DE102006034678B3 - Power semiconductor device e.g. insulated gate bipolar transistor device, has semiconductor element with drift distance between zone and substrate range, and zone sections with trench structures that are filled with semiconductor material - Google Patents

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Abstract

The device has a power semiconductor element (1) with a drift distance (5) between a body zone (6) and a substrate range (7), and the distance has drift zones (8) of a conductive type, which provides a current path of the drift distance between the body zone with a conductive type complementary to the former conductive type and the substrate range. Charge compensation zones (9) have charge compensation zone sections stacked one above the other, where the zone sections have trench structures (15, 19, 25) that are filled with a monocrystalline and epitaxial grown semiconductor material (12). An independent claim is also included for a method for production of a power semiconductor element.

Description

Die Erfindung betrifft ein Leistungshalbleiterbauelement mit Ladungskompensationsstruktur und ein Verfahren zur Herstellung desselben. Das Leistungshalbleiterbauelement weist in einem Halbleiterkörper eine Driftstrecke zwischen einer Bodyzone und einem Substratbereich auf. Die Driftstrecke ist in Driftzonen eines ersten Leitungstyps und Ladungskompensationszonen mit komplementärem Leitungstyp aufgeteilt. Im Durchlassfall bildet sich in den Driftzonen ein Strompfad der Driftstrecke zwischen der Bodyzone mit einem komplementären Leitungstyp und dem Substratbereich aus. Im Sperrfall engen die Ladungskompensationszonen den Strompfad der Driftstrecke ein und schnüren den Stromfluss ab.The The invention relates to a power semiconductor device with charge compensation structure and a method for producing the same. The power semiconductor device points in a semiconductor body a drift path between a body zone and a substrate area on. The drift path is in drift zones of a first conductivity type and charge compensation zones of complementary conductivity type. In Durchlassfall forms in the drift zones a current path of Drift distance between the body zone with a complementary conductivity type and the substrate area. In the blocking case, the charge compensation zones narrow enter the current path of the drift path and cut off the current flow.

Ein derartiges Leistungshalbleiterbauelement ist aus der Druckschrift DE 101 32 136 C1 bekannt. Die dort vorgeschlagenen Leistungshalbleiterbauelemente weisen eine Driftstrecke mit Driftzonen und Ladungskompensationszonen auf. Die Driftzonen werden durch eine Vielzahl von aufeinander gestapelten Epitaxieschichten aus Driftzonenmaterial des ersten Leitungstyps realisiert. Jede Epitaxieschicht wird strukturiert, wobei im Wechsel selektiv maskierte Ionenimplantationen mit nachgeschalteten Diffusionen von Dotierstoffatomen zur Erzeugung von komplementär dotierten Ladungskompensationszonenabschnitten für die Ladungskompensationszonen durchgeführt werden. Dabei entstehen im Querschnitt keine scharfen Grenzen zwischen Driftzonen und Ladungskompensationszonen, sondern bauchig ausladende Ladungskompensationszonenabschnitte in jeder Epitaxieschicht.Such a power semiconductor component is known from the document DE 101 32 136 C1 known. The power semiconductor components proposed there have a drift path with drift zones and charge compensation zones. The drift zones are realized by a multiplicity of stacked epitaxial layers of drift zone material of the first conductivity type. Each epitaxial layer is patterned with alternately selectively masked ion implantations followed by diffusion of dopant atoms to create complementarily doped charge compensation zone sections for the charge compensation zones. In this case, there are no sharp boundaries between drift zones and charge compensation zones in cross-section, but bulged charge compensation zone sections in each epitaxial layer.

Ein Aspektverhältnis, das heißt das Verhältnis der Breite eines Ladungskompensationszonenabschnitts zur Tiefe des Ladungskompensationszonenabschnitts, ist dabei äußerst ungünstig und wird durch die Toleranzen der photolithographischen Implantationsmaske in Bezug auf die Breite und der Implantations- und Diffusionstiefe in Bezug auf die erreichbare Tiefe limitiert. Um ein günstiges minimales Aspektverhältnis für die gesamte Driftstreckenlänge zu erzielen, das heißt eine geringe Breite der Zonen bei hoher Tiefe, sind eine Vielzahl von Epitaxieschichten erforderlich und dennoch kann eine Mindestbreite der Zonen nicht unterschritten werden. Außerdem wird die Gesamtlänge der Driftstrecke durch die geforderte Sperrspannung bestimmt, was eine Verringerung und Optimierung des Aspektverhältnises bei konventionellen Leistungshalbleiterbauelementen mit Ladungskompensationsstruktur zusätzlich begrenzt.One Aspect ratio this means The relationship the width of a charge compensation zone section to the depth of the Charge compensation zone section, is extremely unfavorable and is determined by the tolerances the photolithographic implantation mask with respect to the width and the implantation and diffusion depth with respect to the achievable Depth limited. To a cheap one minimal aspect ratio for the total drift path length too achieve, that is a small width of the zones at high depth, are a variety required by epitaxial layers and yet can be a minimum width the zones are not fallen below. In addition, the total length of the Drift distance determined by the required reverse voltage, which is a Reduction and optimization of the aspect ratio in conventional Power semiconductor components with charge compensation structure additionally limited.

An Stelle einer Vielzahl von Epitaxieschichten mit implantierten und diffundierten Ladungskompensationszonenabschnitten ist es gemäß der DE 199 50 579 A1 auch möglich, eine Grabenstruktur in eine einzige Epitaxieschicht, die in ihrer Dicke der geforderten Länge der Driftstrecke entspricht, einzuätzen und durch Seitenwanddiffusion oder durch Belegung der Seitenwände der Grabenstruktur mit einer Epitaxieschicht die Ladungskompensationszonen herzustellen. Für die Trenchätzung der Grabenstruktur ist jedoch eine Mindestbreite erforderlich, um die geforderte Tiefenätzung zu erreichen und das Auffüllen der Grabenstruktur sicherzustellen. Somit kann auch hier das Aspektverhältnis nicht weiter minimiert werden.Instead of a plurality of epitaxial layers with implanted and diffused charge compensation zone sections, it is according to the DE 199 50 579 A1 It is also possible to etch a trench structure into a single epitaxial layer that corresponds in its thickness to the required length of the drift path and to produce the charge compensation zones by sidewall diffusion or by occupying the sidewalls of the trench structure with an epitaxial layer. For the trench etching of the trench structure, however, a minimum width is required in order to achieve the required deep etching and to ensure the filling of the trench structure. Thus, also here, the aspect ratio can not be minimized further.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein neues Verfahrenskonzept und eine neue Struktur für Leistungshalbleiterbauelemente mit La dungskompensationsstruktur zu entwickeln, bei dem ein verbessertes Aspektverhältnis erreicht werden kann, um den Einschaltwiderstand Ron des Leistungshalbleiterbauelements weiter zu verringern.The object of the invention is to develop a new process concept and a new structure for power semiconductor devices with La Dungskompensationsstruktur, in which an improved aspect ratio can be achieved in order to further reduce the on-resistance R on of the power semiconductor device.

Gelöst wird diese Aufgabe mit Hilfe des Gegenstands nach Anspruch 1 und der Verfahren nach Anspruch 16 und 17. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.Is solved This object with the aid of the subject matter of claim 1 and the The method of claim 16 and 17. Advantageous developments of Invention will be apparent from the dependent claims.

Erfindungsgemäß werden ein Leistungshalbleiterbauelement mit Ladungskompensationsstruktur und Verfahren zur Herstellung desselben angegeben. Das Leistungshalbleiterbauelement weist dazu in einem Halbleiterkörper eine Driftstrecke zwischen einer Bodyzone und einem Substratbereich auf. Die Driftstrecke besteht aus Driftzonen eines ersten Leitungstyps, die einen Strompfad der Driftstrecke zwischen der Bodyzone mit einem Leitungstyp komplementär zum ersten Leitungstyp und dem Substratbereich im Durchlassfall bereitstellen, und aus Ladungskompensationszonen mit komplementärem Leitungstyp, die den Strompfad der Driftstrecke im Sperrfall abschnüren. Die Driftzonen weisen übereinander gestapelte Driftzonenabschnitte und die Ladungskompensationszonen übereinander gestapelte Ladungskompensationszonenabschnitte auf. Diese gestapelten Zonenabschnitte weisen mit monokristallin und epitaxial gewachsenem Halbleitermaterial aufgefüllte Grabenstrukturen auf.According to the invention a power semiconductor device with charge compensation structure and A method for producing the same indicated. The power semiconductor device points to it in a semiconductor body a drift path between a body zone and a substrate area on. The drift path consists of drift zones of a first conductivity type, the a current path of the drift path between the bodyzone with a Conductor type complementary to the first conductivity type and the substrate area in the case of passage and from charge compensation zones of complementary conductivity type, which constrict the current path of the drift path in the case of blocking. The Drift zones point one above the other stacked drift zone sections and the charge compensation zones one above the other stacked charge compensation zone sections. These stacked Zone sections exhibit monocrystalline and epitaxial growth Semiconductor material filled Trench structures on.

Ein Vorteil dieses Leistungshalbleiterbauelements ist es, dass die Breiten der Driftzonen und der Ladungskompensationszonen gegenüber herkömmlichen Leistungshalbleiterbauelementen und gegenüber Leistungshalbleiterbauelementen, die nur eine Epitaxieschicht mit einer Grabenstruktur zur Erzeugung von Ladungskompensationszonen aufweisen, deutlich verringert wer den kann. Somit ist es nun möglich, dass anstelle einer Schrittweite bzw. eines "pitch" von bisher 16 μm eine Schrittweite von unter 4 μm möglich wird. Das bedeutet, dass das Aspektverhältnis um einen Faktor 4 vermindert wird, was gleichzeitig den Einschaltwiderstand um etwa 70 % reduziert. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass die erforderliche n- oder p-Lastigkeit durch verschiedene Parameter wie z. B. die Dotierung der Epitaxieschichten, die Graben- bzw. Stegbreite und/oder die Epitaxiedicke eingestellt werden kann. Im einzelnen wird darauf noch eingegangen.An advantage of this power semiconductor component is that the widths of the drift zones and the charge compensation zones compared to conventional power semiconductor devices and power semiconductor devices having only one epitaxial layer with a trench structure for generating charge compensation zones, significantly reduced who can. Thus, it is now possible that instead of a step size or a "pitch" of 16 microns so far, a step size of less than 4 microns is possible. This means that the aspect ratio is reduced by a factor of 4, which simultaneously reduces the on-resistance by about 70%. Another advantage is that the required n- or p-load through various parameters such. B. the doping of epitaxial layers, the trench or web width and / or the epitaxial thickness can be adjusted. In detail will be discussed.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das Leistungshalbleiterbauelement in dem Halbleiterkörper eine Grabenstruktur in Form von Trenches auf, in der Ladungskompensationszonenabschnitte und/oder Driftzonenabschnitte angeordnet sind, wobei die Grabenstruktur eine Grabentiefe tG aufweist, die geringer ist als eine Länge lD der Driftstrecke.In a preferred embodiment of the invention, the power semiconductor component in the semiconductor body has a trench structure in which charge compensation zone sections and / or drift zone sections are arranged, wherein the trench structure has a trench depth t G which is less than a length l D of the drift path.

Das hat den Vorteil, dass durch die geringere Grabentiefe tG eines jeweiligen Zonenabschnitts die Grabenbreite ebenfalls verringert werden kann, da bei einer Trenchätzung eine verminderte Tiefe erreicht werden muss. Die Gesamtlänge der Driftstrecke lD kann somit aus mehreren gestapelten Grabentiefen tG von mehreren Ladungskompensationszonenabschnitten und/oder Diffusionszonenabschnitten, die aufeinander gestapelt sind, zusammengesetzt werden. Entsprechend kann das Aspektverhältnis für die gesamte Länge lD der Driftstrecke, je nachdem wie viele Zonenabschnitte für eine Driftstrecke vorgesehen werden, weiter vermindert und damit der Einschaltwiderstand weiter reduziert werden.This has the advantage that due to the smaller trench depth t G of a respective zone section, the trench width can likewise be reduced, since a reduced depth must be achieved during a trench etching. The total length of the drift path l D can thus be composed of a plurality of stacked trench depths t G of a plurality of charge compensation zone sections and / or diffusion zone sections which are stacked on top of each other. Accordingly, the aspect ratio for the entire length l D of the drift path, depending on how many zone sections are provided for a drift path, further reduced and thus the on-resistance can be further reduced.

Dabei ergibt sich vorzugsweise eine Ausführungsform, bei der die Grabenstruktur eine Grabenbreite bG aufweist, die im Verhältnis zu der Grabentiefe tG größer ist als eine Zonenbreite bZ im Verhältnis zu der Länge lD der Driftstrecke. Somit kann auf einfache Weise mit dem neuen Aufbau der Struktur der Driftstrecke das Aspektverhältnis für das jeweilige Leistungshalbleiterbauelement optimiert werden. Darüber hinaus entstehen durch die mit monokristallinem epitaxial aufgewachsenen Halbleitermaterial aufgefüllten und gestapelten Grabenstrukturen scharfe Grenzen zwischen den Driftzonen und den Ladungskompensationszonen.In this case, preferably provides an embodiment in which the structure has a grave grave width b G which is greater in proportion to the grave depth t G as a zone width b Z in relation to the length L D of the drift path. Thus, the aspect ratio for the respective power semiconductor component can be optimized in a simple manner with the new structure of the structure of the drift path. In addition, the trench structures filled and stacked with monocrystalline epitaxially grown semiconductor material produce sharp boundaries between the drift zones and the charge compensation zones.

Außerdem werden bauchig ausladende Ladungskompensationszonenabschnitte in den jeweiligen Epitaxieschichten vermieden. Somit ist es möglich, Ladungskompensationszonen und Driftzonen streifenförmig nebeneinander anzuordnen. Neben einer streifenförmigen Ausführungsform der Driftstrecke ist es auch möglich, die Ladungskompensationszonen und die Driftzonen säulenförmig nebeneinander anzuordnen. Dieses kann durch entsprechende Trenchätzmasken vorbestimmt werden.In addition, will Bulging unloading charge compensation zone sections in the respective Epitaxial layers avoided. Thus, it is possible to charge compensation zones and drift zones strip-shaped to arrange next to each other. In addition to a strip-shaped embodiment of the drift path it is also possible the charge compensation zones and the drift zones next to each other in a columnar shape to arrange. This can be done by appropriate trench etching masks be predetermined.

Ein derart aufgebautes Leistungshalbleiterbauelement weist als Halbleiterkörper einen hochdotierten Substratbereich auf. Auf diesem Substratbereich ist eine erste dotiert aufgewachsene Epitaxieschicht angeordnet, welche die Nettodotierstoffkonzentration der Driftzonen aufweist, um erste Driftzonenabschnitte auf dem Substratbereich darzustellen. In dieser ersten Epitaxieschicht ist eine erste Grabenstruktur für Ladungskompensationszonenabschnitte angeordnet. Mittels einer zweiten dotiert aufgewachsenen Epitaxieschicht ist die erste Grabenstruktur mit monokristallinem Halbleitermaterial des komplementären Leitungstyps zu ersten Ladungskompensationszonenabschnitten aufgefüllt. Auf der ersten und der zweiten E pitaxieschicht eines Zonenabschnitts ist eine dritte dotiert aufgewachsene Epitaxieschicht angeordnet, welche wiederum die Nettodotierstoffkonzentration der Driftzonen für weitere Driftzonenabschnitte aufweist. In dieser dritten Epitaxieschicht ist mindestens eine zweite gestapelte Grabenstruktur für weitere Ladungskompensationszonenabschnitte angeordnet, wobei diese Grabenstruktur die ersten Ladungskompensationszonenabschnitte freilegt. Mindestens eine vierte dotiert aufgewachsene Epitaxieschicht füllt die zweite Grabenstruktur mit monokristallinem Halbleitermaterial des komplementären Leitungstyps zu zweiten Ladungskompensationszonenabschnitten auf. In dieser Weise kann eine Mehrzahl von Epitaxieschichten mit Grabenstruktur, die Ladungskompensationszonenmaterial aufweist, übereinander gestapelt sein. Mit einer letzten dotiert aufgewachsenen Epitaxieschicht ist eine Bodyzone ausgebildet, die eine Gatestruktur trägt.One thus constructed power semiconductor device has a semiconductor body as a highly doped substrate area. On this substrate area is arranged a first doped grown epitaxial layer, which has the net dopant concentration of the drift zones to first Drift zone sections on the substrate area represent. In this first epitaxial layer is a first trench structure for charge compensation zone sections arranged. By means of a second doped grown epitaxial layer is the first trench structure with monocrystalline semiconductor material of the complementary Line type filled to first charge compensation zone sections. On the first and the second epitaxial layer of a zone section a third doped grown epitaxial layer is arranged which in turn determines the net dopant concentration of the drift zones for further drift zone sections having. There is at least one in this third epitaxial layer second stacked trench structure for further charge compensation zone sections arranged, this trench structure, the first charge compensation zone sections exposes. At least a fourth doped grown epitaxial layer fill those second trench structure with monocrystalline semiconductor material of complementary Line type to second charge compensation zone sections. In this way, a plurality of epitaxial layers with trench structure, having the charge compensation zone material stacked one above the other. With a last doped grown epitaxial layer is a bodyzone formed, which carries a gate structure.

Bei diesem Leistungshalbleiterbauelement sind Epitaxieschichten übereinander gestapelt, die jeweils für die Driftzonenabschnitte und für die Ladungskompensationszonenabschnitte zwei aufeinander abgestimmte Epitaxieschritte erfordern. Dabei kann beim Auffüllen der Grabenstruktur mit einer komplementär dotierten Epitaxieschicht auch die vorher aufgebrachte Epitaxieschicht für einen Driftzonenabschnitt beschichtet werden. Diese auf den Driftzonenabschnitten abgeschiedene komplementär dotierte Epitaxieschicht kann durch einen selektiven Ätzschritt wieder abgetragen werden, so dass die Oberseite einer Epitaxieschicht aus Driftzonenabschnitten und Ladungskompensationszonenabschnitten eingeebnet ist, bevor eine weitere Epitaxieschicht mit entsprechend ausgerichteten Driftzonenabschnitten und Ladungskompensationszonenabschnitten vorgesehen wird.at Epitaxial layers are superimposed on this power semiconductor component stacked, each for the drift zone sections and for the charge compensation zone sections are two matched Require epitaxy steps. It can when filling the trench structure with a complementary one doped epitaxial layer also the previously applied epitaxial layer for one Drift zone section are coated. These on the drift zone sections deposited complementary doped Epitaxial layer can be removed again by a selective etching step so that the top of an epitaxial layer of drift zone sections and charge compensation zone sections is leveled before a another epitaxial layer with appropriately aligned drift zone sections and charge compensation zone sections.

Dieses Halbleiterbauelement hat den Vorteil, dass sehr präzise Driftzonenabschnitte und Ladungskompensationszonenabschnitte aufeinander gestapelt sind und eindeutige Materialgrenzen zwischen dem ersten und dem komplementären Leitungstyp ausbilden. Ferner wird ein Aspektverhältnis für die gesamte Länge lD der Driftstrecke ermöglicht, das bisher mit herkömmlichen Aufbauten von Leistungshalbleiterbauelementen nicht erreicht wird.This semiconductor device has the advantage that very precise drift zone sections and charge compensation zone sections are stacked on top of one another and form clear material boundaries between the first and the complementary conduction type. Furthermore, an aspect ratio for the entire length l D of the drift path is made possible, which has hitherto not been achieved with conventional structures of power semiconductor components.

Um weiterhin insbesondere im Hinblick auf eine Fertigung ein derartiges Leistungshalbleiterbauelement zu optimieren, ist es vorgesehen, dass ein alternatives Leistungshalbleiterbauelement ebenfalls einen Halbleiterkörper mit einem hochdotierten Substratbereich des ersten Leitungstyps aufweist. Darauf befindet sich eine erste dotiert aufgewachsene Epitaxieschicht, welche die Nettodotierstoffkonzentration der Driftzonen aufweist und für erste Driftzonenabschnitte auf dem Substratbereich angeordnet ist. In dieser ersten Epitaxieschicht ist eine erste Grabenstruktur für Ladungskompensationszonenabschnitte angeordnet.Around furthermore, in particular with regard to a production such a Power semiconductor device to optimize, it is intended that an alternative power semiconductor device also has a Semiconductor body with a highly doped substrate region of the first conductivity type having. On top of that is a first spiked grown up Epitaxial layer, which is the net dopant concentration of the drift zones and for first drift zone sections is arranged on the substrate region. In this first epitaxial layer, a first trench structure for charge compensation zone sections is arranged.

Bei einer zweiten dotiert aufgewachsenen Epitaxieschicht wird nicht nur die erste Grabenstruktur mit monokristallinem Halbleitermaterial des komplementären Leitungstyps aufgefüllt, sondern sie wird auch auf der ersten Epitaxieschicht, die in Diffusionszonenabschnitte gegliedert ist, in einer Dicke angeordnet, welche das Auffüllen der Grabenstruktur übersteigt. Somit kann nach einem Einebnen der Epitaxieoberseite eine zweite Grabenstruktur für Driftzonenabschnitte in der zweiten Epitaxieschicht kongruent zu den Driftzonenabschnitten der ersten Epitaxieschicht angeordnet werden. Diese zweite Grabenstruktur ist nun mit monokristallinem Halbleitermaterial des ersten Leitungstyps durch eine dritte dotiert aufgewach sene Epitaxieschicht aufgefüllt, die gleichzeitig auch auf der zweiten Epitaxieschicht angeordnet ist.at a second doped grown epitaxial layer is not only the first trench structure with monocrystalline semiconductor material of the complementary Line type filled up, but it is also on the first epitaxial layer, which is in diffusion zone sections is arranged in a thickness, which is the filling of the Trench structure exceeds. Thus, after flattening the epitaxial top, a second Trench structure for Drift zone sections in the second epitaxial layer congruent to the drift zone sections of the first epitaxial layer arranged become. This second trench structure is now monocrystalline Semiconductor material of the first conductivity type by a third doped grown up Epitaxial layer filled up, at the same time arranged on the second epitaxial layer is.

Somit ist es möglich, dass eine dritte Grabenstruktur für Ladungskompensationszonenabschnitte in der dritten Epitaxieschicht angeordnet ist. Mit einer vierten dotiert aufgewachsenen Epitaxieschicht ist nicht nur die dritte Grabenstruktur mit monokristallinem Halbleitermaterial des komplementären Leitungstyps aufgefüllt, sondern die vierte Epitaxieschicht ist auch auf der dritten Epitaxieschicht angeordnet. Somit kann die vierte dotiert aufgewachsene Epitaxieschicht bereits eine Bodyzone bilden, die ihrerseits eine Gatestruktur trägt.Consequently Is it possible, a third trench structure for charge compensation zone sections is arranged in the third epitaxial layer. With a fourth doped grown epitaxial layer is not just the third Trench structure with monocrystalline semiconductor material of the complementary conductivity type filled, but the fourth epitaxial layer is also arranged on the third epitaxial layer. Thus, the fourth doped grown epitaxial layer already form a body zone, which in turn carries a gate structure.

Der Vorteil dieses Aufbaus des Leistungshalbleiterbauelements besteht darin, dass die Anzahl der Epitaxieschichten und die Anzahl der Grabenstrukturen gegenüber dem vorher erläuterten Leistungshalbleiterbauelement deutlich reduziert werden kann, und dennoch das gleiche minimale Aspektverhältnis erreichbar ist.Of the Advantage of this structure of the power semiconductor device consists in that the number of epitaxial layers and the number of Opposite trench structures the previously explained Power semiconductor device can be significantly reduced, and Nevertheless, the same minimum aspect ratio is achievable.

Unabhängig von dem Aufbau der oben erwähnten Driftstrecken kann das Leistungshalbleiterbauelement eine laterale Gatestruktur und/oder eine vertikale Trenchgatestruktur aufweisen. Für eine Trenchgatestruktur ist es erforderlich, dass die Epitaxieschicht, welche die Bodyzone bildet, mit einer Grabenstruktur versehen wird, deren Innenflächen in Form von Seiten- und Bodenwänden ein Gateoxid aufweisen, das seinerseits ein Gateelektrodenmaterial umschließt. Das Gateelektrodenmaterial kann vorzugsweise ein hochdotiertes Polysilizium aufweisen, das zu einer Gateelektrode über eine entsprechende Polysiliziumleiterbahnstruktur miteinander verbunden ist.Independent of the structure of the above-mentioned Drift paths, the power semiconductor device a lateral Have gate structure and / or a vertical trench gate structure. For a trench gate structure it is necessary that the epitaxial layer, which is the bodyzone is formed, provided with a trench structure whose inner surfaces in shape of side and bottom walls a gate oxide, which in turn is a gate electrode material encloses. The gate electrode material may preferably be a highly doped polysilicon to a gate electrode via a corresponding polysilicon wiring pattern connected to each other.

Vorzugsweise weist der Halbleiterkörper einen hochdotierten Substratbereich des ersten Leitungstyps mit einer Ladungsträgerkonzentration nS zwischen 1 × 1018/cm3 ≤ nS ≤ 5 × 1020/cm3 auf. Durch die hohe Dotierung des Substratbereichs wird der Innenwiderstand mit zunehmender Ladungsträgerkonzentration nS geringer, jedoch kann diese Ladungsträgerkonzentration nicht beliebig hoch gesteigert werden, da sonst der Halbleiterkörper entartet und ein monokristallines defektarmes Wachstum einer Epitaxieschicht auf dem Halbleiterkörper behindert.The semiconductor body preferably has a highly doped substrate region of the first conductivity type with a carrier concentration n S between 1 × 10 18 / cm 3 ≦ n S ≦ 5 × 10 20 / cm 3 . Due to the high doping of the substrate region, the internal resistance decreases with increasing carrier concentration n S , but this charge carrier concentration can not be increased arbitrarily high, since otherwise the semiconductor body degenerates and obstructs a monocrystalline low-defect growth of an epitaxial layer on the semiconductor body.

Weiterhin ist es vorgesehen, dass der Halbleiterkörper dotierte aufeinander gestapelte Driftzonenabschnitte des ersten Leitungstyps für Driftzonen mit einer Ladungsträgerkonzentration nD zwischen 1 × 1015/cm3 ≤ nD ≤ 5 × 1016/cm3 aufweist. Einerseits sollen die Driftzonen so niedrig wie nötig dotiert sein, um die Sperrspannung des Halbleiterbauelements zu sichern, und andererseits so hoch wie möglich, um den Einschaltwiderstand Ron so gering wie möglich zu halten. Die relativ hohe Dotierung von 5 × 1016/cm3 ist nur bei Leistungshalbleiterbauelementen mit Ladungskompensationszonen bei niedrigem Aspektverhältnis sowohl der Driftzonen als auch der Ladungskompensationszonen gemäß der vorliegenden Erfindung möglich, da diese das Ausräumen der Driftzonen bei Sperrspannung unterstützen, so dass die Driftzonen höher dotiert werden können.Furthermore, it is provided that the semiconductor body has doped stacked drift zone sections of the first conductivity type for drift zones with a carrier concentration n D between 1 × 10 15 / cm 3 ≦ n D ≦ 5 × 10 16 / cm 3 . On the one hand, the drift zones should be doped as low as necessary to ensure the blocking voltage of the semiconductor device, and on the other hand as high as possible to keep the on resistance R on as low as possible. The relatively high doping of 5 × 10 16 / cm 3 is only possible with power semiconductor devices with charge compensation zones with low aspect ratio of both the drift zones and the charge compensation zones according to the present invention, as these assist in clearing out the drift regions at reverse voltage so that the drift zones are doped higher can be.

Vorzugsweise weist der Halbleiterkörper dotierte aufeinander gestapelte Ladungskompensationszonenabschnitte des komplementären Leitungstyps für Ladungskompensationszonen mit einer Ladungsträgerkonzentration pL zwischen 1 × 1015/cm3 ≤ pL ≤ 5 × 1016/cm3 auf. Bei gleicher Querschnittsfläche für die gestapelten Grabenstrukturen der Kompensationszonenabschnitte und der Mesastrukturen für die Driftzonenab schnitte entspricht die Ladungsträgerkonzentration nD für die Driftzonen auch der Ladungsträgerkonzentration pL in den Ladungskompensationszonen. Lediglich bei unterschiedlicher flächiger Erstreckung kann diese durch unterschiedliche Ladungsträgerkonzentrationen kompensiert werden.The semiconductor body preferably has doped stacked charge compensation zone sections of the complementary conduction type for charge compensation zones with a carrier concentration p L between 1 × 10 15 / cm 3 ≦ p L ≦ 5 × 10 16 / cm 3 . With the same cross-sectional area for the stacked trench structures of the compensation zone sections and the mesa structures for the drift zone sections, the carrier concentration n D for the drift zones also corresponds to the carrier concentration p L in the charge compensation zones. Only with different areal extension can this be compensated by different charge carrier concentrations.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist der Halbleiterkörper dotierte aufeinander gestapelte Ladungskompensationszonenabschnitte des komplementären Leitungstyps mit einer Ladungsträgerkonzentration pL auf, die von der Bodyzone aus in Richtung auf den Substratbereich zu stufenweise abnimmt. Dabei ist die Ladungsträgerkonzentration pL der Ladungskompensationszonenabschnitte in der Nähe der Bodyzone größer als die Ladungsträgerkonzentration nD in den benachbarten Driftzonenabschnitten. Andererseits ist die Ladungsträgerkonzentration pL der Ladungskompensationszonenabschnitte in der Nähe des Substratbereichs geringer als die Ladungsträgerkonzentration nD in den benachbarten Driftzonenabschnitten.In a preferred embodiment of the invention, the semiconductor body has doped stacked charge compensation zone sections of the complementary conductivity type with a carrier concentration p L , which decreases gradually from the body zone in the direction of the substrate region. Here is the charge carrier concentration p L of the charge compensation zone sections in the vicinity of the body zone greater than the carrier concentration n D in the adjacent drift zone sections. On the other hand, the carrier concentration p L of the charge compensation zone sections in the vicinity of the substrate region is smaller than the carrier concentration n D in the adjacent drift zone sections.

Diese vorteilhafte entlang der Driftstrecke vorgesehene p- oder n-Lastigkeit kann bei einem derart aufgebauten Leistungshalbleiterbauelement aus aufeinander gestapelten Grabenstrukturen und Epitaxieschichten durch, wie oben bereits erwähnt, Parameter eingestellt werden. Einerseits ist es möglich, die Dotierung der Epitaxieschichten zu variieren, andererseits ist es möglich, die Grabenbreite und die Steg- bzw. Mesastrukturbreite anzupassen, und schließlich kann auch die Epitaxiedicke pro Grabenstruktur variiert werden.These advantageous along the drift path provided p or n-load can in such a constructed power semiconductor device from stacked trench structures and epitaxial layers through, as mentioned above, Parameters are set. On the one hand it is possible the Doping the epitaxial layers to vary, on the other hand it is possible, adjust the trench width and the ridge or mesa width, and finally it is also possible to vary the epitaxy thickness per trench structure.

Neben dieser Anpassung an ein Optimum der Zellenstruktur im Bereich der Driftstrecke weist das Halbleiterbauelement in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung eine Rand struktur im Randbereich des Halbleiterkörpers auf, die mindestens eine floatende komplementär dotierte Randkompensationszone entlang dem Rand des Leistungshalbleiterbauelements aufweist. Eine derartige Randstruktur schützt das Leistungshalbleiterbauelement bei anliegender Sperrspannung vor Avalanchedurchbrüchen im Bereich der Ränder der Halbleiterchips.Next this adaptation to an optimum of cell structure in the field of Drift path, the semiconductor device in a preferred embodiment the invention has an edge structure in the edge region of the semiconductor body, the at least one floating complementarily doped edge compensation zone along the edge of the power semiconductor device. A protects such edge structure the power semiconductor device with applied reverse voltage before avalanche breakthroughs in the area of the edges the semiconductor chips.

Eine weitere Variante der Randstruktur weist eine Randpassivierungsschicht auf, wie ein Halbleiteroxid, ein Halbleiternitrid, ein DLC, ein EOX und/oder ein Siliziumkarbid. Auch diese Randpassivierungsschichten tragen dazu bei, dass die Leistungshalbleiterbauelemente hochspannungsfest bleiben und weder Hotspots noch Avalancheeffekte in den Randbereichen zeigen.A Another variant of the edge structure has an edge passivation layer on, such as a semiconductor oxide, a semiconductor nitride, a DLC EOX and / or a silicon carbide. Also these edge passivation layers contribute to the fact that the power semiconductor components remain high-voltage resistant and show neither hotspots nor avalanche effects in the peripheral areas.

Ein Verfahren zur Herstellung eines Leistungshalbleiterbauelements weist die nachfolgenden Verfahrensschritte auf. Zunächst wird ein dotierter Substratbereich für einen Halbleiterkörper mit Oberseite und Rückseite bereitgestellt. Danach erfolgt ein mehrfaches Wiederholen folgender Verfahrensschritte. Zunächst erfolgt ein Aufwachsen einer Epitaxieschicht für Driftzonenabschnitte eines ersten Leitungstyps auf dem Substratbereich oder bei Wiederholung der Schritte auf einer vorher abgeschiedenen Epitaxieschicht. Dabei weist die aufgewachsene Epitaxieschicht eine geringere Dotierstoffkonzentration als der Substratbereich, wie es bereits oben erläutert wurde, auf.One A method for producing a power semiconductor device has the subsequent process steps. First, a doped substrate region for one Semiconductor body with top and back provided. This is followed by a repeated repetition of the following Process steps. First an epitaxial layer is grown for drift zone sections of a first conductivity type on the substrate area or at repetition of the steps on a previously deposited epitaxial layer. there For example, the grown epitaxial layer has a lower dopant concentration than the substrate region, as already explained above, on.

Anschließend erfolgt ein Trenchätzen einer Grabenstruktur für Ladungskompensationszonenabschnitte in die aufgewachsene Epitaxieschicht. Danach wird der trenchgeätzte Graben epitaktisch für Ladungskompensationszonenabschnitte eines komplementären Leitungstyps mit monokristallinem dotiertem Halblei termaterial aufgefüllt. Da bei diesem epitaktischen Auffüllen der Grabenstruktur auch die Mesastrukturen, die beim Trenchätzen entstehen, mit einer zusätzlichen Epitaxieschicht versehen werden, folgt ein Rückätzen unter Einebnen der Oberfläche nach diesem epitaktischen Auffüllen der Grabenstruktur.Then done a trench etching a trench structure for Charge compensation zone sections into the grown epitaxial layer. After that, the trench is etched Dig epitaxial for charge compensation zone sections a complementary one Conductor type filled with monocrystalline doped semicon termaterial. There in this epitaxial filling the trench structure also the mesas resulting from trench etching, with an additional Epitaxial layer is followed by a back etching with leveling of the surface this epitaxial filling the trench structure.

Diese Reihenfolge von Aufwachsen von Epitaxieschichten, Trenchätzen der Grabenstruktur, Epitaktisches Auffüllen der Grabenstruktur und anschließendem Einebnen der Oberfläche kann so oft erfolgen, bis schließlich die endgültige Länge lD einer Driftstrecke erreicht ist. Danach erfolgt ein Herstellen einer Oberseitenstruktur und/oder einer Rückseitenstruktur in und/oder auf dem Halbleiterkörper zur Fertigstellung des Leistungshalbleiterbauelements. Nachfolgend werden Elektroden auf die Oberseitenstruktur und/oder die Rückseitenstruktur zur Kontaktierung aufgebracht.This order of epitaxial layer growth, trench etching of the trench structure, epitaxial filling of the trench structure and subsequent planarization of the surface can be done until the final length l D of a drift path is finally reached. Thereafter, a top side structure and / or a rear side structure is produced in and / or on the semiconductor body for the completion of the power semiconductor component. Subsequently, electrodes are applied to the top side structure and / or the rear side structure for contacting.

Bei dieser Verfahrensvariante sind jeweils zwei Epitaxieschritte erforderlich, um einen Abschnitt bestehend aus Dotierstoffzonenabschnitten und Ladungskompensationszonenabschnitten herzustellen. Da jedoch bei diesem Verfahren nicht gleich die gesamte Driftstrecke epitaktisch abgeschieden wird und entsprechende Grabenstrukturen in diese Driftstrecke einzuätzen sind, kann das Aspektverhältnis für die Driftzonen bzw. für die Ladungsträgerkompensationszonen beliebig optimiert werden. Mit zunehmender Anzahl von Epitaxieschritten kann entsprechend das Aspektverhältnis weiter minimiert werden.at In this process variant, two epitaxy steps are required in each case. around a section consisting of dopant zone sections and charge compensation zone sections manufacture. However, since not all the same in this process Drift path is epitaxially deposited and corresponding trench structures into this drift path are, the aspect ratio for the drift zones or for the charge carrier compensation zones be optimized as desired. With increasing number of epitaxy steps can match the aspect ratio be further minimized.

Somit ist es möglich, n- und p-Säulen oder Streifen eines Ladungskompensationsbauelements durch abwechselndes Ätzen einer Grabenstruktur und Abscheiden einer Epitaxie herzustellen, wobei die Epitaxie ihrerseits auch abwechselnd n- und p-dotiert sein kann. Dabei können die aufeinander folgenden Grabenstrukturen in dieser ersten Ausführungsform der Erfindung kongruent zueinander sein oder in einem nachfolgend beschriebenen zweiten Verfahren jeweils gegeneinander versetzt sein. Bei diesem zweiten alternativen Verfahren wird auch die auf den Mesastrukturen aufwachsende Epitaxieschicht genutzt. Das monokristalline Aufwachsen in den Grabenstrukturen durch eine Grabenwandepitaxie wird derart verlängert, dass beim Einebnen durch Rückätzen die entstehende Epitaxieoberfläche bereits für das nächste Trenchätzen einer Grabenstruktur verwendbar ist.Consequently Is it possible, n and p columns or stripe of a charge compensation device by alternately etching a Trench structure and deposition of an epitaxy produce, the Epitaxy in turn can be alternately n- and p-doped. The can successive trench structures in this first embodiment The invention be congruent to each other or in a subsequent be offset from each other described second method. In this second alternative method is also on the Mesastrukturen growing epitaxial layer used. The monocrystalline Growing up in the trench structures by trench wall epitaxy will be extended in such a way that when leveling by re-etching the resulting epitaxial surface already for the next trench etching a trench structure is usable.

Bei diesem alternativen Verfahren wird genauso wie bei dem vorhergehenden Verfahren zunächst ein dotierter Substratbereich für einen Halbleiterkörper mit Oberseite und Rückseite bereitgestellt. Danach erfolgt ein mehrfaches Wiederholen der nachfolgenden Verfahrensschritte. Zunächst wird eine erste Epitaxieschicht eines ersten Leitungstyps für Driftzonenabschnitte auf dem Substratbereich oder bei Wiederholung der Schritte auf einer vorher abgeschiedenen Epitaxieschicht aufgewachsen, wobei die Dotierstoffkonzentration der Epitaxieschichten geringer ist als die Dotierstoffkonzentration des Substratbereichs. Danach erfolgt ein Trenchätzen einer ersten Grabenstruktur für Ladungskompensationszonenabschnitte in die erste Epitaxieschicht.In this alternative method, just as in the previous method, a doped substrate region for a semiconductor body with top side and rear side is first provided. This is followed by a repeated repetition of the following process steps. First, a first epitaxial layer of a first conductivity type for drift zone sections is grown on the substrate region or, when the steps are repeated, on a previously deposited epitaxial layer, wherein the dopant concentration of the epitaxial layers is less than the dopant concentration of the substrate region. Thereafter, a trench etching of a first trench structure for charge compensation zone sections takes place in the first epitaxial layer.

Schließlich wird eine zweite Epitaxieschicht eines komplementären Leitungstyps für Ladungskompensationszonenabschnitte unter gleichzeitigem epitaktischem Auffüllen der Grabenstruktur für Ladungskompensationszonenabschnitte mit monokristallinem dotiertem Halbleitermaterial aufgewachsen. Diese zweite Epitaxieschicht mit komplementärem Leitungstyp kann nach ei nem Einebnen der Oberfläche mit einer zweiten Grabenstruktur mittels Trenchätzen für Driftzonenabschnitte versehen werden, wobei diese Grabenstruktur kongruent zu den Driftzonenabschnitten der ersten Epitaxieschicht ist.Finally will a second epitaxial layer of complementary conductivity type for charge compensation zone sections with simultaneous epitaxial filling of the trench structure for charge compensation zone sections grown with monocrystalline doped semiconductor material. This second epitaxial layer of complementary conductivity type may be after a NEM Level the surface provided with a second trench structure by means of trench etching for drift zone sections with this trench structure being congruent with the drift zone sections the first epitaxial layer is.

Danach erfolgt ein Aufwachsen einer weiteren Epitaxieschicht für Driftzonenabschnitte des ersten Leitungstyps unter gleichzeitigem epitaktischem Auffüllen der zweiten Grabenstruktur für Driftzonenabschnitte. Diese Verfahrensschritte werden derart oft wiederholt, bis eine vorgegebene Länge lD einer Driftstrecke erreicht wird, wobei die Grabenstrukturen kongruent zu den vorgesehenen Ladungskompensationsabschnitten und zu den vorgesehenen Driftzonenabschnitten abwechselnd übereinander gestapelt angeordnet werden.Thereafter, a further epitaxial layer is grown for drift zone sections of the first conductivity type with simultaneous epitaxial filling of the second trench structure for drift zone sections. These method steps are repeated until a predetermined length l D of a drift path is reached, the trench structures being arranged alternately stacked on top of one another congruently with the charge compensation sections provided and with the intended drift zone sections.

Abschließend erfolgt wie im ersten Verfahren ein Herstellen einer Oberseitenstruktur und/oder einer Rückseitenstruktur in und/oder auf dem Halbleiterkörper zur Fertigstellung des Leistungshalbleiterbauelements mit einem anschließenden Aufbringen von Elektroden für die Oberseitenstruktur und die Rückseitenstruktur.Finally done as in the first method, making a topside structure and / or a backside structure in and / or on the semiconductor body for completing the power semiconductor device with a subsequent Applying electrodes for the top structure and the back side structure.

Dieses Verfahren nutzt in vorteilhafter Weise das Wachstum der Epitaxieschicht in den Grabenstrukturen aus, um es soweit fortzusetzen, bis sich wieder eine geschlossene epitaktische Oberfläche gebildet hat, die nach einem Einebnen der Oberfläche nun erneut für einen Trenchätzschritt geeignet ist. Damit wird die erforderliche Anzahl von Epitaxieschichten gegenüber dem vorhergehenden Verfahren halbiert, so dass diese Verfahrensvariante mit aufeinander folgenden und jeweils gegeneinander versetzten Grabenstrukturen und entsprechend abwechselnd n- bzw. p-dotierten Epitaxieschichten fertigungstechnisch von Vorteil ist. Damit sind die Kosten der Aufbautech nik für eine Driftstrecke gegenüber dem ersten Verfahren und insbesondere gegenüber den herkömmlichen Verfahren von Vorteil, zumal die Zahl der Epitaxieschichten und der Trenchätzungen reduziert werden kann.This Method advantageously utilizes the growth of the epitaxial layer in the trench structures to continue until it is again has formed a closed epitaxial surface after a leveling of the surface again for a trench etching step suitable is. This will produce the required number of epitaxial layers across from halved the previous method, so that this process variant with successive and staggered trench structures and correspondingly n- or p-doped epitaxial layers production technology is advantageous. This is the cost of Aufbautech nik for one Drift distance opposite the first method and in particular over the conventional ones Method advantageous, especially the number of epitaxial layers and the trench etchings can be reduced.

In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird als Substratbereich eines Halbleiterkörpers zur gleichzeitigen Herstellung von mehreren Leistungshalbleiterbauelementen ein hochdotierter Halbleiterwafer eines ersten oder eines komplementären Leitungstyps mit einer Mehrzahl in Zeilen und Spalten angeordneter Leistungshalbleiterchippositionen eingesetzt.In a preferred embodiment of the method is used as the substrate region of a semiconductor body simultaneous production of multiple power semiconductor devices a heavily doped semiconductor wafer of a first or a complementary conductivity type with a plurality of power semiconductor chip positions arranged in rows and columns used.

Dabei werden als Substratdotierung Arsen oder Phosphor mit einer Störstellenkonzentration NS zwischen 1 × 1018/cm3 ≤ NS ≤ 5 × 1020/cm3 verwendet. Bei hohen Dotierungen im Bereich von 5 × 1020/cm3 wird vorzugsweise als Substratdotierung Arsen eingesetzt, da der Diffusionskoeffizient von Arsen geringer ist als von Phosphor, und somit eine Ausdiffusion von Störstellen aus dem Substrat in die geringer dotierte Epitaxieschicht der Driftzone in vermindertem Maße erfolgt.Arsenic or phosphorus with an impurity concentration N s between 1 × 10 18 / cm 3 ≦ N S ≦ 5 × 10 20 / cm 3 are used as substrate doping. At high doping in the range of 5 × 10 20 / cm 3 arsenic is preferably used as substrate doping, since the diffusion coefficient of arsenic is less than phosphorus, and thus a diffusion of impurities from the substrate into the less doped epitaxial layer of the drift zone to a reduced extent he follows.

Um sicherzustellen, dass beim Aufwachsen mehrerer Epitaxieschichten anschließend eine Grabenstruktur jeweils bis zur vorhergehenden Epitaxieschicht durch Trenchätzen sichergestellt werden kann, ist es in vorteilhafter Weise möglich, vor dem Aufwachsen einer Epitaxieschicht auf dem Substratbereich oder auf einer vorhergehend aufgebrachten Epitaxieschicht eine strukturierte Ätzstoppschicht in Bereichen der zu ätzenden Grabenstruktur aufzubringen. Diese Ätzstoppschicht ermöglicht einen Ätzstopp beim Trenchätzen und besteht vorzugsweise aus einem Halbleiteroxid oder einem Halbleiternitrid. Diese Ätzstoppschicht ist jedoch so fein struk turiert, dass sie das anschließende epitaktische Wachstum in den Grabenstrukturen nicht behindert. Dabei ist zu bedenken, dass die Wände der Grabenstruktur frei von einer derartigen Ätzstoppschicht sind und lediglich im Bodenbereich der Ätzstopp selber wirksam wird.Around Ensure that when growing multiple epitaxial layers subsequently a trench structure in each case up to the previous epitaxial layer through trench etching can be ensured, it is possible in an advantageous manner before growing an epitaxial layer on the substrate area or on a previously applied epitaxial layer, a patterned etch stop layer in areas of the to be etched Apply trench structure. This etch stop layer allows for an etch stop at the trench etching and preferably consists of a semiconductor oxide or a semiconductor nitride. This etch stop layer However, it is so finely structured that it is the subsequent epitaxial Growth in the trench structures not hindered. It should be remembered that the walls of the trench structure are free from such an etch stop layer and only in the bottom area of the etch stop itself becomes effective.

Je nach Anforderung des Designs können streifenförmige Muster im Bereich der Driftstrecke photolithographisch aufgebracht werden, um streifenförmige Driftzonen und Ladungskompensationszonen herzustellen. Ein derartiges Streifenmuster wird vorzugsweise für laterale Hochspannungshalbleiterbauelemente eingesetzt.ever Upon request of the design may be striped patterns be applied photolithographically in the region of the drift path, around strip-shaped Drift zones and charge compensation zones produce. Such a thing Strip pattern is preferred for lateral high voltage semiconductor devices used.

Außerdem ist es möglich zum Einbringen der Grabenstruktur in eine Epitaxieschicht, eine Ätzmaske mit quadratischen oder hexagonalen oder kreisförmigen Mustern im Bereich der Driftstrecke für säulenförmige Zellen photolithographisch aufzubringen. Diese säulenförmigen Strukturen werden vorzugsweise für vertikal strukturierte Leistungsbauelemente eingesetzt und können sowohl für Schottkydioden als auch für MOS-Leistungshalbleiterbauelemente oder für IGBT-Bauelemente, deren Driftstrecke als Ladungskompensationsstruktur ausgeführt ist, eingesetzt werden. Im Prinzip sind auch andere Grabenstrukturmuster möglich, zumal diese fertigungstechnisch nur von der Strukturierung der Ätzmaske für die Trenchätzung der Grabenstrukturen abhängen.In addition, it is possible to apply the trench structure in an epitaxial layer, photolithographically apply an etching mask with square or hexagonal or circular patterns in the region of the columnar cell drift path. These columnar structures are preferably used for vertically structured power devices and can be used for Schottky diodes as well also be used for MOS power semiconductor devices or for IGBT devices whose drift path is designed as a charge compensation structure. In principle, other trench structure patterns are also possible, especially as these depend only on the structuring of the etching mask for the trench etching of the trench structures.

Nach dem Aufbringen einer Ätzmaske kann eine Grabenstruktur vorzugsweise durch eine anisotrope Ätzung eingebracht werden. Bei der anisotropen Ätzung werden vorzugsweise Verfahren eingesetzt, die mit anisotrop reaktiver Ionenätzung arbeiten. Auch eine gerichtete Plasmaätzung kann zum Einbringen der Grabenstruktur durchgeführt werden. Schließlich kann die ge richtete Plasmaätzung noch durch Endpunktdetektion verbessert werden, indem, wie bereits oben geschildert, Ätzstoppschichten oder Ätzstoppbereiche vorbereitend in den Epitaxieschichten vorgesehen werden.To the application of an etching mask For example, a trench structure may be introduced by an anisotropic etching become. In the anisotropic etching It is preferable to use processes which are anisotropically more reactive ion etching work. A directed plasma etching can be used to introduce the Trench structure performed become. After all can the ge-directed plasma etching can still be improved by endpoint detection by, as already described above, etch stop layers or etch stop areas preparatory to be provided in the epitaxial layers.

Außerdem ist es von Vorteil, wenn nach einem Einbringen einer Grabenstruktur und vor einem epitaxialen Auffüllen der Grabenstruktur die Oberflächen der Grabenstruktur chemisch gereinigt werden. Anstelle einer chemischen Reinigung ist es auch möglich, nach einem Einbringen einer Grabenstruktur und vor einem epitaxialen Auffüllen der Grabenstruktur die gesamte Oberfläche des Halbleiterkörpers zu oxidieren und anschließend die Oxidschicht wegzuätzen. Schließlich hat sich auch eine Reinigung der Grabenstruktur mittels eines Wasserstoff-Temperschrittes bewährt, bei dem die Oberflächen der Grabenstruktur geglättet werden.Besides that is it is beneficial if after introducing a trench structure and before an epitaxial padding the trench structure the surfaces the trench structure are chemically cleaned. Instead of a chemical Cleaning it is also possible after introduction of a trench structure and in front of an epitaxial one Fill up the trench structure to the entire surface of the semiconductor body oxidize and then etch away the oxide layer. After all also has a cleaning of the trench structure by means of a hydrogen annealing step proven, where the surfaces smoothed the trench structure become.

Die Erfindung wird nun anhand der beigefügten Figuren näher erläutert.The The invention will now be described with reference to the accompanying figures.

1 zeigt einen schematischen Querschnitt durch ein Leistungshalbleiterbauelement mit Ladungskompensationsstruktur einer ersten Ausführungsform der Erfindung; 1 shows a schematic cross section through a power semiconductor device with charge compensation structure of a first embodiment of the invention;

2 zeigt einen schematischen Querschnitt durch ein Leistungshalbleiterbauelement mit Ladungskompensationsstruktur einer zweiten Ausführungsform der Erfindung; 2 shows a schematic cross section through a power semiconductor device with charge compensation structure of a second embodiment of the invention;

3 zeigt einen schematischen Querschnitt durch ein Leistungshalbleiterbauelement mit Ladungskompensa tionsstruktur einer dritten Ausführungsform der Erfindung; 3 shows a schematic cross section through a power semiconductor device with charge compensation tion structure of a third embodiment of the invention;

4 zeigt eine Draufsicht auf eine Driftstrecke mit streifenförmigen Zonen; 4 shows a plan view of a drift path with strip-shaped zones;

5 zeigt eine Draufsicht auf eine Driftstrecke mit säulenförmigen Zonen. 5 shows a plan view of a drift path with columnar zones.

1 zeigt einen schematischen Querschnitt durch ein Leistungshalbleiterbauelement 1 mit Ladungskompensationsstruktur einer ersten Ausführungsform der Erfindung. Dazu sind auf einem Substratbereich 7 eines Halbleiterkörpers 4 mit einer hohen Ladungsträgerkonzentration von nS + mehrere Halbleiterepitaxieschichten 14, 16, 17, 21, 26, 37 und 38 angeordnet, die eine geringere Ladungsträgerkonzentration nD bzw. pL aufweisen als der Substratbereich 7. Von diesen Epitaxieschichten sind die Epitaxieschichten 14, 17, 26 und 38 gestapelt übereinander angeordnet, während die Epitaxieschichten 16, 21 und 37 vorbereitete Grabenstrukturen 13 in den jeweiligen Epitaxieschichten 14, 17 und 26 mit epitaktisch aufgewachsenem Material 12 auffüllen. Dabei sind die Grabenstrukturen 15, 19 und 25 kongruent zueinander angeordnet und bilden einen Stapel 13 aus Grabenstrukturen. Dabei stellt eine gestapelte Grabenstruktur 19 eine Verbindung zu der darunter liegenden Grabenstruktur 15 her. Diese Grabenstrukturen 15, 19 und 25 sind mit monokristallinem komplementär leitendem epitaktischen Halbleitermaterial 12 aufgefüllt, so dass sie gemeinsam eine Ladungskompensationszone 9 aus Ladungskompensationszonenabschnitten 11, 20 und 22 mit einer Ladungsträgerkonzentration pL bilden. Da die jeweilige Grabentiefe tG durch Wahl der jeweiligen Epitaxiedicke beliebig eingestellt werden kann, ist es möglich, äußerst enge Grabenstrukturen 15, 19 und 25 mit einer geringen Grabenbreite bG herzustellen. 1 shows a schematic cross section through a power semiconductor device 1 with charge compensation structure of a first embodiment of the invention. These are on a substrate area 7 a semiconductor body 4 with a high carrier concentration of n S + multiple semiconductor epitaxial layers 14 . 16 . 17 . 21 . 26 . 37 and 38 arranged, which have a lower charge carrier concentration n D and p L than the substrate region 7 , Of these epitaxial layers are the epitaxial layers 14 . 17 . 26 and 38 stacked on top of each other while the epitaxial layers 16 . 21 and 37 prepared trench structures 13 in the respective epitaxial layers 14 . 17 and 26 with epitaxially grown material 12 fill up. Here are the trench structures 15 . 19 and 25 arranged congruent to each other and form a stack 13 from trench structures. It represents a stacked trench structure 19 a connection to the underlying trench structure 15 ago. These trench structures 15 . 19 and 25 are with monocrystalline complementary conductive epitaxial semiconductor material 12 filled so that they together form a charge compensation zone 9 from charge compensation zone sections 11 . 20 and 22 form with a carrier concentration p L. Since the respective trench depth t G can be set as desired by selecting the respective epitaxial thickness, it is possible to have extremely narrow trench structures 15 . 19 and 25 produce with a small trench width b G.

Dadurch kann das Aspektverhältnis bG/3tG für die gesamte Grabenstruktur bzw. die gesamte Ladungskompensationszone 9 minimiert werden und somit eine Schrittweite zwischen den Zellen erreicht werden, die mit herkömmlichen Technologien nicht erreichbar ist. Durch die geringe Schrittweite bzw. den geringen "Pitch", der nun zwischen den Zellen einer Driftstrecke 5 möglich ist, kann der Durchschaltwiderstand Ron deutlich weiter vermindert und damit verbessert werden, zumal das Aspektverhältnis bZ/lD für die Driftzonen 5 mit bZ als Zonenbreite und lD als Länge der Driftstrecke verbessert ist.As a result, the aspect ratio b G / 3t G for the entire trench structure or the entire charge compensation zone 9 be minimized and thus an increment between the cells can be achieved, which is not achievable with conventional technologies. Due to the small step size or the small "pitch", which is now between the cells of a drift path 5 is possible, the on- resistance R on can be significantly further reduced and thus improved, especially as the aspect ratio b Z / l D for the drift zones 5 is improved with b Z as the zone width and l D as the length of the drift path.

In dieser Ausführungsform der Erfindung ist die Grabenbreite bG lediglich 4 μm und die Gesamttiefe der Ladungskompensationszonen zwischen 30 μm und 60 μm. Dieses ist nur dadurch möglich, dass bei der Trenchätzung nicht mehr eine dicke Epitaxie durchgängig bis in die Nähe des Substratbereichs 7 hin geätzt wird, sondern die Grabenstrukturen 15, 19 und 25 übereinander, wie es 1 zeigt, gestapelt werden. Mit der letzten und obersten Epitaxieschicht 38 kann eine p-leitende Bodyzone verwirklicht werden, die mit einer n+-leitenden Schicht für einen Sourceanschluss S auf der Oberseite 31 des Halbleiterkörpers 4 vorzugsweise mittels Ionenimplantation dotiert wird. Die nach dem Einbringen der Grabenstrukturen 15, 19 und/oder 25 jeweils stehen bleibenden Mesastrukturen bilden übereinander gestapelte Driftzonenabschnitte 10, 18 und 39, die zu einer Driftzone 8 mit einem Halbleitermaterial 24 des ersten Leitungstyps übereinander gestapelt sind.In this embodiment of the invention, the trench width b G is only 4 μm and the total depth of the charge compensation zones is between 30 μm and 60 μm. This is possible only in that no longer a thick epitaxy throughout the Trenchätzung to near the substrate area 7 etched, but the trench structures 15 . 19 and 25 on top of each other, like it 1 shows, to be stacked. With the last and highest epitaxial layer 38 For example, a p-type body zone may be realized which is provided with an n + -type layer for a source S on the top 31 of the semiconductor body 4 is preferably doped by ion implantation. The after the introduction of the trench structures 15 . 19 and or 25 each standing mesas form stacked drift zone sections 10 . 18 and 39 leading to a drift zone 8th with a semiconductor material 24 of the first conductivity type are stacked on top of each other.

Um derartige Leistungshalbleiterbauelemente 1 herzustellen, sind in diesem Fall sechs Epitaxieschritte für die Driftstre cke 5 und ein Epitaxieschritt für die p-leitende Bodyzone 6 mit n+-leitendem Sourceanschlussbereich 41 vorgesehen. Von der Oberseite 31 des Halbleiterkörpers aus wird eine Oberseitenstruktur 33 in den Halbleiterkörper 4 eingebracht, die eine vertikale Trenchgatestruktur 23 aufweist, die durch eine weitere Grabenstruktur 28 in der obersten Epitaxieschicht 38 gebildet wird. Die Grabenwände sind mit einem Gateoxid 29 bedeckt und ein Gateelektrodenmaterial 30 ist innerhalb der Gateoxidschicht angeordnet.To such power semiconductor components 1 In this case, there are six epitaxy steps for the drift tracks 5 and an epitaxy step for the p-type body zone 6 with n + -type source connection area 41 intended. From the top 31 the semiconductor body becomes a top surface structure 33 in the semiconductor body 4 introduced, which has a vertical trench gate structure 23 has, through another trench structure 28 in the top epitaxial layer 38 is formed. The trench walls are covered with a gate oxide 29 covered and a gate electrode material 30 is disposed within the gate oxide layer.

In dem in 1 gezeigten Querschnitt sind drei derartige Gateanschlüsse realisiert, die über entsprechende Leiterbahnen zu einer Gateelektrode G zusammengefasst sind. Andererseits werden die n+-leitenden Sourceanschlussbereiche 41 über weitere nicht gezeigte Metallisierungen zu einer großflächigen Sourceelektrode S zusammengeschlossen. Auf der Rückseite 32 des Halbleiterkörpers 4, die gleichzeitig die Unterseite des Substratbereichs 7 bildet, ist je nach Bauelement eine Rückseitenstruktur 34 möglich, die in diesem Fall aus einer Drainelektrode D besteht.In the in 1 shown cross-section three such gate terminals are realized, which are summarized via corresponding conductor tracks to a gate electrode G. On the other hand, the n + -type source terminal areas become 41 joined together via further metallization, not shown, to form a large-area source electrode S. On the back side 32 of the semiconductor body 4 , at the same time the bottom of the substrate area 7 forms, depending on the component, a back side structure 34 possible, which in this case consists of a drain electrode D.

Um die flächige Erstreckung einer derartigen Driftstrecke 5 in einem Leistungshalbleiterbauelement 1 in den nachfolgenden 4 und 5 zu verdeutlichen, sind hier Querschnitte A-A markiert, die nachfolgend erörtert werden. Für die Herstellung eines derartigen Leistungshalbleiterbauelements 1 wechseln sich somit Trenchätzschritte für die Grabenstrukturen 15, 19 und 25 und Epitaxieschritte 14, 16, 17, 21, 26, 37 und 38 ab, wobei vor jedem erneuten Epitaxieschritt die Oberseiten der Epitaxieschichten eingeebnet werden, bevor eine nächste Epitaxieschicht mit Grabenstruktur hergestellt wird.To the areal extent of such a drift path 5 in a power semiconductor device 1 in the following 4 and 5 to clarify, cross sections AA are marked here, which will be discussed below. For the production of such a power semiconductor device 1 Thus, trench etching steps change for the trench structures 15 . 19 and 25 and epitaxy steps 14 . 16 . 17 . 21 . 26 . 37 and 38 , before each epitaxial step, the tops of the epitaxial layers are leveled before a next trench epitaxial layer is made.

Dadurch ist es vorteilhaft möglich, dass die Grabenstrukturen 15, 19 und 22 nur einer der beiden Zonen dienen, entweder den Ladungskompensationszonen 9 oder den Driftzonen 8. Außerdem hat diese Möglichkeit den Vorteil, dass die Epitaxieschicht immer gleich bleibend mit dem selben Leitungstyp dotiert wird. Dieses ist jedoch bei der folgenden Ausführungsform der Erfindung, wie sie 2 zeigt, nicht mehr der Fall.As a result, it is advantageously possible that the trench structures 15 . 19 and 22 serve only one of the two zones, either the charge compensation zones 9 or the drift zones 8th , In addition, this possibility has the advantage that the epitaxial layer is always doped consistently with the same type of conductivity. However, this is in the following embodiment of the invention, as they are 2 shows, no longer the case.

2 zeigt einen schematischen Querschnitt durch ein Leistungshalbleiterbauelement 2 mit Ladungskompensationsstruktur einer zweiten Ausführungsform der Erfindung. In diesem Fall wird das Aufwachsen einer Epitaxieschicht auf die vorher entstandenen Mesastrukturen einer darunter liegenden Epitaxieschicht beim Auffüllen der Grabenstruktur genutzt und nicht vollständig abgetragen. Dadurch kann die Anzahl der Epitaxieschichten 14, 16, 17 und 21, die erforderlich sind, gegenüber der in 1 gezeigten Ausführungsform der Erfindung annähernd halbiert werden. 2 shows a schematic cross section through a power semiconductor device 2 with charge compensation structure of a second embodiment of the invention. In this case, the growth of an epitaxial layer on the previously formed mesa structures of an underlying epitaxial layer is used when filling the trench structure and not completely removed. This can reduce the number of epitaxial layers 14 . 16 . 17 and 21 that are required compared to in 1 shown embodiment of the invention are approximately halved.

Dazu zeigt 2 wiederum einen Substratbereich 7 mit einer nS +-Dotierung. Außerdem ist auf der Rückseite 32 des Halbleiterkörpers 4 wiederum eine Drainelektrode D als Rückseitenstruktur 34 angeordnet. Auf der Oberseite 40 des Substratbereichs 7 ist zunächst eine erste Epitaxieschicht 14 abgeschieden bzw. angeordnet, die mittels einer Trenchätzung mit einer ersten Grabenstruktur 15 versehen wird. Diese Grabenstruktur wird nun durch eine zweite Epitaxieschicht 16 mit monokristallinem Halbleitermaterial, das komplementär leitend ist, aufgefüllt.In addition shows 2 again a substrate area 7 with an n S + doping. Also, on the back 32 of the semiconductor body 4 again a drain electrode D as a backside structure 34 arranged. On the top 40 of the substrate region 7 is first a first epitaxial layer 14 deposited by means of a trench etching with a first trench structure 15 is provided. This trench structure is now through a second epitaxial layer 16 with monocrystalline semiconductor material which is complementary conductive, filled.

Dabei wird der Effekt genutzt, dass die Grabenstruktur 15 von den Grabenseitenwänden aus zuwächst und gleichzeitig darüber eine nahezu ebene Epitaxieschicht 16 aufweist, die nun eben falls pL-leitend ist und für eine Trenchätzung nach Einebnen ihrer Oberseite eingesetzt werden kann, wobei diese Grabenstruktur 19 nun durch monokristallines Halbleitermaterial 24 des ersten Leitungstyps, wie er für die Driftzonenabschnitte 10 erforderlich ist, aufgefüllt wird. Dazu ist die Grabenstruktur 19 gegenüber der Grabenstruktur 15 versetzt angeordnet. Eine weitere Epitaxieschicht 17 füllt nicht nur diese zweite Grabenstruktur 19 mit Driftzonenmaterial auf, sondern bildet gleichzeitig eine Oberseite, die wiederum nach einem Einebnungsschritt mit einer dritten Grabenstruktur 25 versehen werden kann.It uses the effect that the trench structure 15 grows from the trench sidewalls and at the same time over a nearly flat epitaxial layer 16 has now, if p L- conducting and can be used for a Trenchätzierung after leveling of its top, which trench structure 19 now by monocrystalline semiconductor material 24 of the first conductivity type, as for the drift zone sections 10 is required, is refilled. This is the trench structure 19 opposite the trench structure 15 staggered. Another epitaxial layer 17 not only fills this second trench structure 19 with drift zone material on, but at the same time forms an upper side, which in turn after a leveling step with a third trench structure 25 can be provided.

Diese dritte Epitaxieschicht 17 füllt einerseits die zweite Grabenstruktur 19 auf und bildet eine nD-leitende Schicht, in der die dritte hier gezeigte Grabenstruktur 25 an den Stellen eingebracht wird, an denen Ladungskompensationsabschnitte 11, 20, 22 entstehen sollen. Mit der letzten Epitaxieschicht 21 wird nicht nur die Grabenstruktur 25 mit monokristallinem p-leitendem Material 12 aufgefüllt, sondern gleichzeitig eine Bodyzone 6 erzeugt, in die wiederum vertikale Trenchgatestrukturen 23 einbringbar sind.This third epitaxial layer 17 on the one hand fills the second trench structure 19 and forms an n D -type layer in which the third trench structure shown here 25 is introduced at the points at which charge compensation sections 11 . 20 . 22 should arise. With the last epitaxial layer 21 not just the trench structure 25 with monocrystalline p-type material 12 filled, but at the same time a bodyzone 6 which in turn generates vertical trench gate structures 23 can be introduced.

2 zeigt zwei unterschiedliche Gatestrukturen, wobei bei der Gatestruktur G1 unterhalb der vertikalen Trenchgatestruktur 23 jeweils eine Driftzone 8 der Driftstrecke 5 angeordnet ist, während unter der zweiten Ausführungsform einer Gatestruktur G2 unterhalb der Trenchgatestruktur 23 eine komplementär leitende Ladungskompensationszone 9 angeordnet ist. Beide Gatestrukturtypen G1 und G2 sind für ein derartiges Leistungshalbleiterbauelement 2, wie es 2 zeigt, einsetzbar. In die oberste Epitaxieschicht 21 wird auf der Oberseite 31 des Halbleiterkörpers 4 ein n+-leitender Sourceanschlussbereich 41 implantiert oder diffundiert, so dass ein sicherer Sourceanschluss für die Sourceelektrode gewährleistet ist. 2 shows two different gate structures, with the gate structure G 1 below the vertical trench gate structure 23 one drift zone each 8th the drift path 5 is arranged while under the second embodiment, a gate structure G 2 below the trench gate structure 23 a complementary conducting charge compensation zone 9 is arranged. Both gate structure types G 1 and G 2 are for such a power semiconductor device 2 , like it 2 shows, can be used. In the top epitaxial layer 21 will be on top 31 of the semiconductor body 4 an n + -type source terminal area 41 implanted or diffused, so that a secure source connection for the source electrode is ensured.

Der Vorteil dieser zweiten Ausführungsform der Erfindung gegenüber der ersten Ausführungsform der Erfindung ist, dass zum Einebnen von Oberflächen nach einem Auffüllen von Grabenstrukturen weniger Schritte erforderlich sind. Dieses basiert darauf, dass die Anzahl der erforderlichen Epitaxieschritte bei gleicher Anzahl von Driftzonen- 10, 18, 39 bzw. Ladungskompensationszonenabschnitten 11, 20, 22 halbiert werden kann.The advantage of this second embodiment of the invention over the first embodiment of the invention is that fewer steps are required to level surfaces after filling trench structures. This is based on the fact that the number of epitaxy steps required for the same number of drift zones 10 . 18 . 39 or charge compensation zone sections 11 . 20 . 22 can be halved.

3 zeigt einen schematischen Querschnitt durch ein Leistungshalbleiterbauelement 3 mit Ladungskompensationsstruktur einer dritten Ausführungsform der Erfindung. Diese dritte Ausführungsform der Erfindung unterscheidet sich von den ersten beiden Ausführungsformen dadurch, dass hier eine laterale Gatestruktur 27 gewählt wurde. Diese laterale Gatestruktur 27 erfordert eine Bodyzone 6, die in Ladungskompensationszonen 9 übergeht. Die Gateelektroden G überbrücken einen Kanalbereich je nach Ansteuerung zwischen den Sourceelektroden S und den Driftzonen 8 des Leistungshalbleiterbauelements 3. Die Driftstrecke 5, welche von den Driftzonen 8 und den Ladungskompensationszonen 9 gebildet wird, kann sowohl den Aufbau und die Struktur der ersten Ausführungsform als auch den Aufbau und die Struktur der zweiten Ausführungsform der Erfindung aufweisen. 3 shows a schematic cross section through a power semiconductor device 3 with charge compensation structure of a third embodiment of the invention. This third embodiment of the invention differs from the first two embodiments in that here a lateral gate structure 27 was chosen. This lateral gate structure 27 requires a bodyzone 6 in charge compensation zones 9 passes. The gate electrodes G bridge a channel region depending on the drive between the source electrodes S and the drift zones 8th of the power semiconductor device 3 , The drift path 5 , which of the drift zones 8th and the charge compensation zones 9 can be formed, both the structure and the structure of the first embodiment and the structure and the structure of the second embodiment of the invention.

4 zeigt eine Draufsicht auf eine Driftstreckenstruktur mit streifenförmigem Muster 35 der Zonen 8 und 9. Dabei wurde diese Driftstrecke 5 in den 3 und 4 entlang der Schnittebene A-A der 1 oder 2 aufgenommen. Eine derartige Driftstrecke 5, bei der sich streifenförmig Driftzonen 8 und Ladungskompensationszonen 9 abwechseln, wird vorzugsweise für lateral strukturierte Hochspannungstransistoren eingesetzt. 4 shows a plan view of a drift path structure with a striped pattern 35 the zones 8th and 9 , It was this drift track 5 in the 3 and 4 along the cutting plane AA the 1 or 2 added. Such a drift path 5 in which strip-shaped drift zones 8th and charge compensation zones 9 alternate, is preferably used for laterally structured high voltage transistors.

5 zeigt eine Draufsicht auf eine Driftstreckenstruktur mit säulenförmigem Muster 36 der Zonen 8 und 9, wobei in diesem Fall säulenförmige Ladungskompensationszonen 9 in entsprechenden Grabenstrukturen des Halbleiterkörpers eingebracht sind. Anstelle der hier gezeigten nahezu quadratischen Säulen 9 können auch polygonale Säulen verwendet werden, wie vorzugsweise hexagonale Säulen und/oder kreisförmige Säulen. Im Prinzip ist der Säulenquerschnitt entlang der Schnittebene A-A in den 1 oder 2 beliebig wählbar. 5 shows a plan view of a drift path structure with a columnar pattern 36 the zones 8th and 9 In this case, columnar charge compensation zones 9 are introduced in corresponding trench structures of the semiconductor body. Instead of the nearly square columns shown here 9 It is also possible to use polygonal columns, such as preferably hexagonal columns and / or circular columns. In principle, the column cross-section along the cutting plane AA in the 1 or 2 arbitrary.

11
Leistungshalbleiterbauelement (1. Ausführungsform)Power semiconductor component (1st embodiment)
22
Leistungshalbleiterbauelement (2. Ausführungsform)Power semiconductor component (2nd embodiment)
33
Leistungshalbleiterbauelement (3. Ausführungsform)Power semiconductor component (3rd embodiment)
44
HalbleiterkörperSemiconductor body
55
Driftstreckedrift
66
BodyzoneBody zone
77
Substratbereichsubstrate region
88th
Driftzonedrift region
99
LadungskompensationszoneCharge compensation zone
1010
DriftzonenabschnittDrift zone section
1111
LadungskompensationszonenabschnittCharge compensation zone section
1212
Halbleitermaterial des komplementären Leitungstyps (p)Semiconductor material of the complementary Conductivity type (p)
1313
Stapel aus Grabenstrukturenstack from trench structures
1414
erste Epitaxieschichtfirst epitaxial layer
1515
erste Grabenstrukturfirst grave structure
1616
zweite Epitaxieschichtsecond epitaxial layer
1717
dritte Epitaxieschichtthird epitaxial layer
1818
weiterer DriftzonenabschnittAnother Drift zone section
1919
zweite gestapelte Grabenstruktursecond stacked trench structure
2020
weiterer LadungskompensationszonenabschnittAnother Charge compensation zone section
2121
vierte Epitaxieschichtfourth epitaxial layer
2222
dritter Ladungskompensationszonenabschnittthird Charge compensation zone section
2323
vertikale Trenchgatestrukturvertical Trench gate structure
2424
Halbleitermaterial des ersten LeitungstypsSemiconductor material of the first conductivity type
2525
dritte Grabenstrukturthird grave structure
2626
fünfte Epitaxieschichtfifth epitaxial layer
2727
laterale Gatestrukturlateral gate structure
2828
Grabenstruktur für vertikales Gategrave structure for vertical gate
2929
Gateoxidgate oxide
3030
GateelektrodenmaterialGate electrode material
3131
Oberseite des Halbleiterkörperstop of the semiconductor body
3232
Rückseite des Halbleiterkörpersback of the semiconductor body
3333
OberseitenstrukturTop structure
3434
RückseitenstrukturBack structure
3535
streifenförmiges Musterstrip-shaped pattern
3636
säulenförmiges Mustercolumnar pattern
3737
sechste Epitaxieschichtsixth epitaxial layer
3838
siebte Epitaxieschichtseventh epitaxial layer
3939
DriftzonenabschnittDrift zone section
4040
Oberseite des Substratbereichstop of the substrate region
4141
SourceanschlussbereichSource port range
bZ b Z
Zonenbreitezone width
bG b G
Grabenbreitegrave width
nn
negativ leitend (erster Leitungstyp)negative conductive (first conductivity type)
nS n s
Ladungsträgerkonzentration des SubstratsCarrier concentration of the substrate
nD n D
Ladungsträgerkonzentration der DriftzonenCarrier concentration the drift zones
pp
positiv leitend (komplementärer Leitungstyp)positive conductive (complementary Line type)
pL p L
Ladungsträgerkonzentration der LadungskompensationszonenCarrier concentration the charge compensation zones
lD l D
DriftstreckenlängeDrift path length
tG t G
Grabentiefegrave depth
SS
Sourceelektrodesource electrode
DD
Drainelektrodedrain
GG
Gateelektrodegate electrode
G1 G 1
Gatestrukturgate structure
G2 G 2
Gatestrukturgate structure

Claims (29)

Leistungshalbleiterbauelement mit Ladungskompensationsstruktur, wobei das Leistungshalbleiterbauelement (1) in einem Halbleiterkörper (4) eine Driftstrecke (5) zwischen einer Bodyzone (6) und einem Substratbereich (7) aufweist, und die Driftstrecke (5) Driftzonen (8) eines ersten Leitungstyps, die einen Strompfad der Driftstrecke (5) zwischen der Bodyzone (6) mit einem Leitungstyp komplementär zum ersten Leitungstyp und dem Substratbereich (7) im Durchlassfall bereitstellen, und Ladungskompensationszonen (9) mit komplementärem Leitungstyp aufweist, die den Strompfad der Driftstrecke (5) im Sperrfall abschnüren, wobei die Driftzonen (8) übereinander gestapelte Driftzonenabschnitte (10, 18, 39) und die Ladungskompensationszonen (9) übereinander gestapelte Ladungskompensationszonenabschnitte (11, 20, 22) aufweisen, und wobei diese gestapelten Zonenabschnitte (10, 18, 39 und 11, 20, 22) mit monokristallin und epitaxial gewachsenem Halbleitermaterial (12) aufgefüllte Grabenstrukturen (15, 19, 25) aufweisen.Power semiconductor device with charge compensation structure, wherein the power semiconductor device ( 1 ) in a semiconductor body ( 4 ) a drift path ( 5 ) between a bodyzone ( 6 ) and a substrate region ( 7 ), and the drift path ( 5 ) Drift zones ( 8th ) of a first conductivity type which has a current path of the drift path ( 5 ) between the body zone ( 6 ) having a conductivity type complementary to the first conductivity type and the substrate region ( 7 ), and charge compensation zones ( 9 ) having a complementary conductivity type, the current path of the drift path ( 5 ) in the blocked case, the drift zones ( 8th ) stacked drift zone sections ( 10 . 18 . 39 ) and the charge compensation zones ( 9 ) stacked charge compensation zone sections ( 11 . 20 . 22 ), and wherein these stacked zone sections ( 10 . 18 . 39 and 11 . 20 . 22 ) with monocrystalline and epitaxially grown semiconductor material ( 12 ) filled trench structures ( 15 . 19 . 25 ) exhibit. Leistungshalbleiterbauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Leistungshalbleiterbauelement (1, 2) in dem Halbleiterkörper (4) eine Grabenstruktur (13) in Form von Trenches aufweist, in der Ladungskompensationszonenabschnitte (11) und/oder Driftzonenabschnitte (10) angeordnet sind, wobei eine Grabentiefe tG der Trenche geringer ist als eine Länge lD der Driftstrecke.Power semiconductor component according to claim 1, characterized in that the power semiconductor component ( 1 . 2 ) in the semiconductor body ( 4 ) a trench structure ( 13 ) in the form of trenches, in the charge compensation zone sections ( 11 ) and / or drift zone sections ( 10 ), wherein a trench depth t G of the trenches is less than a length l D of the drift path. Leistungshalbleiterbauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ladungskompensationszonen (9) und die Driftzonen (8) streifenförmig nebeneinander angeordnet sind.Power semiconductor component according to one of the preceding claims, characterized in that the charge compensation zones ( 9 ) and the drift zones ( 8th ) are arranged in strips next to each other. Leistungshalbleiterbauelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ladungskompensationszonen (9) und die Driftzonen (8) säulenförmig nebeneinander angeordnet sind.Power semiconductor component according to claim 1 or 2, characterized in that the charge compensation zones ( 9 ) and the drift zones ( 8th ) are arranged columnar next to each other. Leistungshalbleiterbauelement (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass – der Halbleiterkörper (4) einen hochdotierten Substratbereich (7) des ersten Leitungstyps aufweist, – eine erste dotiert aufgewachsene Epitaxieschicht (14), welche die Nettodotierstoffkonzentration der Driftzonen (8) aufweist, für erste Driftzonenabschnitte (10) auf dem Substratbereich (7) angeordnet ist, – eine erste Grabenstruktur (15) für Ladungskompensationszonenabschnitte (11) in der ersten Epitaxieschicht (14) angeordnet ist, – eine zweite dotiert aufgewachsene Epitaxieschicht (16) die erste Grabenstruktur (15) mit monokristallinem Halbleitermaterial (12) des komplementären Leitungstyps zu ersten Ladungskompensationszonenabschnitten (11) aufgefüllt hat, – mindestens eine dritte dotiert aufgewachsene Epitaxieschicht (17), welche die Nettodotierstoffkonzentration der Driftzonen aufweist, für weitere Driftzonenabschnitte (18) auf der ersten und zweiten Epitaxieschicht angeordnet ist, – mindestens eine zweite gestapelte Grabenstruktur (19) für weitere Ladungskompensationszonenabschnitte (20) kongruent zu den ersten Ladungskompensationszonenabschnitten (11) und diese freilegend in der dritten Epitaxieschicht (17) angeordnet ist, – mindestens eine vierte dotiert aufgewachsene Epitaxieschicht (21) die zweite Grabenstruktur (19) mit monokristallinem Halbleitermaterial (12) des komplementären Leitungstyps zu zweiten Ladungskompensationszonenabschnitten (20) aufgefüllt hat, – eine letzte dotiert aufgewachsene Epitaxieschicht des komplementären Leitungstyps eine Bodyzone (6) bildet, die eine Gatestruktur (23, 27) trägt.Power semiconductor component ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that - the semiconductor body ( 4 ) a highly doped substrate region ( 7 ) of the first conductivity type, - a first epitaxially grown epitaxial layer ( 14 ), which determines the net dopant concentration of the drift zones ( 8th ), for first drift zone sections ( 10 ) on the substrate area ( 7 ), - a first trench structure ( 15 ) for charge compensation zone sections ( 11 ) in the first epitaxial layer ( 14 ), - a second doped grown epitaxial layer ( 16 ) the first trench structure ( 15 ) with monocrystalline semiconductor material ( 12 ) of the complementary conductivity type to first charge compensation zone sections ( 11 ), - at least one third doped epitaxial layer ( 17 ), which has the net dopant concentration of the drift zones, for further drift zone sections ( 18 ) is arranged on the first and second epitaxial layer, - at least one second stacked trench structure ( 19 ) for further charge compensation zone sections ( 20 ) is congruent with the first charge compensation zone sections ( 11 ) and exposing them in the third epitaxial layer ( 17 ), at least one fourth epitaxially grown epitaxial layer ( 21 ) the second trench structure ( 19 ) with monocrystalline semiconductor material ( 12 ) of the complementary conductivity type to second charge compensation zone sections ( 20 ), - a last epitaxially grown epitaxial layer of the complementary conductivity type has a body zone ( 6 ) forming a gate structure ( 23 . 27 ) wearing. Leistungshalbleiterbauelement (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass – der Halbleiterkörper (4) einen hochdotierten Substratbereich (7) des ersten Leitungstyps aufweist, – eine erste dotiert aufgewachsene Epitaxieschicht (14), welche die Nettodotierstoffkonzentration der Driftzonen (8) aufweist, für erste Driftzonenabschnitte (10) auf dem Substratbereich (7) angeordnet ist, – eine erste Grabenstruktur (15) für Ladungskompensationszonenabschnitte (11) in der ersten Epitaxieschicht (14) angeordnet ist, – eine zweite dotiert aufgewachsene Epitaxieschicht (16) die erste Grabenstruktur (15) mit monokristallinem Halbleitermaterial (12) des komplementären Leitungstyps auffüllt und auf der ersten Epitaxieschicht (14) angeordnet ist, – eine zweite Grabenstruktur (19) für Driftzonenabschnitte (18) in der zweiten Epitaxieschicht (16) kongruent zu den Driftzonenabschnitten (10) der ersten Epitaxieschicht (14) angeordnet ist, – eine dritte dotiert aufgewachsene Epitaxieschicht (17) die zweite Grabenstruktur (19) mit monokristallinem Halbleitermaterial (24) des ersten Leitungstyps auffüllt und auf der zweiten Epitaxieschicht (16) angeordnet ist, – mindestens eine dritte Grabenstruktur (25) für Ladungskompensationszonenabschnitte (22) in der dritten Epitaxieschicht (17) angeordnet ist, – mindestens eine vierte dotiert aufgewachsene Epitaxieschicht (21) die dritte Grabenstruktur (25) mit monokristallinem Halbleitermaterial (12) des komplementären Leitungstyps auffüllt und auf der dritten Epitaxieschicht (17) angeordnet ist, wobei – die vierte dotiert aufgewachsene Epitaxieschicht (21) eine Bodyzone (6) bildet, die eine Gatestruktur (23, 27) trägt.Power semiconductor component ( 2 ) according to one of claims 1 to 4, characterized in that - the semiconductor body ( 4 ) a highly doped substrate region ( 7 ) of the first conductivity type, - a first epitaxially grown epitaxial layer ( 14 ), which determines the net dopant concentration of the drift zones ( 8th ), for first drift zone sections ( 10 ) on the substrate area ( 7 ), - a first trench structure ( 15 ) for charge compensation zone sections ( 11 ) in the first epitaxial layer ( 14 ), - a second doped grown epitaxial layer ( 16 ) the first trench structure ( 15 ) with monocrystalline semiconductor material ( 12 ) of the complementary conductivity type and on the first epitaxial layer ( 14 ), - a second trench structure ( 19 ) for drift zone sections ( 18 ) in the second epitaxial layer ( 16 ) is congruent to the drift zone sections ( 10 ) of the first epitaxial layer ( 14 ), - a third doped grown epitaxial layer ( 17 ) the second trench structure ( 19 ) with monocrystalline semiconductor material ( 24 ) of the first conductivity type and on the second epitaxial layer ( 16 ), - at least one third trench structure ( 25 ) for charge compensation zone sections ( 22 ) in the third epitaxial layer ( 17 ), at least one fourth epitaxially grown epitaxial layer ( 21 ) the third trench structure ( 25 ) with monocrystalline semiconductor material ( 12 ) of the complex mentation type and on the third epitaxial layer ( 17 ), wherein - the fourth doped grown epitaxial layer ( 21 ) a bodyzone ( 6 ) forming a gate structure ( 23 . 27 ) wearing. Leistungshalbleiterbauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Leistungshalbleiterbauelement eine laterale Gatestruktur (27) aufweist.Power semiconductor component according to one of the preceding claims, characterized in that the power semiconductor component has a lateral gate structure ( 27 ) having. Leistungshalbleiterbauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Leistungshalbleiterbauelement eine vertikale Trenchgatestruktur (23) aufweist.Power semiconductor component according to one of the preceding claims, characterized in that the power semiconductor component has a vertical trench gate structure ( 23 ) having. Leistungshalbleiterbauelement nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Leistungshalbleiterbauelement eine Grabenstruktur (28) mit vertikalem Gateoxid (29) aufweist, die von Gateelektrodenmaterial (30) aufgefüllt ist.Power semiconductor component according to claim 8, characterized in that the power semiconductor component has a trench structure ( 28 ) with vertical gate oxide ( 29 ) of gate electrode material ( 30 ) is filled up. Leistungshalbleiterbauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Halbleiterkörper (4) einen hochdotierten Substratbereich (7) des ersten Leitungstyps (n) mit einer Ladungsträgerkonzentration nS zwischen 1 × 1018/cm3 ≤ nS ≤ 5 × 1020/cm3 aufweist.Power semiconductor component according to one of the preceding claims, characterized in that the semiconductor body ( 4 ) a highly doped substrate region ( 7 ) of the first conductivity type (n) having a carrier concentration n S between 1 × 10 18 / cm 3 ≦ n S ≦ 5 × 10 20 / cm 3 . Leistungshalbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Halbleiterkörper (4) dotierte aufeinander gestapelte Diffusionszonenabschnitte (10, 18, 39) des ersten Leitungstyps (n) für Driftzonen (8) mit einer Ladungsträgerkonzentration nD zwischen 1 × 1015/cm3 ≤ nD ≤ 5 × 1016/cm3 aufweist.Power semiconductor component according to one of Claims 1 to 9, characterized in that the semiconductor body ( 4 ) doped stacked diffusion zone sections ( 10 . 18 . 39 ) of the first conductivity type (s) for drift zones ( 8th ) with a carrier concentration n D between 1 × 10 15 / cm 3 ≦ n D ≦ 5 × 10 16 / cm 3 . Leistungshalbleiterbauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Halbleiterkörper (4) dotierte aufeinander gestapelte Ladungskompensationszonenabschnitte (11) des komplementären Leitungstyps (p) für Ladungskompensationszonen (9) mit einer Ladungsträgerkonzentration pL zwischen 1 × 1015/cm3 ≤ pL ≤ 5 × 1016/cm3 aufweist.Power semiconductor component according to one of the preceding claims, characterized in that the semiconductor body ( 4 ) doped stacked charge compensation zone sections ( 11 ) of the complementary conductivity type (p) for charge compensation zones (p) 9 ) 15 / cm 3 ≤ p ≤ L has 5 × 10 16 / cm 3 with a carrier concentration p L between 1 x 10th Leistungshalbleiterbauelement nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Halbleiterkörper (4) dotierte aufeinander gestapelte Ladungskompensationszonenabschnitte (11) des komplementären Leitungstyps (p) mit einer Ladungsträgerkonzentration pL aufweist, die von der Bodyzone (6) aus in Richtung auf den Substratbereich (7) zu stufenweise abnimmt, wobei die Ladungsträgerkonzentration pL der Ladungskompensationszonenabschnitte (11) in der Nähe der Bodyzone (6) größer ist als die Ladungsträgerkonzentration nD in den benachbarten Driftzonenabschnitten (10) und wobei die Ladungsträgerkonzentration pL der Ladungskompensationszonenabschnitte (11) in der Nähe des Substratbereichs (7) geringer ist als die Ladungsträgerkonzentration nD in den benachbarten Driftzonenabschnitten (10).Power semiconductor component according to claim 12, characterized in that the semiconductor body ( 4 ) doped stacked charge compensation zone sections ( 11 ) of the complementary conductivity type (p) with a carrier concentration p L , which of the body zone ( 6 ) out in the direction of the substrate area ( 7 ) decreases stepwise, the carrier concentration p L of the charge compensation zone sections ( 11 ) near the bodyzone ( 6 ) is greater than the carrier concentration n D in the adjacent drift zone sections ( 10 ), And the carrier concentration p L of the charge compensation zone sections ( 11 ) near the substrate region ( 7 ) is less than the carrier concentration n D in the adjacent drift zone sections ( 10 ). Leistungshalbleiterbauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Leistungshalbleiterbauelement (1) eine Randstruktur im Randbereich des Halbleiterkörpers (4) aufweist, die mindestens eine floatende komplementär dotierte Randkompensationszone entlang dem Rand des Leistungshalbleiterbauelements (1) aufweist.Power semiconductor component according to one of the preceding claims, characterized in that the power semiconductor component ( 1 ) an edge structure in the edge region of the semiconductor body ( 4 ) having at least one floating complementarily doped edge compensation zone along the edge of the power semiconductor device ( 1 ) having. Leistungshalbleiterbauelement nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Randstruktur eine Randpassivierungsschicht aufweist, die ein Halbleiteroxid, ein Halbleiternitrid, ein DLC, ein EOX und/oder ein Siliziumkarbid aufweist.Power semiconductor component according to Claim 14, characterized in that the edge structure is an edge passivation layer comprising a semiconductor oxide, a semiconductor nitride, a DLC, having an EOX and / or a silicon carbide. Verfahren zur Herstellung eines Leistungshalbleiterbauelements (1), wobei das Verfahren folgende Verfahrensschritte aufweist: – Bereitstellen eines dotierten Substratbereichs (7) für einen Halbleiterkörper (4) mit Oberseite (31) und Rückseite (32); – mehrfaches Wiederholen nachfolgender Verfahrensschritte: • Aufwachsen einer Epitaxieschicht (14, 17, 26) für Driftzonenabschnitte (10, 18, 39) eines ersten Leitungstyps auf dem Substratbereich (7) oder auf einer vorher abgeschiedenen Epitaxieschicht (14, 17, 26) mit geringerer Dotierstoffkonzentration als der Substratbereich (7); • Trenchätzen einer Grabenstruktur (15, 19, 25) für Ladungskompensationszonenabschnitte (11, 20, 22) in die Epitaxieschicht (14, 17, 26); • epitaktisches Auffüllen der Grabenstruktur (15, 19, 25) für Ladungskompensationszonenabschnitte (11, 20, 22) eines komplementären Leitungstyps mit monokristallinem dotiertem Halbleitermaterial (12); • Rückätzen unter Einebnen der Oberfläche; – wobei diese Verfahrensschritte derart oft wiederholt werden, bis eine vorgegebene Länge einer Driftstrecke (5) erreicht wird, und wobei die Grabenstrukturen (15, 19, 25) kongruent zu den vorgesehenen Ladungskompensationszonenabschnitten (11) übereinander gestapelt angeordnet werden; – danach erfolgt ein Herstellen einer Oberseitenstruktur (33) und/oder einer Rückseitenstruktur (34) in und/oder auf dem Halbleiterkörper (4) zur Fertigstellung des Leistungshalbleiterbauelements (1); – Aufbringen von Elektroden (S, D, G) auf die Oberseitenstruktur und/oder die Rückseitenstruktur.Method for producing a power semiconductor component ( 1 ), the method comprising the following method steps: providing a doped substrate region ( 7 ) for a semiconductor body ( 4 ) with top side ( 31 ) and back ( 32 ); Repeating several subsequent process steps: growing an epitaxial layer 14 . 17 . 26 ) for drift zone sections ( 10 . 18 . 39 ) of a first conductivity type on the substrate region ( 7 ) or on a previously deposited epitaxial layer ( 14 . 17 . 26 ) with a lower dopant concentration than the substrate region ( 7 ); • Trench etching of a trench structure ( 15 . 19 . 25 ) for charge compensation zone sections ( 11 . 20 . 22 ) into the epitaxial layer ( 14 . 17 . 26 ); Epitaxial filling of the trench structure ( 15 . 19 . 25 ) for charge compensation zone sections ( 11 . 20 . 22 ) of a complementary conductivity type with monocrystalline doped semiconductor material ( 12 ); • back etching with leveling of the surface; - wherein these method steps are repeated so often until a predetermined length of a drift path ( 5 ) and the trench structures ( 15 . 19 . 25 ) is congruent with the provided charge compensation zone sections ( 11 ) are stacked on top of each other; - After that, a top side structure ( 33 ) and / or a backside structure ( 34 ) in and / or on the semiconductor body ( 4 ) for completing the power semiconductor device ( 1 ); - Applying electrodes (S, D, G) on the top side structure and / or the back side structure. Verfahren zur Herstellung eines Leistungshalbleiterbauelements (2), wobei das Verfahren folgende Verfahrensschritte aufweist: – Bereitstellen eines dotierten Substratbereichs (7) für einen Halbleiterkörper (4) mit Oberseite (31) und Rückseite (32); – mehrfaches Wiederholen nachfolgender Verfahrensschritte: • Aufwachsen einer ersten Epitaxieschicht (14) eines ersten Leitungstyps für Driftzonenabschnitte (10) auf dem Substratbereich (7) mit geringerer Dotierstoffkonzentration als der Substratbereich (7); • Trenchätzen einer ersten Grabenstruktur (15) für Ladungskompensationszonenabschnitte (11) in die erste Epitaxieschicht (14); • Aufwachsen einer zweiten Epitaxieschicht (16) eines komplementären Leitungstyps für Ladungskompensationszonenabschnitte (11) unter gleichzeitigem epitaktischem Auffüllen der Grabenstruktur (15) für Ladungskompensationszonenabschnitte (11) mit monokristallinem dotiertem Halbleitermaterial (12); • Trenchätzen einer zweiten Grabenstruktur (19) für Driftzonenabschnitte (18) in die zweite Epitaxieschicht (16) kongruent zu den Driftzonenabschnitten (18) der ersten Epitaxieschicht (14); • Aufwachsen einer weiteren Epitaxieschicht (17) für Driftzonenabschnitte (39) des ersten Leitungstyps unter gleichzeitigem epitaktischem Auffüllen der zweiten Grabenstruktur (19) für Driftzonenabschnitte (18); – wobei diese Verfahrensschritte derart oft wiederholt werden, bis eine vorgegebene Länge l einer Driftstrecke (5) erreicht wird, und wobei die Grabenstrukturen (15, 19) kongruent zu den vorgesehenen Ladungskompensationsabschnitten (11) und zu den vorgesehenen Driftzonenabschnitten (10) abwechselnd übereinander gestapelt angeordnet werden; – danach erfolgt ein Herstellen einer Oberseitenstruktur (33) und/oder einer Rückseitenstruktur (34) in und/oder auf dem Halbleiterkörper (4) zur Fertigstellung des Leistungshalbleiterbauelements (1); – Aufbringen von Elektroden (S, D, G) auf die Oberseitenstruktur (33) und die Rückseitenstruktur (34).Method for producing a power semiconductor component ( 2 ), the method comprising the following method steps: providing a doped substrate region ( 7 ) for a semiconductor body ( 4 ) with top side ( 31 ) and back ( 32 ); Repeating the following process steps: growing a first epitaxial layer 14 ) of a first conductivity type for drift zone sections ( 10 ) on the substrate area ( 7 ) with a lower dopant concentration than the substrate region ( 7 ); • Trench etching of a first trench structure ( 15 ) for charge compensation zone sections ( 11 ) into the first epitaxial layer ( 14 ); Growing a second epitaxial layer ( 16 ) of a complementary conductivity type for charge compensation zone sections ( 11 ) with simultaneous epitaxial filling of the trench structure ( 15 ) for charge compensation zone sections ( 11 ) with monocrystalline doped semiconductor material ( 12 ); • Trench etching of a second trench structure ( 19 ) for drift zone sections ( 18 ) into the second epitaxial layer ( 16 ) is congruent to the drift zone sections ( 18 ) of the first epitaxial layer ( 14 ); Growing another epitaxial layer ( 17 ) for drift zone sections ( 39 ) of the first conductivity type with simultaneous epitaxial filling of the second trench structure ( 19 ) for drift zone sections ( 18 ); Wherein these method steps are repeated until a predetermined length l of a drift path ( 5 ) and the trench structures ( 15 . 19 ) is congruent with the provided charge compensation sections ( 11 ) and to the designated drift zone sections ( 10 ) are stacked alternately stacked; - After that, a top side structure ( 33 ) and / or a backside structure ( 34 ) in and / or on the semiconductor body ( 4 ) for completing the power semiconductor device ( 1 ); Application of electrodes (S, D, G) to the top surface structure ( 33 ) and the back side structure ( 34 ). Verfahren nach Anspruch 16 oder Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass als Substratbereich (7) eines Halbleiterkörpers (4) zur gleichzeitigen Herstellung von mehreren Leistungshalbleiterbauelementen (1, 2) ein hochdotierter Halbleiterwafer eines ersten oder eines komplementären Leitungstyps mit einer Mehrzahl in Zeilen und Spalten angeordneter Leistungshalbleiterchippositionen eingesetzt wird.A method according to claim 16 or claim 17, characterized in that as a substrate region ( 7 ) of a semiconductor body ( 4 ) for the simultaneous production of a plurality of power semiconductor components ( 1 . 2 ) a heavily doped semiconductor wafer of a first or a complementary conductivity type having a plurality of arranged in rows and columns power semiconductor chip positions is used. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass als Substratdotierung Arsen oder Phosphor mit einer Störstellenkonzentration NS zwischen 1 × 1018/cm3 ≤ NS ≤ 5 × 1020/cm3 verwendet wird.Method according to one of claims 16 to 18, characterized in that as substrate doping arsenic or phosphorus with an impurity concentration N S between 1 × 10 18 / cm 3 ≤ N S ≤ 5 × 10 20 / cm 3 is used. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Aufwachsen einer Epitaxieschicht (14) auf dem Substratbereich (7) oder auf einer vorhergehend aufgebrachten Epitaxieschicht (14, 16, 17) eine strukturierte Ätzstoppschicht in Bereichen der zu ätzenden Grabenstruktur (15, 19, 25) aufgebracht wird, die einen Ätzstopp ermöglicht und vorzugsweise ein Halbleiteroxid oder Halbleiternitrid aufweist.Method according to one of claims 16 to 19, characterized in that prior to the growth of an epitaxial layer ( 14 ) on the substrate area ( 7 ) or on a previously applied epitaxial layer ( 14 . 16 . 17 ) a patterned etch stop layer in regions of the trench structure to be etched ( 15 . 19 . 25 ), which enables an etch stop and preferably comprises a semiconductor oxide or semiconductor nitride. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass zum Einbringen der Grabenstruktur (15, 19, 25) in die Epitaxieschicht (14, 16, 17) eine Ätzmaske mit streifenförmigen Mustern (35) im Bereich der Driftstrecke (5) photolithographisch aufgebracht wird.Method according to one of claims 16 to 20, characterized in that for introducing the trench structure ( 15 . 19 . 25 ) into the epitaxial layer ( 14 . 16 . 17 ) an etching mask with striped patterns ( 35 ) in the area of the drift path ( 5 ) is applied photolithographically. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass zum Einbringen der Grabenstruktur (15, 19, 25) in eine Epitaxieschicht (14, 16, 17) eine Ätzmaske mit quadratischen oder hexagonalen Mustern (36) im Bereich der Driftstrecke für säulenförmige Zellen photolithographisch aufgebracht wird.Method according to one of claims 16 to 20, characterized in that for introducing the trench structure ( 15 . 19 . 25 ) into an epitaxial layer ( 14 . 16 . 17 ) an etching mask with square or hexagonal patterns ( 36 ) is applied photolithographically in the region of the columnar cell drift path. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass zum Einbringen einer Grabenstruktur (15, 19, 25) eine anisotrope Ätzung der Grabenstruktur (15, 19, 25) erfolgt.Method according to one of claims 16 to 22, characterized in that for introducing a trench structure ( 15 . 19 . 25 ) an anisotropic etching of the trench structure ( 15 . 19 . 25 ) he follows. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass zum Einbringen einer Grabenstruktur (15, 19, 25) eine anisotrope reaktive Ionenätzung durchgeführt wird.Method according to one of claims 16 to 22, characterized in that for introducing a trench structure ( 15 . 19 . 25 ) Anisotropic reactive ion etching is performed. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass zum Einbringen einer Grabenstruktur (15, 19, 25) eine gerichtete Plasmaätzung durchgeführt wird.Method according to one of claims 16 to 22, characterized in that for introducing a trench structure ( 15 . 19 . 25 ) a directed plasma etching is performed. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass zum Einbringen der Grabenstruktur (15, 19, 25) eine gerichtete Plasmaätzung mit Endpunktdetektion durchgeführt wird.Method according to one of claims 16 to 22, characterized in that for introducing the trench structure ( 15 . 19 . 25 ) a directional plasma etch with endpoint detection is performed. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass nach einem Einbringen einer Grabenstruktur (15, 19, 25) und vor einem epitaxialen Auffüllen der Grabenstruktur (15, 19, 25) die Oberflächen der Grabenstruktur (15, 19, 25) chemisch gereinigt werden.Method according to one of claims 16 to 26, characterized in that after an introduction of a trench structure ( 15 . 19 . 25 ) and before an epitaxial filling of the trench structure ( 15 . 19 . 25 ) the surfaces of the trench structure ( 15 . 19 . 25 ) are chemically cleaned. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass nach einem Einbringen einer Grabenstruktur (15, 19, 25) und vor einem epitaxialen Auffüllen der Grabenstruktur (15, 19, 25) die gesamte Oberfläche des Halbleiterkörpers (4) oxidiert und anschließend die Oxidschicht weggeätzt wird.Method according to one of claims 16 to 27, characterized in that after an introduction of a trench structure ( 15 . 19 . 25 ) and before an epitaxial filling of the trench structure ( 15 . 19 . 25 ) the entire surface of the semiconductor body ( 4 ) and then the oxide layer is etched away. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass nach einem Einbringen einer Grabenstruktur (15, 19, 25) und vor einem epitaxialen Auffüllen der Grabenstruktur (15, 19, 25) die Oberflächen der Grabenstruktur (15, 19, 25) mittels eines Wasserstoff-Temperschrittes geglättet werden.Method according to one of claims 17 to 28, characterized in that after introduction of a trench structure ( 15 . 19 . 25 ) and before an epitaxial filling of the trench structure ( 15 . 19 . 25 ) the surfaces of the trench structure ( 15 . 19 . 25 ) is smoothed by means of a hydrogen annealing step become.
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