ) At least in sections in the vertical direction (v) adjacent to the drift region ( 11 11 ) angeordnet ist. ) Is arranged.
  5. Halbleiterbauelement nach Anspruch 4, das mehrere in der vertikalen Richtung (v) beabstandet zueinander angeordnete Driftzonen ( A semiconductor device according to claim 4, the plurality of spaced apart in the vertical direction (v) arranged to each other drift zones ( 11 11 ) und mehrere in der vertikalen Richtung (v) beabstandet zueinander angeordnete Driftsteuerzonen ( ) And multiple (in the vertical direction v) spaced-apart drift control zones ( 41 41 ) aufweist. ) having.
  6. Halbleiterbauelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem der Halbleiterkörper ( Semiconductor component according to one of the preceding claims, in which (the semiconductor body 100 100 ) ein Halbleitersubstrat ( ) A semiconductor substrate ( 103 103 ) und eine auf dem Halbleitersubstrat ( ) And a (on the semiconductor substrate 103 103 ) angeordnete Halbleiterschicht ( ) Arranged semiconductor layer ( 104 104 ) aufweist, wobei die wenigstens eine Driftzone ( ), Wherein the at least one drift region ( 11 11 ) und die wenigstens eine Driftsteuerzone ( ) And the at least one drift control region ( 41 41 ) in der Halbleiterschicht ( ) (In the semiconductor layer 104 104 ) angeordnet sind. ) Are arranged.
  7. Halbleiterbauelement nach Anspruch 6, bei dem die Driftzone ( A semiconductor device according to claim 6, wherein (the drift region 11 11 ) an das Halbleitersubstrat ( ) (On the semiconductor substrate 103 103 ) angrenzt und bei dem eine Isolationsschicht ( ) Adjacent and in which (an insulating layer 52 52 ) zwischen der Driftsteuerzone ( ) (Between the drift control zone 41 41 ) und dem Halbleitersubstrat ( ) And the semiconductor substrate ( 103 103 ) angeordnet ist. ) Is arranged.
  8. Halbleiterbauelement nach Anspruch 6, bei dem eine Isolationsschicht ( A semiconductor device according to claim 6, in which (an insulating layer 105 105 ) zwischen dem Halbleitersubstrat ( ) (Between the semiconductor substrate 103 103 ) und der Driftzone ( ) And the drift region ( 11 11 ) und der Driftsteuerzone ( ) And the drift control zone ( 41 41 ) angeordnet ist. ) Is arranged.
  9. Halbleiterbauelement nach Anspruch 8, bei dem das Halbleitersubstrat ( A semiconductor device according to claim 8, wherein (the semiconductor substrate 103 103 ) eine Grunddotierung eines Leitungstyps aufweist und bei dem das Halbleitersubstrat ( ) And a base doping of one conductivity type in which (the semiconductor substrate 103 103 ) anschließend an die Isolationsschicht ( ) Then (on the insulating layer 105 105 ) wenigstens eine Halbleiterzone ( ) At least one semiconductor zone ( 18A 18A - - 18D 18D ; ; 19 19 ) aufweist, die von einem zum Leitungstyp der Grunddotierung komplementären Leitungstyp ist. ) Which is of a complementary conductivity type to the base dopant conductivity type.
  10. Halbleiterbauelement nach Anspruch 7, bei dem das Halbleitersubstrat ( A semiconductor device according to claim 7, wherein (the semiconductor substrate 103 103 ) eine Grunddotierung eines Leitungstyps aufweist und bei dem das Halbleitersubstrat ( ) And a base doping of one conductivity type in which (the semiconductor substrate 103 103 ) wenigstens eine Halbleiterzone ( ) At least one semiconductor zone ( 18A 18A - - 18D 18D ; ; 19 19 ) aufweist, die von einem zum Leitungstyp der Grunddotierung komplementären Leitungstyp ist. ) Which is of a complementary conductivity type to the base dopant conductivity type.
  11. Halbleiterbauelement nach Anspruch 9 oder 10, bei dem die komplementär zu der Grunddotierung dotierte Halbleiterzone ( A semiconductor device according to claim 9 or 10, wherein the (complementary doped to the basic doping of the semiconductor zone 18A 18A - - 18D 18D ; ; 19 19 ) über eine Verbindungszone ( ) (Via a connection zone 17 17 ) an die erste Bauelementzone ( ) (At the first device region 12 12 ) angeschlossen ist. ) connected.
  12. Halbleiterbauelement nach Anspruch 11, das mehrere komplementär zu der Grunddotierung des Halbleitersubstrats dotierte Halbleiterzonen (( A semiconductor device according to claim 11, the (several complementarily doped to the basic doping of the semiconductor substrate semiconductor zones ( 18A 18A - - 18D 18D ) aufweist, die in der ersten lateralen Richtung beabstandet zueinander angeordnet sind und von denen eine an die Verbindungszone ( ) Which are spaced apart in the first lateral direction are arranged to each other and one of which (at the connection zone 17 17 ) angeschlossen ist. ) connected.
  13. Halbleiterbauelement nach Anspruch 11, bei dem eine Dotierungsdosis der komplementär zu der Grunddotierung des Halbleitersubstrats ( A semiconductor device according to claim 11, wherein a doping dose of the complementary (to the basic doping of the semiconductor substrate 103 103 ) dotierten Halbleiterzone ( ) Doped semiconductor zone ( 19 19 ) in der ersten lateralen Richtung (x) abnimmt. ) (In the first lateral direction x) decreases.
  14. Halbleiterbauelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem die Driftsteuerzone ( Semiconductor component according to one of the preceding claims, in which (the drift control zone 41 41 ) über ein Gleichrichterelement ( ) (Via a rectifier element 61 61 ) an die zweite Bauelementzone ( ) (To the second device region 14 14 ) gekoppelt ist. ) Is coupled.
  15. Halbleiterbauelement nach Anspruch 14, bei dem das Gleichrichterelement ( A semiconductor device according to claim 14, wherein (the rectifier element 61 61 ) eine Diode ist. ) Is a diode.
  16. Halbleiterbauelement nach Anspruch 14, bei dem die Diode durch einen pn-Übergang zwischen der Driftsteuerzone ( A semiconductor device according to claim 14, wherein the diode (by a pn junction between the drift control zone 41 41 ) und einer komplementär zu der Driftsteuerzone ( ) And a complementary (to the drift control zone 41 41 ) dotierten Anschlusszone ( ) Doped connection zone ( 43 43 ) oder durch einen pn-Übergang zwischen einer sich an die Driftsteuerzone ( ) Or by a pn junction between itself (to the drift control zone 41 41 ) anschließenden, höher als diese dotierten Halbleiterzone ( ) Subsequent, higher than doped semiconductor zone ( 42 42 ) und einer komplementär zu der Driftsteuerzone ( ) And a complementary (to the drift control zone 41 41 ) dotierten Anschlusszone ( ) Doped connection zone ( 43 43 ) gebildet ist. ) Is formed.
  17. Halbleiterbauelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem die Driftsteuerzone ( Semiconductor component according to one of the preceding claims, in which (the drift control zone 41 41 ) elektrisch an die erste Bauelementzone ( ) Electrically (at the first device region 12 12 ) gekoppelt ist. ) Is coupled.
  18. Halbleiterbauelement nach Anspruch 17, bei dem die Driftsteuerzone über ein Gleichrichterelement ( A semiconductor device according to claim 17, wherein the drift control zone via a rectifier element ( 62 62 ) an die erste Bauelementzone ( ) (At the first device region 12 12 ) gekoppelt ist. ) Is coupled.
  19. Halbleiterbauelement nach Anspruch 18, bei dem das Gleichrichterelement ( A semiconductor device according to claim 18, wherein (the rectifier element 62 62 ) eine Diode ist. ) Is a diode.
  20. Halbleiterbauelement nach Anspruch 19, bei dem die Diode ( A semiconductor device according to claim 19, wherein (the diode 62 62 ) durch einen pn-Übergang zwischen der Driftsteuerzone ( ) (By a pn junction between the drift control zone 41 41 ) und einer komplementär zu der Driftsteuerzone ( ) And a complementary (to the drift control zone 41 41 ) dotierten Anschlusszone ( ) Doped connection zone ( 44 44 ) gebildet ist. ) Is formed.
  21. Halbleiterbauelement nach Anspruch 16 und 20, bei dem die Anschlusszonen ( A semiconductor device according to claim 16 and 20, wherein (the connection zones 43 43 , . 44 44 ) in der ersten lateralen Richtung beabstandet zueinander in der Driftsteuerzone ( ) In the first lateral direction spaced from each other in the drift control zone ( 41 41 ) angeordnet sind. ) Are arranged.
  22. Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 17 bis 21, bei dem ein kapazitives Bauelement zwischen die Driftsteuerzone ( Semiconductor component according to one of claims 17 to 21, in which a capacitive component between the drift control zone ( 41 41 ) und die erste Bauelementzone ( ) And the first device region ( 12 12 ) geschaltet ist. ) Is connected.
  23. Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 16, bei dem die erste Dielektrikumsschicht ( Semiconductor component according to one of claims 1 to 16, wherein (the first dielectric layer 51 51 ) abschnittsweise als Tunneldielektrikum ( ) In sections (a tunnel dielectric 53 53 ) ausgebildet ist. ) is trained.
  24. Halbleiterbauelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem die erste Bauelementzone ( Semiconductor component according to one of the preceding claims, wherein (the first device region 12 12 ; ; 71 71 ) mit der Driftzone einen Bauelementübergang bildet, ausgehend von dem sich bei Anlegen einer Sperrspannung zwischen der Driftzone ( ) With the drift region forms a component junction, from which (upon application of a reverse voltage between the drift region 11 11 ) und der ersten Bauelementzone ( ) And the first device region ( 12 12 ) eine Raumladungszone in der Driftzone ( ), A space charge zone (in the drift region 11 11 ) ausbreitet. ) Propagates.
  25. Halbleiterbauelement nach einem der vorabgehenden Ansprüche, das als MOS-Transistor ausgebildet ist bei dem die erste Bauelementzone ( Semiconductor component according to one of the previous claims pre-formed as a MOS transistor in which (the first device region 12 12 ) eine Bodyzone und die zweite Bauelementzone ( ) A body zone and the second device region ( 14 14 ) eine Drainzone bildet und das folgende weitere Merkmale aufweist: – eine Sourcezone ( ) Forms a drain region and having the following further features: - a source region ( 12 12 ) die durch die Bodyzone ( ) The (by the body zone 12 12 ) von der Driftzone ( ) (Of the drift region 11 11 ) getrennt ist, – eine Gateelektrode ( ) Is separated, - a gate electrode ( 21 21 ), die mittels eines Gatedielektrikums gegenüber dem Halbleiterkörper ( ), Which (by means of a gate dielectric over the semiconductor body 100 100 ) isoliert ist und die sich benachbart zu der Bodyzone ( ) Is isolated and the adjacent (to the body zone 12 12 ) von der Sourcezone ( ) (From the source region 13 13 ) bis zu der Driftzone ( ) To the drift region ( 11 11 ) erstreckt. ) Extends.
  26. Halbleiterbauelement nach Anspruch 25, das als MOSFET ausgebildet ist, bei dem die Drainzone ( A semiconductor device according to claim 25, which is formed as a MOSFET in which (the drain region 14 14 ) vom gleichen Leitungstyp wie die Driftzone ( ) (The same conduction type as the drift region 11 11 ) ist. ) Is.
  27. Halbleiterbauelement nach Anspruch 25, das als IGBT ausgebildet ist, bei dem die Drainzone ( A semiconductor device according to claim 25, which is formed as an IGBT, in which (the drain region 14 14 ) komplementär zu der Driftzone ( ) Complementary (to the drift region 11 11 ) dotiert ist. ) Is doped.
  28. Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 25 bis 27, bei dem die Gateelektrode ( A semiconductor device according to any one of claims 25 to 27, wherein (the gate electrode 21 21 ) oberhalb der Vorderseite ( ) Above the front side ( 101 101 ) des Halbleiterkörpers ( () Of the semiconductor body 100 100 ) angeordnet ist. ) Is arranged.
  29. Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 25 bis 27, bei dem die Gateelektrode ( A semiconductor device according to any one of claims 25 to 27, wherein (the gate electrode 21 21 ) in einem Graben des Halbleiterkörpers ( ) (In a trench of the semiconductor body 100 100 ) angeordnet ist. ) Is arranged.
  30. Halbleiterbauelement nach Anspruch 28, bei dem sich die Gateelektrode ( A semiconductor device according to claim 28, wherein the gate electrode ( 21 21 ) in der ersten lateralen Richtung des Halbleiterkörpers ( ) (In the first lateral direction of the semiconductor body 100 100 ) von der Sourcezone ( ) (From the source region 13 13 ) bis zu der Driftzone ( ) To the drift region ( 11 11 ) erstreckt. ) Extends.
  31. Halbleiterbauelement nach Anspruch 30, bei dem die Gateelektrode ( A semiconductor device according to claim 30, wherein (the gate electrode 21 21 ) in der ersten lateralen Richtung benachbart zu der wenigstens einen Driftsteuerzone ( ) In the first lateral direction adjacent to the at least one drift control region ( 41 41 ) angeordnet ist. ) Is arranged.
  32. Halbleiterbauelement nach Anspruch 29, bei dem sich die Gateelektrode ( A semiconductor device according to claim 29, wherein the gate electrode ( 21 21 ) in der vertikalen Richtung des Halbleiterkörpers ( ) (In the vertical direction of the semiconductor body 100 100 ) von der Sourcezone ( ) (From the source region 13 13 ) bis zu der Driftzone ( ) To the drift region ( 11 11 ) erstreckt. ) Extends.
  33. Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 24, das als Schottky-Diode ausgebildet ist, bei der die erste Bauelementzone ( Semiconductor component according to one of claims 1 to 24, which is formed as a Schottky diode, wherein (the first device region 12 12 ) eine Anodenzone und die zweite Bauelementzone ( ) An anode zone and the second device region ( 14 14 ) eine Kathodenzone bildet. ) Forms a cathode zone.
  34. Halbleiterbauelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem die Driftsteuerzone ( Semiconductor component according to one of the preceding claims, in which (the drift control zone 41 41 ) komplementär zu der Driftzone ( ) Complementary (to the drift region 11 11 ) dotiert ist. ) Is doped.
  35. Halbleiterbauelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem die Driftsteuerzone ( Semiconductor component according to one of the preceding claims, in which (the drift control zone 41 41 ) vom gleichen Leitungstyp wie die Driftzone ( ) (The same conduction type as the drift region 11 11 ) ist. ) Is.
  36. Halbleiterbauelement nach Anspruch 35, bei dem ein Dotierungsprofil der Driftsteuerzone ( A semiconductor device according to claim 35, wherein a doping profile of the drift control region ( 41 41 ) in der ersten lateralen Richtung wenigstens annäherungsweise einem Dotierungsprofil der Driftzone ( ) In the first lateral direction is at least approximately (a doping profile of the drift region 11 11 ) entspricht. ) Corresponds.
  37. Halbleiterbauelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem die Driftsteuerzone ( Semiconductor component according to one of the preceding claims, in which (the drift control zone 41 41 ) eine dotierte, undotierte oder intrinsisch dotierte Halbleiterzone ist. ) Is a doped, undoped or intrinsically doped semiconductor region.
DE200610009942 2006-03-03 2006-03-03 Lateral semiconductor device having low on Active DE102006009942B4 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE200610009942 DE102006009942B4 (en) 2006-03-03 2006-03-03 Lateral semiconductor device having low on

Applications Claiming Priority (12)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE200610009942 DE102006009942B4 (en) 2006-03-03 2006-03-03 Lateral semiconductor device having low on
JP2008523245A JP5087542B2 (en) 2005-07-27 2006-07-27 Semiconductor device having a drift region and a drift control region
EP20100182785 EP2261992A3 (en) 2005-07-27 2006-07-27 Semiconductor component with a drift region and with a drift control region
PCT/EP2006/007450 WO2007012490A3 (en) 2005-07-27 2006-07-27 Semiconductor component with a drift region and with a drift control region
US11996906 US8461648B2 (en) 2005-07-27 2006-07-27 Semiconductor component with a drift region and a drift control region
EP20100184344 EP2267785A3 (en) 2005-07-27 2006-07-27 Semiconductor component with a drift region and with a drift control region
EP20060776463 EP1908119B1 (en) 2005-07-27 2006-07-27 Semiconductor component with a drift region and with a drift control region
KR20087004624A KR101015767B1 (en) 2005-07-27 2006-07-27 Semiconductor component with a drift region and with a drift control region
CN 200680035891 CN101288179B (en) 2005-07-27 2006-07-27 Semiconductor component with a drift zone and a drift control zone
JP2012085846A JP5586650B2 (en) 2005-07-27 2012-04-04 Semiconductor device having a drift region and a drift control region
JP2012085845A JP5580361B2 (en) 2005-07-27 2012-04-04 Semiconductor device having a drift region and a drift control region
US13915277 US9190511B2 (en) 2005-07-27 2013-06-11 Semiconductor component with a drift region and a drift control region

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE102006009942A1 true true DE102006009942A1 (en) 2007-09-06
DE102006009942B4 DE102006009942B4 (en) 2012-02-09

Family

ID=38329260

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE200610009942 Active DE102006009942B4 (en) 2006-03-03 2006-03-03 Lateral semiconductor device having low on

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102006009942B4 (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7880224B2 (en) 2008-01-25 2011-02-01 Infineon Technologies Austria Ag Semiconductor component having discontinuous drift zone control dielectric arranged between drift zone and drift control zone and a method of making the same
US8097880B2 (en) 2009-04-09 2012-01-17 Infineon Technologies Austria Ag Semiconductor component including a lateral transistor component
US8461648B2 (en) 2005-07-27 2013-06-11 Infineon Technologies Austria Ag Semiconductor component with a drift region and a drift control region
US8963244B2 (en) 2013-05-15 2015-02-24 Infineon Technologies Austria Ag Semiconductor device, integrated circuit and method of manufacturing a semiconductor device
US9054181B2 (en) 2013-03-14 2015-06-09 Infineon Technologies Ag Semiconductor device, integrated circuit and method of manufacturing a semiconductor device

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9202910B2 (en) 2013-04-30 2015-12-01 Infineon Technologies Austria Ag Lateral power semiconductor device and method for manufacturing a lateral power semiconductor device

Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2089118A (en) * 1980-12-10 1982-06-16 Philips Electronic Associated Field-effect semiconductor device
EP0073123A2 (en) * 1981-08-21 1983-03-02 National Research Development Corporation Blood pressure measurement
US4754310A (en) * 1980-12-10 1988-06-28 U.S. Philips Corp. High voltage semiconductor device
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
US5216275A (en) * 1991-03-19 1993-06-01 University Of Electronic Science And Technology Of China Semiconductor power devices with alternating conductivity type high-voltage breakdown regions
US5237193A (en) * 1988-06-24 1993-08-17 Siliconix Incorporated Lightly doped drain MOSFET with reduced on-resistance
DE4309764A1 (en) * 1993-03-25 1994-09-29 Siemens Ag Power MOSFET
US5844272A (en) * 1996-07-26 1998-12-01 Telefonaktiebolaet Lm Ericsson Semiconductor component for high voltage
EP1300886A2 (en) * 2001-09-07 2003-04-09 Power Integrations, Inc. High-voltage semiconductor devices
US20030073287A1 (en) * 2001-10-17 2003-04-17 Fairchild Semiconductor Corporation Semiconductor structure with improved smaller forward voltage loss and higher blocking capability
US6853033B2 (en) * 2001-06-05 2005-02-08 National University Of Singapore Power MOSFET having enhanced breakdown voltage
DE102004041198A1 (en) * 2004-08-25 2006-03-02 Infineon Technologies Austria Ag Lateral semiconductor component to act as a field-effect transistor has a semiconductor body with first and second sides forming front and rear sides respectively

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3971062B2 (en) * 1999-07-29 2007-09-05 株式会社東芝 High-voltage semiconductor device

Patent Citations (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2089118A (en) * 1980-12-10 1982-06-16 Philips Electronic Associated Field-effect semiconductor device
US4754310A (en) * 1980-12-10 1988-06-28 U.S. Philips Corp. High voltage semiconductor device
EP0073123A2 (en) * 1981-08-21 1983-03-02 National Research Development Corporation Blood pressure measurement
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
US5237193A (en) * 1988-06-24 1993-08-17 Siliconix Incorporated Lightly doped drain MOSFET with reduced on-resistance
US5216275A (en) * 1991-03-19 1993-06-01 University Of Electronic Science And Technology Of China Semiconductor power devices with alternating conductivity type high-voltage breakdown regions
DE4309764A1 (en) * 1993-03-25 1994-09-29 Siemens Ag Power MOSFET
US5438215A (en) * 1993-03-25 1995-08-01 Siemens Aktiengesellschaft Power MOSFET
US5844272A (en) * 1996-07-26 1998-12-01 Telefonaktiebolaet Lm Ericsson Semiconductor component for high voltage
US6853033B2 (en) * 2001-06-05 2005-02-08 National University Of Singapore Power MOSFET having enhanced breakdown voltage
EP1300886A2 (en) * 2001-09-07 2003-04-09 Power Integrations, Inc. High-voltage semiconductor devices
US6555873B2 (en) * 2001-09-07 2003-04-29 Power Integrations, Inc. High-voltage lateral transistor with a multi-layered extended drain structure
US20030073287A1 (en) * 2001-10-17 2003-04-17 Fairchild Semiconductor Corporation Semiconductor structure with improved smaller forward voltage loss and higher blocking capability
US6717230B2 (en) * 2001-10-17 2004-04-06 Fairchild Semiconductor Corporation Lateral device with improved conductivity and blocking control
DE102004041198A1 (en) * 2004-08-25 2006-03-02 Infineon Technologies Austria Ag Lateral semiconductor component to act as a field-effect transistor has a semiconductor body with first and second sides forming front and rear sides respectively

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8461648B2 (en) 2005-07-27 2013-06-11 Infineon Technologies Austria Ag Semiconductor component with a drift region and a drift control region
US9190511B2 (en) 2005-07-27 2015-11-17 Infineon Technologies Austria Ag Semiconductor component with a drift region and a drift control region
US7880224B2 (en) 2008-01-25 2011-02-01 Infineon Technologies Austria Ag Semiconductor component having discontinuous drift zone control dielectric arranged between drift zone and drift control zone and a method of making the same
US8097880B2 (en) 2009-04-09 2012-01-17 Infineon Technologies Austria Ag Semiconductor component including a lateral transistor component
US9054181B2 (en) 2013-03-14 2015-06-09 Infineon Technologies Ag Semiconductor device, integrated circuit and method of manufacturing a semiconductor device
US8963244B2 (en) 2013-05-15 2015-02-24 Infineon Technologies Austria Ag Semiconductor device, integrated circuit and method of manufacturing a semiconductor device

Also Published As

Publication number Publication date Type
DE102006009942B4 (en) 2012-02-09 grant

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5442214A (en) VDMOS transistor and manufacturing method therefor
DE4300806C1 (en) Vertical MOS transistor prodn. - with reduced trench spacing, without parasitic bipolar effects
US20070059887A1 (en) Method for producing a trench transistor and trench transistor
DE19748523A1 (en) Semiconductor device
DE10339455B3 (en) Vertical semiconductor device having a field electrode having a drift region and methods for producing such a drift region
DE10245049A1 (en) Semiconductor component to be controlled by field effect subject to charged particle compensation fits in a semiconductor body
DE10234996A1 (en) Production of a transistor arrangement comprises inserting a trench in a process layer of a semiconductor substrate, and forming a drift zone, a channel zone and a source zone in the process zone
DE19839970A1 (en) Edge structure and drift region, e.g. for a junction-trench MOSFET, diode, IGBT or silicon carbide JFET, comprises multilevel embedded regions which are connected below active zones and are floating elsewhere
DE19808348C1 (en) Semiconductor component, such as field-effect power semiconductor device
DE10038177A1 (en) By means of field-effect-controllable semiconductor switching element having two control electrodes
DE10312911A1 (en) Semiconductor component with space saving rim terminal, with body, two sides and rim, with inner zone and edge zone between inner zone and rim, with first conductivity semiconductor zone in inner and edge zone
DE10207309A1 (en) MOS transistor has trench structure and avalanche breakdown region in an end or lower region of the trench
DE102004041198A1 (en) Lateral semiconductor component to act as a field-effect transistor has a semiconductor body with first and second sides forming front and rear sides respectively
DE19702102A1 (en) Semiconductor device and method of manufacturing the semiconductor device
DE10214151A1 (en) Semiconducting component with increased breakdown voltage in edge region has shorter distance from edge cell trench to that of adjacent cell than between trenches of cells in cell field
DE102005041322A1 (en) Trench transistor structure, with a field electrode array in the trenches, has a potential fixed for the field electrodes through semiconductor zones
DE102006036347A1 (en) Semiconductor device with a space-saving edge structure
DE102005041358A1 (en) Field plate trench transistor and production process has isolated field electrode structure connected to a voltage divider to set its potential between those of source and drain or gate and drain
DE102005052734B4 (en) Semiconductor structure, method of operating a semiconductor structure and method of fabricating a semiconductor structure
DE10339488B3 (en) Lateral semiconductor component with at least one field electrode formed in drift zone extending laterally between doped terminal regions
DE19818300C1 (en) Lateral high voltage sidewall transistor
DE10214160A1 (en) Semiconductor arrangement for switching inductive loads such as motor, has Schottky diode that is formed by Schottky contact between source electrode and drift zone of semiconductor surface
DE19535140A1 (en) Lateral MOSFET with high withstand voltage
DE19651108A1 (en) Semiconductor component, e.g. IGBT, for high voltage inverter
DE102005039331A1 (en) Semiconductor component e.g. power transistor, has drift zone, and drift control zone made of semiconductor material and arranged adjacent to drift zone in body, where accumulation dielectric is arranged between zones

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
8180 Miscellaneous part 1

Free format text: FOLGENDE DRUCKSCHRIFTEN WURDEN BERICHTIGT: US 447 54 310 IN 47 54 310 UND DIE EP 00 73 123 IN EP 1073 123.

R018 Grant decision by examination section/examining division
R130 Divisional application to

Ref document number: 102006062936

Country of ref document: DE

Effective date: 20111104

R082 Change of representative
R020 Patent grant now final

Effective date: 20120510