DE102007037858A1 - Halbleiterbauelement mit verbessertem dynamischen Verhalten - Google Patents

Halbleiterbauelement mit verbessertem dynamischen Verhalten Download PDF

Info

Publication number
DE102007037858A1
DE102007037858A1 DE102007037858A DE102007037858A DE102007037858A1 DE 102007037858 A1 DE102007037858 A1 DE 102007037858A1 DE 102007037858 A DE102007037858 A DE 102007037858A DE 102007037858 A DE102007037858 A DE 102007037858A DE 102007037858 A1 DE102007037858 A1 DE 102007037858A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
zone
semiconductor
trenches
drift zone
drift
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
DE102007037858A
Other languages
English (en)
Other versions
DE102007037858B4 (de
Inventor
Markus Dr. Zundel
Franz Dr. Hirler
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Infineon Technologies AG
Original Assignee
Infineon Technologies AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Infineon Technologies AG filed Critical Infineon Technologies AG
Priority to DE102007037858A priority Critical patent/DE102007037858B4/de
Priority to US12/186,034 priority patent/US9202881B2/en
Priority to CN200810145650XA priority patent/CN101364613B/zh
Publication of DE102007037858A1 publication Critical patent/DE102007037858A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE102007037858B4 publication Critical patent/DE102007037858B4/de
Priority to US14/514,491 priority patent/US9257512B2/en
Priority to US15/004,467 priority patent/US9559167B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/76—Unipolar devices, e.g. field effect transistors
    • H01L29/772—Field effect transistors
    • H01L29/78—Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
    • H01L29/7801—DMOS transistors, i.e. MISFETs with a channel accommodating body or base region adjoining a drain drift region
    • H01L29/7802—Vertical DMOS transistors, i.e. VDMOS transistors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/06—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions
    • H01L29/08—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions with semiconductor regions connected to an electrode carrying current to be rectified, amplified or switched and such electrode being part of a semiconductor device which comprises three or more electrodes
    • H01L29/0843—Source or drain regions of field-effect devices
    • H01L29/0847—Source or drain regions of field-effect devices of field-effect transistors with insulated gate
    • H01L29/0852—Source or drain regions of field-effect devices of field-effect transistors with insulated gate of DMOS transistors
    • H01L29/0873—Drain regions
    • H01L29/0878—Impurity concentration or distribution
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/06—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions
    • H01L29/10—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions with semiconductor regions connected to an electrode not carrying current to be rectified, amplified or switched and such electrode being part of a semiconductor device which comprises three or more electrodes
    • H01L29/1025—Channel region of field-effect devices
    • H01L29/1029—Channel region of field-effect devices of field-effect transistors
    • H01L29/1033—Channel region of field-effect devices of field-effect transistors with insulated gate, e.g. characterised by the length, the width, the geometric contour or the doping structure
    • H01L29/1041—Channel region of field-effect devices of field-effect transistors with insulated gate, e.g. characterised by the length, the width, the geometric contour or the doping structure with a non-uniform doping structure in the channel region surface
    • H01L29/1045—Channel region of field-effect devices of field-effect transistors with insulated gate, e.g. characterised by the length, the width, the geometric contour or the doping structure with a non-uniform doping structure in the channel region surface the doping structure being parallel to the channel length, e.g. DMOS like
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/06—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions
    • H01L29/10—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions with semiconductor regions connected to an electrode not carrying current to be rectified, amplified or switched and such electrode being part of a semiconductor device which comprises three or more electrodes
    • H01L29/1095—Body region, i.e. base region, of DMOS transistors or IGBTs
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/40—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/402—Field plates
    • H01L29/404—Multiple field plate structures
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/40—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/402—Field plates
    • H01L29/407—Recessed field plates, e.g. trench field plates, buried field plates
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/40—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/41—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape, relative sizes or dispositions
    • H01L29/423—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape, relative sizes or dispositions not carrying the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/42312—Gate electrodes for field effect devices
    • H01L29/42316—Gate electrodes for field effect devices for field-effect transistors
    • H01L29/4232—Gate electrodes for field effect devices for field-effect transistors with insulated gate
    • H01L29/42356—Disposition, e.g. buried gate electrode
    • H01L29/4236—Disposition, e.g. buried gate electrode within a trench, e.g. trench gate electrode, groove gate electrode
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/40—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/41—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape, relative sizes or dispositions
    • H01L29/423—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape, relative sizes or dispositions not carrying the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/42312—Gate electrodes for field effect devices
    • H01L29/42316—Gate electrodes for field effect devices for field-effect transistors
    • H01L29/4232—Gate electrodes for field effect devices for field-effect transistors with insulated gate
    • H01L29/42364—Gate electrodes for field effect devices for field-effect transistors with insulated gate characterised by the insulating layer, e.g. thickness or uniformity
    • H01L29/42368—Gate electrodes for field effect devices for field-effect transistors with insulated gate characterised by the insulating layer, e.g. thickness or uniformity the thickness being non-uniform
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66007—Multistep manufacturing processes
    • H01L29/66075—Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials
    • H01L29/66227—Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials the devices being controllable only by the electric current supplied or the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched, e.g. three-terminal devices
    • H01L29/66409—Unipolar field-effect transistors
    • H01L29/66477—Unipolar field-effect transistors with an insulated gate, i.e. MISFET
    • H01L29/66674—DMOS transistors, i.e. MISFETs with a channel accommodating body or base region adjoining a drain drift region
    • H01L29/66712—Vertical DMOS transistors, i.e. VDMOS transistors
    • H01L29/66734—Vertical DMOS transistors, i.e. VDMOS transistors with a step of recessing the gate electrode, e.g. to form a trench gate electrode
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/70—Bipolar devices
    • H01L29/72—Transistor-type devices, i.e. able to continuously respond to applied control signals
    • H01L29/739—Transistor-type devices, i.e. able to continuously respond to applied control signals controlled by field-effect, e.g. bipolar static induction transistors [BSIT]
    • H01L29/7393—Insulated gate bipolar mode transistors, i.e. IGBT; IGT; COMFET
    • H01L29/7395—Vertical transistors, e.g. vertical IGBT
    • H01L29/7396—Vertical transistors, e.g. vertical IGBT with a non planar surface, e.g. with a non planar gate or with a trench or recess or pillar in the surface of the emitter, base or collector region for improving current density or short circuiting the emitter and base regions
    • H01L29/7397—Vertical transistors, e.g. vertical IGBT with a non planar surface, e.g. with a non planar gate or with a trench or recess or pillar in the surface of the emitter, base or collector region for improving current density or short circuiting the emitter and base regions and a gate structure lying on a slanted or vertical surface or formed in a groove, e.g. trench gate IGBT
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/76—Unipolar devices, e.g. field effect transistors
    • H01L29/772—Field effect transistors
    • H01L29/78—Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
    • H01L29/7801—DMOS transistors, i.e. MISFETs with a channel accommodating body or base region adjoining a drain drift region
    • H01L29/7802—Vertical DMOS transistors, i.e. VDMOS transistors
    • H01L29/7809—Vertical DMOS transistors, i.e. VDMOS transistors having both source and drain contacts on the same surface, i.e. Up-Drain VDMOS transistors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/76—Unipolar devices, e.g. field effect transistors
    • H01L29/772—Field effect transistors
    • H01L29/78—Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
    • H01L29/7801—DMOS transistors, i.e. MISFETs with a channel accommodating body or base region adjoining a drain drift region
    • H01L29/7802—Vertical DMOS transistors, i.e. VDMOS transistors
    • H01L29/7813—Vertical DMOS transistors, i.e. VDMOS transistors with trench gate electrode, e.g. UMOS transistors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/76—Unipolar devices, e.g. field effect transistors
    • H01L29/772—Field effect transistors
    • H01L29/78—Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
    • H01L29/7827—Vertical transistors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/86—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable only by variation of the electric current supplied, or only the electric potential applied, to one or more of the electrodes carrying the current to be rectified, amplified, oscillated or switched
    • H01L29/861—Diodes

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)

Abstract

Beschrieben wird ein Halbleiterbauelement, das aufweist: einen Halbleiterkörper (100) mit einer ersten Seite (101) und einer zweiten Seite (102); eine Driftzone (12); eine komplementär zu der Driftzone (12) dotierte erste Halbleiterzone (13),die sich in Richtung der ersten Seite (101) an die Driftzone (12) anschließt; eine zweite Halbleiterzone (11) des gleichen Leitungstyps wie die Driftzone (12), die sich in Richtung der zweiten Seite (102) an die Driftzone (12) anschließt; wenigstens zwei in dem Halbleiterkörper (100) angeordnete Gräben (20), die sich, ausgehend von der ersten Seite (101), in einer vertikalen Richtung bis in die Driftzone (12) in den Halbleiterkörper (100) hineinerstrecken und die in einer lateralen Richtung des Halbleiterkörpers (100) beabstandet zueinander angeordnet sind; eine Feldelektrode (22), die in den wenigstens zwei Gräben (20) benachbart zu der Driftzone angeordnet ist. Die wenigstens zwei Gräben (20) sind in der vertikalen Richtung beabstandet zu der zweiten Halbleiterzone (11) angeordnet, ein Abstand zwischen den Gräben (20) und der zweiten Halbleiterzone ist größer als das 1,5-fache des gegenseitigen Abstandes der Gräben und eine Dotierungskonzentration der Driftzone (12) in einem Abschnitt (121) zwischen den Gräben und der zweiten Halbleiterzone (11) unterscheidet sich um maximal 35% von einer minimalen Dotierungskonzentration in einem Abschnitt (122) zwsichen den Gräben.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Halbleiterbauelement, insbesondere einen Transistor, wie beispielsweise einen Trenchtransistor.
  • Ein Trenchtransistor weist eine Gateelektrode auf, die in wenigstens einem Graben eines Halbleiterkörpers angeordnet ist und die zur Steuerung eines leitenden Kanals in einer Bodyzone dient, die zwischen einer komplementär zu der Bodyzone dotierten Sourcezone und einer komplementär zu der Bodyzone dotierten Driftzone angeordnet ist. Die Driftzone ist zwischen der Sourcezone und einer Drainzone angeordnet, wobei die Dotierung und die Abmessungen der Driftzone maßgeblich die Spannungsfestigkeit des Bauelements bestimmen. Ein solcher Trenchtransistor ist beispielsweise
  • Zur Steigerung der Spannungsfestigkeit ist es aus der US 4,941,026 (Temple) bekannt, in dem Graben der Gateelektrode eine Feldelektrode vorzusehen, die benachbart zu der Driftzone angeordnet ist und die auf Gatepotential liegt. Diese Feldelektrode dient bei sperrendem Bauelement zur Kompensation eines Teils der in der Driftzone vorhandenen Dotierstoffladung. Bei dem bekannten Bauelement sind mehrere Gräben mit darein angeordneten Gateelektrodenabschnitten und Feldelektrodenabschnitten vorhanden und beabstandet zu der Drainzone angeordnet. Ein Abstand zwischen dem Graben und der Drainzone soll hierbei etwa halb so groß sein, wie ein gegenseitiger Abstand zweier benachbarter Gräben.
  • Die US 5,637,898 (Baliga) beschreibt einen Trenchtransistor mit einer in Richtung der Drainzone zunehmenden Dotierungskonzentration der Driftzone.
  • Die DE 102 07 309 A1 (Zundel et al.) beschreibt einen Trenchtransistor, bei dem benachbarte Gräben mit darin angeordneten Gateelektrodenabschnitten und Feldelektrodenabschnitten so eng beabstandet sind, dass im statischen Betrieb bei anliegender Sperrspannung ein Feldstärkemaximum an einem unteren Ende der Gräben in der Driftzone auftritt, so dass bei Überschreiten der Spannungsfestigkeitsgrenze ein Avalanchedurchbruch in diesem Bereich auftritt. Derartige Transistoren bezeichnet man auch als "Dense Trench"-Transistoren.
  • Ein weiteres Beispiel eines Trenchtransistors ist in der DE 10 2004 052 678 B3 beschrieben.
  • Man kann bei derartigen Bauelementen grundsätzlich zwei Durchbruchsregime unterscheiden: den zuvor erläuterten statischen Durchbruch, bei dem nach dem Durchbruch lediglich ein Strom mit niedriger Stromdichte fließt und der nachfolgend als Durchbruch mit niedriger Stromdichte bezeichnet wird und einen Durchbruch mit hoher Stromdichte, bei dem sich in einem zwischen den Gräben angeordneten Abschnitt der Driftzone rasch eine hohe Stromdichte einstellt. Bei einem solchen Durchbruch mit hoher Stromdichte kommt es bei solchen Dense-Trench-Transistoren dazu, dass das Feldstärkemaximum nicht mehr am unteren Ende der Gräben, sondern an einem pn-Übergang zwischen der Bodyzone und der Driftzone auftritt. Dies ist deshalb ungünstig, weil sich der gesamte das Bauelement durchfließende Avalanchestrom auf den das sogenannte Mesagebiet zwischen zwei Gräben konzentriert, in dem der Avalanchedurchbruch zuerst einsetzt. Dies kann zu einer lokalen Beschädigung des Bauelements führen, wodurch das Bauelement unbrauchbar wird. Bei einem Avalanchedurchbruch, der unterhalb der Gräben in der Driftzone auftritt, verteilt sich der Avalanchestrom hingegen auf mehrere Mesagebiete, was die Gefahr einer Zerstörung reduziert.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Halbleiterbauelement, insbesondere einen Dense-Trench-Transistor zur Ver fügung zu stellen, das robust gegenüber hohen Stromdichten bei einem auftretenden Avalanchedurchbruch ist.
  • Diese Aufgabe wird durch Halbleiterbauelemente nach den Ansprüchen 1 und 3 gelöst. Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Ein Halbleiterbauelement gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung umfasst einen Halbleiterkörper mit einer ersten Seite und einer zweiten Seite, eine Driftzone, eine komplementär zu der Driftzone dotierte erste Halbleiterzone, die sich in Richtung der ersten Seite an die Driftzone anschließt und eine zweite Halbleiterzone des gleichen Leitungstyps wie die Driftzone, die sich in Richtung der zweiten Seite an die Driftzone anschließt, wenigstens zwei in dem Halbleiterkörper angeordnete Gräben, die sich ausgehend von der ersten Seite in einer vertikalen Richtung bis in die Driftzone in den Halbleiterkörper hineinerstrecken und die in einer lateralen Richtung des Halbleiterkörpers beabstandet zueinander angeordnet sind, sowie eine Feldelektrode, die in den wenigstens zwei Gräben benachbart zu der Driftzone angeordnet ist. Die wenigstens zwei Gräben sind dabei in der vertikalen Richtung beabstandet zu der zweiten Halbleiterzone angeordnet, wobei ein Abstand zwischen den Gräben und der zweiten Halbleiterzone größer ist als das 1,5-fache des gegenseitigen Abstandes der Gräben und wobei sich eine minimale Dotierungskonzentration der Driftzone in einem Abschnitt zwischen den Gräben um maximal 35% von einer Dotierungskonzentration in einem Abschnitt zwischen den Gräben und der zweiten Halbleiterzone unterscheidet.
  • Der Abstand der Gräben zu der zweiten Halbleiterzone ermöglicht bei diesem Bauelement, dass sich eine bei einem Avalanchedurchbruch mit hohen Stromdichten auftretende Raumladungszone ausgehend von den Gräben weiter in Richtung der zweiten Halbleiterzone ausbreiten kann. Hieraus resultiert eine Reduktion der Feldstärkebelastung eines zwischen den Gräben an geordneten Mesagebiets, so dass ein Spannungsdurchbruch innerhalb des Mesagebiets im Vergleich zu Bauelementen mit einem kleineren Abstand zwischen den Gräben und der zweiten Halbleiterzone erst bei höheren Sperrspannungen einsetzt. Insbesondere wird ein negativ-differentieller Verlauf einer Strom-Spannungs-Kennlinie bzw. Durchbruchskennlinie des Bauelements bzw. ein Snap-Back-Verhalten vermieden. Ein solcher negativ differentieller Verlauf der Kennlinie liegt dann vor, wenn die im Durchbruchsfall die am Bauelement anliegende Spannung und der das Bauelement durchfließende Strom zunächst jeweils zunehmen, wenn die Spannung nach Erreichen eines Stromschwellenwertes mit weiter zunehmendem Strom jedoch wieder abnimmt. Man spricht in diesem Fall von einem "Zurückschnappen" (Snap Back) des Kennlinienverlaufs, den es zu vermeiden gilt.
  • Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass die wenigstens zwei Gräben in der vertikalen Richtung beabstandet zu der Drainzone angeordnet sind und dass ein Abstand zwischen den Gräben und der zweiten Halbleiterzone und eine Dotierungskonzentration der Driftzone in dem Abschnitt zwischen den Gräben und der zweiten so aufeinander abgestimmt sind, dass ein Integral der Dotierstoffladung der Driftzone in vertikaler Richtung des Halbleiterkörpers in dem Abschnitt zwischen den Gräben und der zweiten Halbleiterzone größer oder gleich dem 1,5-fachen der Durchbruchsladung des Halbleitermaterials der Driftzone ist.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand von Figuren näher erläutert. In diesem Zusammenhang sei darauf hingewiesen, dass in den Figuren lediglich die für das Verständnis der Erfindung notwendigen Bauelementbereiche dargestellt sind und dass die in den Figuren dargestellten Bauelementbereiche nicht notwendigerweise maßstabsgerecht sind.
  • 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Trenchtransistors ausschnittsweise im Querschnitt.
  • 2 veranschaulicht einen Verlauf des elektrischen Feldes in einer Driftzone des in 1 dargestellten Transistors für einen statischen und einen dynamischen Avalanchedurchbruch.
  • 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines als Drain-Up-Transistor realisierten Halbleiterbauelements.
  • 4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines als Trenchtransistor ausgebildeten Bauelements.
  • 5 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Transistors mit einer planaren Gateelektrode.
  • 6 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines als Leistungsdiode ausgebildeten Halbleiterbauelements.
  • In den Figuren bezeichnen, sofern nicht anders angegeben, gleiche Bezugszeichen gleiche Bauelementbereiche mit gleicher Bedeutung.
  • 1 zeigt ausschnittsweise ein Ausführungsbeispiel eines Trenchtransistor ausgebildeten Halbleiterbauelements im Querschnitt. Dieser Trenchtransistor umfasst einen Halbleiterkörper 100 mit einer ersten Seite 101, die nachfolgend als Vorderseite bezeichnet wird und mit einer der ersten Seite 101 gegenüberliegenden zweiten Seite 102, die nachfolgend als Rückseite bezeichnet wird. Ausgehend von der Vorderseite 101 weist der Trenchtransistor eine Abfolge unterschiedlich dotierter Halbleiterzonen, nämlich eine Sourcezone 14, eine sich an die Sourcezone 14 anschließende und komplementär zu der Sourcezone 14 dotierte Bodyzone 13, eine sich an die Bodyzone 13 anschließende und komplementär zu dieser Bodyzone 13 dotierte Driftzone 12 und eine sich an die Driftzone 12 anschließende Drainzone 11 auf. Die Bodyzone 13 bildet hierbei eine komplementär zu der Driftzone 12 dotierte erste Halbleiterzone und schließt sich in Richtung der Vorderseite 101 an die Driftzone 12 an, die Drainzone 11 bildet eine zweite Halbleiterzone des gleichen Leitungstyps wie die Driftzone 12 und schließt sich in Richtung der zweiten Seite 102 an die Driftzone 12 an. Die Drainzone 11 bildet in dem Beispiel die Rückseite 102 des Halbleiterkörpers und ist bei einem als MOSFET ausgebildeten Trenchtransistor vom gleichen Leitungstyp wie die Driftzone 12 und bei einem als IGBT ausgebildeten Trenchtransistor komplementär zu der Driftzone 12 dotiert. Bei einem IGBT kann innerhalb der Driftzone 12 oder zwischen der Driftzone 12 und der Drainzone 11 eine im Vergleich zur Driftzone 12 höher dotierte Feldstoppzone (nicht dargestellt) des gleichen Leitungstyps wie die Driftzone 12 vorgesehen sein.
  • Die in 1 angegebenen Dotierungstypen der einzelnen Bauelementzonen gelten für einen n-Kanal-MOSFET, bei dem die Sourcezone 14, die Driftzone 12 und die Drainzone 11 n-dotiert sind und die Bodyzone p-dotiert ist. In diesem Zusammenhang sei darauf hingewiesen, dass die Erfindung selbstverständlich nicht auf n-Kanal-MOSFET beschränkt ist sondern auf beliebige Trenchtransistoren, insbesondere auch auf p-Kanal-MOSFET anwendbar ist. Bei einem p-Kanal-MOSFET sind die Dotierungstypen der einzelnen Bauelementzonen jeweils komplementär zu den in 1 angegebenen Dotierungstypen.
  • Der Halbleiterkörper 100 kann aus mehreren Halbleiterschichten, beispielsweise einem Halbleitersubstrat und einem auf das Halbleitersubstrat aufgebrachten Epitaxieschicht bestehen. Das Halbleitersubstrat bildet in diesem Fall die Drainzone 11, während die übrigen Bauelementzonen in der auf das Substrat aufgebrachten Epitaxieschicht ausgebildet sind. Die Abmessungen des Substrats in vertikaler Richtung des Halbleiterkörpers können dabei wesentlich größer sein als die Abmes sungen der Epitaxieschicht, was in 1 jedoch nicht explizit dargestellt ist.
  • Zur Steuerung eines leitenden Kanals in der Bodyzone 13 zwischen der Sourcezone 14 und der Driftzone 12 weist der Trenchtransistor eine Gateelektrode 21 mit mehreren Gateelektrodenabschnitten auf. Die einzelnen Gateelektrodenabschnitte sind hierbei in Gräben 20 angeordnet, die sich ausgehend von der Vorderseite 101 in einer vertikalen Richtung des Halbleiterkörpers bis in die Driftzone 12 erstrecken. In dem in 1 dargestellten Ausschnitt sind zwei solcher in einer lateralen Richtung des Halbleiterkörpers 100 benachbart zueinander angeordneter Gräben 20 mit je einem Gatelektrodenabschnitt 21 dargestellt. Selbstverständlich kann das Bauelement eine Vielzahl solcher Gräben mit darin angeordneten Gateelektrodenabschnitten aufweisen, wie gestrichelt in 1 angedeutet ist. Jeder der Gateelektrodenabschnitte ist bei dem dargestellten Bauelement Teil einer sogenannten Transistorzelle, von denen eine Vielzahl gleichartig aufgebauter vorhanden und parallel geschaltet sind. In einer senkrecht zu der dargestellten Zeichenebene verlaufenden Ebene ist die Gateelektrode bzw. sind die Gateelektrodenabschnitte beispielsweise streifenförmig oder gitterförmig, z. B. mit einem rechteckförmigen, insbesondere quadratischen, oder einem sechseckförmigen Raster ausgebildet.
  • Die einzelnen Gateelektrodenabschnitte 21 sind jeweils durch Gatedielektrikumsschichten 23 dielektrisch gegenüber der Bodyzone 13 isoliert. Diese Gatedielektrikumsschicht 23 kann aus einem Halbleiteroxid, wie zum Beispiel Siliziumoxid, bestehen.
  • Das Bauelement weist außerdem eine Feldelektrode 22 auf, wobei einzelne Feldelektrodenabschnitt in dem Beispiel gemäß 1 in denselben Gräben 20 wie die Gateelektrodenabschnitte 21 angeordnet sind. Diese Feldelektrodenabschnitte 22 sind in dem dargestellten Beispiel ausgehend von der Vorderseite 101 in vertikaler Richtung des Halbleiterkörpers 100 unterhalb der Gateelektrodenabschnitte 21 und benachbart zu der Driftzone 12 angeordnet. Die einzelnen Feldelektrodenabschnitte 22 sind hierbei durch Felddielektrikumsschichten 24 dielektrisch gegenüber der Driftzone 12 isoliert. Die Felddielektrikumsschicht 24 kann aus einem Halbleiteroxid, beispielsweise Siliziumoxid, und kann insbesondere aus demselben Material wie die Gatedielektrikumsschicht 23 bestehen. Die Gatedielektrikumsschicht 23 und die Feldplattendielektrikumsschicht 24 können jedoch auch aus unterschiedlichen Materialien, insbesondere aus Materialien mit unterschiedlichen Dielektrizitätskonstanten bestehen. Die Felddielektrikumsschicht 24 kann insbesondere dicker als die Gatedielektrikumsschicht 22 sein, wodurch eine höhere Spannungsbelastbarkeit der Felddielektrikumsschicht 24 erreicht wird, die bei sperrendem Bauelement einer höheren Spannungsbelastung unterliegt wie die Gatedielektrikumsschicht 23.
  • Die Feldelektrode 22 ist beispielsweise elektrisch leitend an die Gateelektrode 21 angeschlossen und liegt während des Betriebsbauelements damit auf Gatepotential. Ein Gatelektrodenabschnitt 21 und ein Feldelektrodenabschnitt 22, die gemeinsam in einem Graben angeordnet sind, können hierzu einstückig bzw. als gemeinsame Elektrode realisiert sein, wie dies für eine Transistorzelle im linken Teil der 1 dargestellt ist. Die Feldelektrodenabschnitte 22 können jedoch auch isoliert gegenüber den Gateelektrodenabschnitten 21 realisiert sein und beispielsweise an die Sourcezone 14 bzw. eine die Sourcezone 14 und die Bodyzone 13 gemeinsam kontaktierende Sourceelektrode 15 angeschlossen sein. Die Feldelektrode 22 liegt während des Betriebs des Bauelements dann auf Sourcepotential. Dies ist für eine Transistorzelle im rechten Teil der 1 dargestellt. Es sei darauf hingewiesen, dass unterschiedliche Strukturen einzelner Zellen in 1 lediglich zur Erläuterung dargestellt sind. Innerhalb eines Bauelements findet sich üblicherweise nur jeweils eine der er läuterten Varianten, also entweder an die Sourceelektrode oder an die Gateelektrode angeschlossene Feldelektroden.
  • Die Funktionsweise des dargestellten Trenchtransistors wird nachfolgend erläutert: Das dargestellte Bauelement leitet bei Anlegen einer elektrischen Spannung zwischen der Drainzone 11 und der Sourcezone 14 und Anlegen eines zur Ausbildung eines Inversionskanals in der Bodyzone 13 geeigneten elektrischen Potentials an die Gateelektrode 21. Ein solches zur Ausbildung eines Inversionskanals geeignetes elektrisches Potential ist bei dem in 1 dargestellten n-Kanal-MOSFET ein gegenüber Sourcepotential positives elektrisches Potential. Das Bauelement sperrt, wenn eine Spannung zwischen der Drainzone 11 und der Sourcezone 14 angelegt wird, die den pn-Übergang zwischen der Bodyzone 13 und der Driftzone 12 in Sperrrichtung polt, und wenn kein zur Ausbildung eines Inversionskanals geeignetes elektrisches Potential an der Gateelektrode 21 anliegt. Bei dem in 1 dargestellten n-Kanal-MOSFET ist eine das Bauelement sperrende Spannung eine positive Spannung zwischen der Drainzone 11 und der Sourcezone 14 bzw. der Sourceelektrode 15. Bei sperrendem Bauelement breitet sich eine Raumladungszone ausgehend von dem pn-Übergang zwischen der Bodyzone 13 und der Driftzone 12 in der Driftzone 12 aus. Im Bereich dieser Raumladungszone sind die in der Driftzone 12 vorhandenen Dotierstoffatome ionisiert. Bei einer n-dotierten Driftzone 12 sind im Bereich dieser Raumladungszone also positiv geladene Akzeptorrümpfe vorhanden. Mit der Ausbildung dieser Raumladungszone ist ein in vertikaler Richtung des Halbleiterkörpers 100 verlaufendes elektrisches Feld verbunden, das daraus resultiert, dass zu einem Teil der in der Driftzone 12 vorhandenen positiv geladenen Akzeptorrümpfe Gegenladungen in Form negativ geladener Donatorrümpfe in der Bodyzone 13 vorhanden sind. Ein anderer Teil der in der Driftzone 12 vorhanden Dotierstoffladung wird im Sperrfall durch die Feldelektrode 22 "kompensiert", d. h. dieser Teil der in der Driftzone 12 vorhandenen positiv geladenen Donatorrümpfe findet eine entsprechende negative Gegenladung auf der Feldelektrode 22, die im Sperrfall auf einem niedrigeren elektrischen Potential wie die Driftzone 12 liegt.
  • Die maximale Spannungsfestigkeit des Bauelements ist dann erreicht, wenn ein Integral der elektrischen Feldstärke des vertikalen elektrischen Feldes ausgehend von dem pn-Übergang zwischen der Bodyzone 13 und der Driftzone 12 den Wert der Durchbruchspannung des verwendeten Halbleitermaterials, beispielsweise Silizium, entspricht. Die Position in der Driftzone 12, an welcher bei Erreichen der maximalen Spannungsfestigkeit ein Avalanche-Durchbruch eintritt, lässt sich über den gegenseitigen Abstand d1 zweier Gräben mit darin angeordneten Feldelektrodenabschnitten 22 einstellen. Der Ort des Spannungsdurchbruchs verlagert sich hierbei ausgehend von dem pn-Übergang zwischen der Bodyzone 13 und der Driftzone 12 umso weiter nach unten, d. h. in Richtung der Drainzone 11, je geringer der gegenseitige Abstand d1 zweier unmittelbar benachbarter Gräben ist. Der Ort des Spannungsdurchbruchs verlagert sich also umso weiter nach unten, je größer der Anteil der Dotierstoffladung innerhalb des Mesagebiets – also des zwischen den Gräben angeordneten Gebietes ist – der im Sperrfall durch die Feldelektrode 22 kompensiert wird. Diese Abstand d1 zwischen zwei benachbarter Gräben 20 ist beispielsweise so gewählt, dass bei einer statischen Spannungsbelastung ein Avalanche-Durchbruch in der Driftzone 12 im unteren Bereich der Gräben 20 auftritt. Mit "unterer Bereich" ist hierbei der der Drainzone 11 zugewandte Bereich der Gräben 20 bezeichnet. Mit "Avalanche-Durchbruch bei niedriger Stromdichte" wird nachfolgend ein Betriebszustand bezeichnet, bei dem die maximale Spannungsfestigkeit des Bauelements durch Anlegen einer hohen Sperrspannung zwischen der Drainzone 11 bzw. einem Drainanschluss D (schematisch dargestellt) und der Sourcezone 14 bzw. einem Sourceanschluss S erreicht wird, ohne dass das Bauelement in Drain-Source-Richtung einer Strombelastung mit hoher Stromdichte, wie er beispielsweise bei einer in Reihe zu dem Bauelement geschalteten induktiven Last auftreten kann, ausgesetzt ist. Ein solcher Avalanche- Durchbruch mit niedriger Stromdichte liegt beispielsweise dann vor, wenn der das Bauelement durchfließende Strom kleiner ist als 1 Promille (1 Tausendstel) des Nennstromes des Bauelements, also des Stromes für den das Bauelement dauerhaft ausgelegt ist.
  • Mit "dynamischer Avalanche-Durchbruch" oder "Avalanche-Durchbruch bei hoher Stromdichte wird nachfolgend ein Avalanche-Durchbruch des Bauelements bezeichnet, bei dem das Bauelement nach Überschreiten der maximalen Spannungsfestigkeit rasch von einem Strom mit hoher Stromdichte durchflossen wird. Dieser Fall liegt beispielsweise dann vor, wenn der das Bauelement durchfließende Strom im Bereich des Nennstroms oder höher liegt. Dieser Fall tritt beispielsweise dann auf, wenn der Trenchtransistor zum Schalten einer in Reihe zur Drain-Source-Strecke geschalteten induktiven Last (nicht dargestellt) dient und die maximale Spannungsfestigkeit des Bauelements bei Abkommutieren der Last überschritten wird. Die induktive Last sorgt in diesem Fall rasch für einen hohen Stromfluss des dann im Avalanche-Durchbruch betriebenen Trenchtransistors. Der Avalanche-Durchbruch tritt dabei zuerst an der für den Durchbruch mit niedriger Stromdichte eingestellten Stelle auf. Durch den das Bauelement durchfließenden Strom kann es allerdings zu einer dynamischen Veränderung der elektrischen Potentiale und des elektrischen Feldes in der Driftzone 12 im Mesagebiet kommen, wie nachfolgend erläutert wird:
    Verbunden mit einem die Driftzone nach einem Avalanche-Durchbruch durchfließenden hohen Strom ist eine hohe Löcherdichte in der Driftzone 12, insbesondere im Mesagebiet. Diese erhöhte Löcherdichte führt zu einer Erhöhung der aufgrund der ionisierten Donatorrümpfe bereits ohnehin vorhandenen positiven Ladung in dem Driftzonenabschnitt zwischen den Gräben 20. Wenn keine zusätzlichen Maßnahmen getroffen werden, bewirkt dies ein sogenanntes "Umklappen" des elektrischen Feldes, so dass das Maximum des elektrischen Feldes in Richtung des pn- Übergangs zwischen der Bodyzone 13 und der Driftzone 12 "wandert" und das ursprüngliche Maximum des elektrischen Feldes im unteren Bereich der Gräben deutlich abgeschwächt wird. Ohne Vorsehen zusätzlicher Maßnahmen sinkt die Spannungsfestigkeit des Bauelements bei einem solchen dynamischen Avalanche-Durchbruch mit dem zusätzlichen Effekt, dass sich der Avalanche-Strom auf das Mesagebiet konzentriert, in dem sich bedingt durch das sich nun verschobene Maximum des elektrischen Feldes ein weiterer Avalanche-Durchbruch einstellt.
  • Der zuvor erläuterte Effekt tritt insbesondere bei Bauelementen mit einer hohen Spannungsfestigkeit, beispielsweise mit einer Spannungsfestigkeit von bis zu einigen 100 V, auf. Bei diesen Bauelementen ist die Dotierungskonzentration der Driftzone 12 zum Erreichen der geforderten Spannungsfestigkeit so gering, dass der sich einstellende Avalanche-Strom eine wesentliche Auswirkung auf die Ladungsverteilung in dem Mesagebiet zwischen den Gräben 20 besitzt. Die Dotierungskonzentration der Driftzone im Mesagebiet liegt beispielsweise zwischen 5·1015 cm–3 und 1·1017 cm–3, insbesondere zwischen 1·1016 cm-3 und 5·1016 cm–3.
  • Zur Verringerung des zuvor erläuterten Effekts an Reduktion der Spannungsfestigkeit bei einem dynamischen Avalanche-Durchbruch ist bei einem Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Bauelements eine "Sicherheitszone" der Driftzone 12 zwischen den Gräben 20 und der Drainzone 11 vorgesehen, deren Abmessungen d2 in vertikaler Richtung des Halbleiterkörpers 100 größer oder gleich dem gegenseitigen Abstand d1 zweier Gräben 20 ist. Die Abmessungen dieser Sicherheitszone, die in 1 mit dem Bezugszeichen 121 bezeichnet ist, bzw. der Abstand der Gräben 20 zu der Drainzone 11 kann insbesondere dem 1,5-fachen des gegenseitigen Abstands d1 zweier Gräben oder mehr als dem 2-fachen des gegenseitigen Abstands d1 zweier Gräben entsprechen. Es gilt also: d2/d1 ≥ 1, d2/d1 ≥ 1,5 oder d2/d1 ≥ 2. Eine Dotierungskonzentration N121 der Sicherheitszone 121 liegt hierbei im Bereich einer Dotie rungskonzentration N122 der Driftzone 12 im Mesagebiet, das in 1 mit dem Bezugszeichen 122 bezeichnet ist. Die Dotierungskonzentration der Sicherheitszone 121 weicht hierbei maximal um 35%, insbesondere maximal um 20%, von der Dotierungskonzentration des Mesagebiets 122 ab, es gilt also: N121 = (1 ± 0,35)·N122 (1a)bzw. N121 = (1 ± 0,2)·N122 (1b).
  • Das Mesagebiet 122 und die Sicherheitszone können bei der Herstellung des Bauelements zunächst eine gleiche Dotierungskonzentration besitzen, indem beispielsweise eine Epitaxieschicht mit einer homogenen Dotierung bereitgestellt wird. Eine Differenz der Dotierungskonzentrationen N121, N122 in dem fertiggestellten Bauelement ergibt sich beispielsweise bedingt durch Abreicherungs- oder Abreicherungseffekte beispielsweise bei Herstellen der Gräben und des an den Seitenwänden der Gräben angeordneten Dielektrika 23, 24. Im Extremfall kann die Dotierungskonzentration N122 im Mesagebiet maximal doppelt so hoch sein, wie die Dotierungskonzentration in der Sicherheitszone. In diesem Fall gilt: N122 = 2·N121 (1c).
  • Die Sicherheitszone 121 bewirkt, dass bei einem dynamischen Avalanche-Durchbruch eine Raumladungszone der Driftzone 12 sich weiter in Richtung der Drainzone 11 ausbreiten kann, wodurch der zuvor erläuterte Effekt einer Reduzierung der Spannungsfestigkeit verringert wird. Während im statischen Sperrfall Dotierstoffatome in der Driftzone 12 bis auf Höhe der unteren Enden der Gräben 20 ionisiert bzw. durch Gegenladungen in der Bodyzone 13 ausgeräumt werden, können aufgrund der Sicherheitszone 121 im dynamischen Durchbruchsfall noch zusätzlich Dotierstoffladungen in der Sicherheitszone 121 ionisiert bzw. ausgeräumt werden. Insgesamt ist die im dynamischen Durchbruchsfall ausgeräumte Ladung also größer als die im stationären Durchbruchsfall ausgeräumte Ladung. Zusammenfassend bewirkt die Sicherheitszone 121 eine Erhöhung der Durchbruchspannung gegenüber sonst gleichen Bauelementen ohne solche Sicherheitszone, verhindert einen negativdifferentiellen Verlauf der Kennlinie und führt somit insgesamt zu einer verbesserten Durchbruchsfestigkeit des Bauelements.
  • Die Abmessungen und/oder die Dotierungskonzentration der Driftzone sind insbesondere so gewählt sind, dass bei sperrendem Bauelement nach Auftreten eines Spannungsdurchbruchs, eine Tiefe, über welche sich ein elektrisches Feld ausgehend von dem Halbleiterübergang zwischen der Driftzone 12 und der ersten Halbleiterzone 13 in Richtung der zweiten Halbleiterzone 11 erstreckt, von dem das Bauelement durchfließenden Strom abhängig ist, wobei diese Tiefe bei einem Strom, der dem Nennstrom entspricht 1,5 mal so groß ist wie bei einem Strom, der maximal einem Tausendstel des Nennstromes entspricht.
  • Die zuvor erläuterte Funktionsweise wird anschaulich anhand des Verlaufs des elektrischen Feldes in dem Mesagebiet in vertikaler Richtung x ausgehend von der Vorderseite 101, der in 2 dargestellt ist. 2 veranschaulicht den Verlauf des elektrischen Feldes für den Durchbruchsfall mit niedriger Stromdichte (gestrichelt dargestellt) und den Durchbruchsfall mit hoher Stromdichte (durchgezogen dargestellt). Beim Durchbruch mit niedriger Stromdichte, bei dem dem Bauelement außer dem Strom, der sich durch Überschreiten der maximalen Spannungsfestigkeit einstellt, kein zusätzlicher Strom eingeprägt wird, ergibt sich ein Hauptmaximum des elektrischen Feldes in vertikaler Richtung des Halbleiterkörpers 100 an einer Position x0, die das untere Ende der Gräben 20 bezeichnet. Das elektrische Feld breitet sich hierbei nicht oder nur unwesentlich über das untere Ende der Gräben 20 hinaus in der Driftzone 12 aus. Strichpunktiert darge stellt ist in 2 der Dotierungsverlauf für ein herkömmliches Bauelement.
  • Bei einem Durchbruch mit hoher Stromdichte, bei dem dem Bauelement von Außen ein zusätzlicher Strom eingeprägt wird, der zu Potentialverschiebungen in dem Mesagebiet 122 führen kann, kann sich aufgrund der Sicherheitszone 121 eine Raumladungszone über das untere Ende der Gräben 20 hinaus in der Driftzone 12 ausbreiten. Ein Maximum des elektrischen Feldes liegt hier zwar im Bereich des pn-Übergangs zwischen der Bodyzone 13 und der Driftzone 12. Dieses Maximum ist jedoch geringer als bei einem Bauelement, bei dem keine solche Sicherheitszone vorhanden ist, bei dem sich die Gräben also annähernd bis an die Drainzone 11 erstrecken. In 2 ist als durchgezogene Linie außerdem der Verlauf der Dotierungskonzentration ND in der Driftzone abhängig vom Abstand x zu der Vorderseite aufgetragen. Die strichpunktierte Linie veranschaulicht den Dotierungsverlauf für ein herkömmliches Bauelement, bei dem keine Sicherheitszone vorhanden ist.
  • Bei einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Bauelements ist vorgesehen, die Gräben 20 beabstandet zu der Drainzone 11 anzuordnen, d. h. ebenfalls eine Sicherheitszone 121 zwischen den Gräben 20 und der Drainzone 11 vorzusehen, diesen Abstand d2 und die Dotierungskonzentrationen der Sicherheitszone 121 jedoch so aufeinander abzustimmen, dass ein Integral der Dotierungskonzentration in der Sicherheitszone 121 betrachtet über den gesamten Abstand d2 größer oder gleich dem 1,5-fachen der Durchbruchsladung des Halbleitermaterials der Driftzone ist. Diese Durchbruchsladung beträgt für Silizium zwischen 2·1012 cm–2 und 3·1012 cm–2 und ist wiederum von der Dotierungskonzentration abhängig. Es gilt also:
    Figure 00150001
  • X0 bezeichnet hierbei die Position des unteren Endes der Gräben 20, also den Beginn der Sicherheitszone, x1 bezeichnet die Position des Übergangs zwischen der Driftzone 12 und der Drainzone 11, also das Ende der Sicherheitszone 121, ND bezeichnet die Dotierungskonzentration in der Sicherheitszone 121 und QBR bezeichnet die Durchbruchsladung des für die Driftzone verwendeten Halbleitermaterials. Diese Durchbruchsladung QBR ist bekanntlich eine Funktion der Dotierungskonzentration, was nachfolgend kurz erläutert wird: Ein Avalanche-Durchbruch tritt in einem Halbleitermaterial dann auf, wenn die elektrische Feldstärke eines sich in dem Halbleitermaterial ausbreitenden elektrischen Feld einen kritischen Feldstärkewert EC übersteigt, der von der Dotierungskonzentration ND abhängig ist und für den (bei Silizium als Halbleitermaterial) gilt: E = 4010·ND 1/8 [V/cm] (3).
  • Unter Berücksichtigung dieses kritischen Feldstärkewerts lässt sich abhängig von der Dotierungskonzentration ND die sogenannte Durchbruchsladung DBR ermitteln, das ist die Dotierstoffladung, die bei einer gegebenen Dotierungskonzentration in einem elektrischen Feld ionisiert werden muss, damit ein Avalanche-Durchbruch einsetzt. Bei Silizium gilt für diese Durchbruchsladung QBR abhängig von der Dotierungskonzentration ND: QBR(ND) = 2,67·1010·ND 1/8 [cm–2] (4)
  • Das Integral der Dotierungskonzentration der Sicherheitszone 121 betrachtet über den gesamten Abstand d2 kann insbesondere größer sein als das 2-fache der Durchbruchsladung QBR oder das 2,5-fache der Durchbruchsladung QBR.
  • Bei Einhaltung der unter Gleichung (1) angegebenen Bedingungen kann der Abstand d2 zwischen den Gräben 20 und der Drainzone 11 auch kleiner sein als der gegenseitige Abstand d1 zweier Gräben. Die Dotierungskonzentration ND in der Sicherheitszone 121 kann hierbei größer, kleiner oder gleich der Dotierungskonzentration in dem Mesagebiet 122 sein. Die Dotierungskonzentration in der Sicherheitszone 121 kann insbesondere zwischen dem 0,01-fachen und dem 3-fachen der Dotierungskonzentration in dem Mesagebiet 122 betragen. Das zuvor erläuterte Konzept eines Bauelements mit einer eine Sicherheitszone aufweisenden Driftzone ist nicht auf Trenchtransistoren mit einer rückseitigen Drainzone beschränkt sondern ist bezugnehmend auf 3 beispielsweise auch bei sogenannten Drain-Up-Transistoren anwendbar. Bei einem solchen Bauelement ist die Drainzone 11 als vergrabene Halbleiterzone zwischen der Driftzone 12 und einer komplementär zu der Drainzone dotierten Halbleiterschicht, beispielsweise einem niedrig dotierten Halbleitersubstrat, angeordnet. Eine Drainelektrode ist bei diesem Bauelement an der Vorderseite 101 des Halbleiterkörpers 100 angeordnet und über eine hochdotierte Verbindungszone 17 desselben Leitungstyps wie die Drainzone 11 an die Drainzone 11 angeschlossen. Diese Verbindungszone 17 kann dabei beabstandet zu dem Zellenfeld mit den Transistorzellen angeordnet sein, was in 3 schematisch dargestellt ist.
  • 4 zeigt ein gegenüber dem Bauelement gemäß 1 abgewandeltes Bauelement, bei dem die einzelnen Gateelektrodenabschnitte 21 und die einzelnen Feldelektrodenabschnitte 22 nicht in gemeinsamen Gräben sondern in getrennten Gräben angeordnet sind, die in lateraler Richtung des Halbleiterkörpers beabstandet zueinander angeordnet sind. Die Gräben mit den Feldelektrodenabschnitten 22 können sich hierbei in vertikaler Richtung tiefer in den Halbleiterkörper hinein erstrecken, als die Gräben mit den Gateelektrodenabschnitten 21.
  • Die Erfindung ist außerdem auch im Zusammenhang mit planaren Transistorstrukturen einsetzbar. 5 zeigt einen Transistor mit einer solchen planaren Struktur, d. h. mit einer Ga teelektrode 21, die oberhalb der Vorderseite 101 des Halbleiterkörpers angeordnet ist. Die Driftzone 12 reicht bei diesem Bauelement unterhalb der Gateelektrode 21 bis an die Vorderseite 101 des Halbleiterkörpers. In leitendem Zustand bildet sich bei diesem Bauelement ein Inversionskanal in der Bodyzone 13 in lateraler Richtung entlang der Vorderseite 101 des Halbleiterkörpers aus.
  • Bezugnehmend auf 6 ist das zuvor erläuterte Konzept auch auf eine vertikale Leistungsdiode anwendbar. Eine solche Leistungsdiode unterscheidet sich von den zuvor erläuterten MOSFET strukturell im wesentlich dadurch, dass keine Sourcezone und keine Gateelektrode vorhanden sind. Eine sich an die Driftzone 12 anschließende, komplementär zu der Driftzone 12 dotierte Halbleiterzone 13 bildet hierbei eine Anodenzone bzw. erste Emitterzone, die durch eine Anodenelektrode 15 kontaktiert ist. An der der ersten Emitterzone 15 abgewandten Seite der Driftzone schließt sich bei diesem Bauelement eine Kathodenzone 11 an, die vom selben Leitungstyp wie die Driftzone 12, jedoch höher dotiert ist, und die durch eine Kathodenelektrode kontaktiert ist. Die Funktionsweise der in 6 dargestellten Diode unterscheidet im leitenden Zustand von der Funktion der zuvor erläuterten Transistoren, besitzt im Sperrfall jedoch das gleiche Verhalten, so dass hierzu auf die Ausführungen zu dem Bauelement gemäß 1 verwiesen wird.
  • Die in 6 dargestellte Diode, die eine n-dotierte Driftzone aufweist, leitet bei Anlegen einer negativen Spannung zwischen Anode A und Kathode K und sperrt bei Anlegen einer positiven Spannung zwischen Anode und Kathode. In diesem Fall bildet sich ausgehend von dem pn-Übergang zwischen der ersten Emitterzone 13 und der Driftzone 12 eine Raumladungszone aus. Wenigstens ein Teil der in dem Mesagebiet 122 angeordneten Dotierstoffladung wird hierbei durch die Feldelektrodenabschnitte 22 kompensiert, die in dem dargestellten Beispiel auf Anodenpotential liegen.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • - US 4941026 [0003]
    • - US 5637898 [0004]
    • - DE 10207309 A1 [0005]
    • - DE 102004052678 B3 [0006]

Claims (15)

  1. Halbleiterbauelement, das aufweist: einen Halbleiterkörper (100) mit einer ersten Seite (101) und einer zweiten Seite (102), eine Driftzone (12), eine komplementär zu der Driftzone (12) dotierte erste Halbleiterzone (13), die sich in Richtung der ersten Seite (101) an die Driftzone (12) anschließt und eine zweite Halbleiterzone (11) des gleichen Leitungstyps wie die Driftzone (12), die sich in Richtung der zweiten Seite (102) an die Driftzone (12) anschließt, wenigstens zwei in dem Halbleiterkörper (100) angeordnete Gräben (20), die sich ausgehend von der ersten Seite (101) in einer vertikalen Richtung bis in die Driftzone (12) in den Halbleiterkörper (100) hineinerstrecken und die in einer lateralen Richtung des Halbleiterkörpers (100) beabstandet zueinander angeordnet sind, eine Feldelektrode (22), die in den wenigstens zwei Gräben (20) benachbart zu der Driftzone angeordnet ist, wobei die wenigstens zwei Gräben (20) in der vertikalen Richtung beabstandet zu der zweiten Halbleiterzone (11) angeordnet sind und wobei ein Abstand zwischen den Gräben (20) und der zweiten Halbleiterzone größer ist als das 1,5-fache des gegenseitigen Abstandes der Gräben und wobei sich eine Dotierungskonzentration der Driftzone (12) in einem Abschnitt (121) zwischen den Gräben und der zweiten Halbleiterzone (11) um maximal 35% von einer minimalen Dotierungskonzentration in einem Abschnitt (122) zwischen den Gräben unterscheidet.
  2. Halbleiterbauelement nach Anspruch 1, bei dem sich die Dotierungskonzentration der Driftzone (12) in einem Abschnitt (121) zwischen den Gräben und der zweiten Halbleiterzone (11) um maximal 20% von einer minimalen Dotierungskonzentration in einem Abschnitt (122) zwischen den Gräben unterscheidet.
  3. Halbleiterbauelement, das aufweist: einen Halbleiterkörper (100) mit einer ersten Seite (101) und einer zweiten Seite (102), eine Driftzone (12), eine komplementär zu der Driftzone (12) dotierte erste Halbleiterzone (13), die sich in Richtung der ersten Seite (101) an die Driftzone 12) anschließt und eine zweite Halbleiterzone (11) des gleichen Leitungstyps wie die Driftzone (12), die sich in Richtung der zweiten Seite (102) an die Driftzone (12) anschließt, wenigstens zwei in dem Halbleiterkörper (100) angeordnete Gräben (20), die sich ausgehend von der ersten Seite (101) in einer vertikalen Richtung bis in die Driftzone (12) in den Halbleiterkörper (100) hineinerstrecken und die in einer lateralen Richtung des Halbleiterkörpers (100) beabstandet zueinander angeordnet sind, eine Feldelektrode (22), die in den wenigstens zwei Gräben (20) benachbart zu der Driftzone angeordnet ist, wobei ein Abstand zwischen den Gräben (20) und der zweiten Halbleiterzone (11) und eine Dotierungskonzentration der Driftzone (12) in dem Abschnitt (122) zwischen den Gräben (20) und der zweiten Halbleiterzone (11) so aufeinander abgestimmt sind, dass ein Integral der Dotierungskonzentration der Driftzone (12) in vertikaler Richtung des Halbleiterkörpers (100) zwischen den Gräben (20) und der zweiten Halbleiterzone größer oder gleich dem 1,5-fachen der Durchbruchsladung des Halbleitermaterials der Driftzone (12) ist.
  4. Halbleiterbauelement nach Anspruch 3, bei dem das Integral der Dotierstoffladung der Driftzone (12) größer oder gleich dem 2-fachen der Durchbruchsladung des Halbleitermaterials der Driftzone (12) ist.
  5. Halbleiterbauelement nach Anspruch 4, bei dem das Integral der Dotierstoffladung der Driftzone (12) größer oder gleich dem 2,5-fachen der Durchbruchsladung des Halbleitermaterials der Driftzone (12) ist.
  6. Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 3 bis 5, bei dem die Dotierungskonzentration in dem zwischen den Gräben (20) und der zweiten Halbleiterzone (11) angeordneten Abschnitt (121) der Driftzone (12) geringer ist als die Dotierungskonzentration in dem zwischen den Gräben (20) angeordneten Abschnitt (122) der Driftzone (12).
  7. Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 3 bis 5, bei dem die Dotierungskonzentration in dem zwischen den Gräben (20) und der zweiten Halbleiterzone (11) angeordneten Abschnitt (121) der Driftzone (12) wenigstens annäherungsweise der Dotierungskonzentration in dem zwischen den Gräben (20) angeordneten Abschnitt (122) der Driftzone (12) entspricht.
  8. Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 3 bis 5, bei dem die Dotierungskonzentration in dem zwischen den Gräben (20) und der zweiten Halbleiterzone (11) angeordneten Abschnitt der Driftzone (12) größer ist als die Dotierungskonzentration in dem zwischen den Gräben (20) angeordneten Abschnitt (122) der Driftzone (12).
  9. Halbleiterbauelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, das als Trenchtransistor realisiert ist, bei dem die erste Halbleiterzone (13) eine Bodyzone und die zweite Halbleiterzone (11) eine Drainzone bildet und das weiterhin aufweist: eine Sourcezone (14), die komplementär zu der Bodyzone (13) dotiert ist und die durch die Bodyzone (13) von der Driftzone (12) getrennt ist, eine benachbart zu der Bodyzone (13) angeordnete und durch eine Dielektrikumsschicht (23) gegenüber der Bodyzone (13) dielektrisch isolierte Gateelektrode (21).
  10. Halbleiterbauelement nach Anspruch 9, bei dem die Gateelektrode (21) und die Feldelektrode (22) in gemeinsamen Gräben (20) angeordnet sind.
  11. Halbleiterbauelement nach Anspruch 9 oder 10, bei dem die Drainzone (11) zwischen der Driftzone (12) und einer komplementär zu der Drainzone (11) dotierten Halbleiterschicht (16) angeordnet ist und das eine zwischen der ersten Seite (101) und der Drainzone (11) angeordnete Verbindungszone (17) des gleichen Leitungstyps wie die Drainzone (11) aufweist.
  12. Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 9 bis 11, bei dem die Feldelektrode (22) an die Gateelektrode (21) oder die Sourcezone (14) angeschlossen ist.
  13. Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 8, das als Leistungsdiode realisiert ist, bei dem die erste Halbleiterzone (13) eine erste Emitterzone und die zweite Halbleiterzone (11) eine zweite Emitterzone bildet.
  14. Halbleiterbauelement nach Anspruch 13, bei dem die Feldelektrode (22) an die erste Emitterzone (13) angeschlossen ist.
  15. Halbleiterbauelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem die Abmessungen und/oder die Dotierungskonzentration der Driftzone (12) so gewählt sind, dass bei sperrendem Bauelement nach Auftreten eines Spannungsdurchbruchs, ei ne Tiefe, über welche sich ein elektrisches Feld ausgehend von einem Halbleiterübergang zwischen der Driftzone (12) und der ersten Halbleiterzone (13) in Richtung der zweiten Halbleiterzone (11) erstreckt, von dem das Bauelement durchfließenden Strom abhängig ist, wobei diese Tiefe bei einem Strom, der dem Nennstrom entspricht 1,5 mal so groß ist wie bei einem Strom, der maximal einem Tausendstel des Nennstromes entspricht.
DE102007037858A 2007-08-10 2007-08-10 Halbleiterbauelement mit verbessertem dynamischen Verhalten Active DE102007037858B4 (de)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102007037858A DE102007037858B4 (de) 2007-08-10 2007-08-10 Halbleiterbauelement mit verbessertem dynamischen Verhalten
US12/186,034 US9202881B2 (en) 2007-08-10 2008-08-05 Semiconductor component with dynamic behavior
CN200810145650XA CN101364613B (zh) 2007-08-10 2008-08-07 具有改进的动态特性的半导体元件
US14/514,491 US9257512B2 (en) 2007-08-10 2014-10-15 Semiconductor component with dynamic behavior
US15/004,467 US9559167B2 (en) 2007-08-10 2016-01-22 Semiconductor component with dynamic behavior

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102007037858A DE102007037858B4 (de) 2007-08-10 2007-08-10 Halbleiterbauelement mit verbessertem dynamischen Verhalten

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE102007037858A1 true DE102007037858A1 (de) 2009-02-19
DE102007037858B4 DE102007037858B4 (de) 2012-04-19

Family

ID=40279352

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102007037858A Active DE102007037858B4 (de) 2007-08-10 2007-08-10 Halbleiterbauelement mit verbessertem dynamischen Verhalten

Country Status (3)

Country Link
US (3) US9202881B2 (de)
CN (1) CN101364613B (de)
DE (1) DE102007037858B4 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102014113115B4 (de) 2013-09-16 2020-08-06 Infineon Technologies Ag Halbleitervorrichtung und verfahren zu deren herstellung

Families Citing this family (40)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102007037858B4 (de) * 2007-08-10 2012-04-19 Infineon Technologies Ag Halbleiterbauelement mit verbessertem dynamischen Verhalten
US7800176B2 (en) * 2008-10-27 2010-09-21 Infineon Technologies Austria Ag Electronic circuit for controlling a power field effect transistor
US20100264486A1 (en) 2009-04-20 2010-10-21 Texas Instruments Incorporated Field plate trench mosfet transistor with graded dielectric liner thickness
DE102010039258B4 (de) * 2010-08-12 2018-03-15 Infineon Technologies Austria Ag Transistorbauelement mit reduziertem Kurzschlussstrom
US8680607B2 (en) * 2011-06-20 2014-03-25 Maxpower Semiconductor, Inc. Trench gated power device with multiple trench width and its fabrication process
EP2725623B1 (de) * 2011-09-08 2019-10-30 Fuji Electric Co., Ltd. Halbleiterbauelement
US9324829B2 (en) 2011-09-23 2016-04-26 Infineon Technologies Ag Method of forming a trench electrode device with wider and narrower regions
US10032878B2 (en) 2011-09-23 2018-07-24 Infineon Technologies Ag Semiconductor device with a semiconductor via and laterally connected electrode
US9184255B2 (en) * 2011-09-30 2015-11-10 Infineon Technologies Austria Ag Diode with controllable breakdown voltage
US10522675B2 (en) 2012-01-25 2019-12-31 Infineon Technologies Ag Integrated circuit including field effect transistor structures with gate and field electrodes and methods for manufacturing and operating an integrated circuit
EP2790209B1 (de) 2012-03-30 2019-09-25 Fuji Electric Co., Ltd. Herstellungsverfahren für halbleiterbauelement
US9559198B2 (en) 2013-08-27 2017-01-31 Nxp Usa, Inc. Semiconductor device and method of manufacture therefor
US9123801B2 (en) 2013-09-16 2015-09-01 Infineon Technologies Ag Semiconductor device, integrated circuit and method of manufacturing a semiconductor device
US9111766B2 (en) * 2013-09-24 2015-08-18 Infineon Technologies Austria Ag Transistor device with a field electrode
US20150118810A1 (en) * 2013-10-24 2015-04-30 Madhur Bobde Buried field ring field effect transistor (buf-fet) integrated with cells implanted with hole supply path
WO2015140806A1 (en) * 2014-03-20 2015-09-24 Skokie Swift Corporation Vertical field effect transistor having a disc shaped gate
US9666665B2 (en) * 2014-04-09 2017-05-30 Infineon Technologies Ag Semiconductor device with semiconductor mesa including a constriction
US9443973B2 (en) * 2014-11-26 2016-09-13 Infineon Technologies Austria Ag Semiconductor device with charge compensation region underneath gate trench
US9837526B2 (en) 2014-12-08 2017-12-05 Nxp Usa, Inc. Semiconductor device wtih an interconnecting semiconductor electrode between first and second semiconductor electrodes and method of manufacture therefor
US9443845B1 (en) 2015-02-23 2016-09-13 Freescale Semiconductor, Inc. Transistor body control circuit and an integrated circuit
US9472662B2 (en) * 2015-02-23 2016-10-18 Freescale Semiconductor, Inc. Bidirectional power transistor with shallow body trench
US9818827B2 (en) * 2015-04-08 2017-11-14 Infineon Technologies Austria Ag Field plate trench semiconductor device with planar gate
DE102015109545B4 (de) * 2015-06-15 2021-10-21 Infineon Technologies Ag Transistor mit Feldelektroden und verbessertem Lawinendurchbruchsverhalten
DE102015117469A1 (de) * 2015-10-14 2017-04-20 Infineon Technologies Austria Ag Verfahren zum herstellen einer halbleitervorrichtung mit grabengate durch verwenden einer screenoxidschicht
DE102016118543A1 (de) 2015-10-15 2017-04-20 Infineon Technologies Ag Halbleiterbauelemente, leistungshalbleiterbauelemente und verfahren zum bilden eines halbleiterbauelements
US10348295B2 (en) 2015-11-19 2019-07-09 Nxp Usa, Inc. Packaged unidirectional power transistor and control circuit therefore
DE102016113183B4 (de) * 2016-07-18 2021-02-11 Infineon Technologies Austria Ag Leistungshalbleitervorrichtung mit einer Feldelektrode und Schaltleistungsvorrichtung
US20180145171A1 (en) * 2016-11-23 2018-05-24 Microchip Technology Incorporated Field Effect Transistor (FET) or Other Semiconductor Device with Front-Side Source and Drain Contacts
US10439054B2 (en) * 2017-06-29 2019-10-08 Kabushiki Kaisha Toshiba Insulated gate bipolar transistor
CN107514833B (zh) * 2017-09-05 2023-05-23 北京冠洁超能新能源科技有限公司 一种半导体制冷片的连接结构
US10340372B1 (en) * 2017-12-20 2019-07-02 Semiconductor Components Industries, Llc Transistor device having a pillar structure
CN108376708B (zh) * 2018-02-13 2021-08-24 天津中科先进技术研究院有限公司 具有耐压结构的半导体器件及其制作方法
FR3086798B1 (fr) 2018-09-28 2022-12-09 St Microelectronics Tours Sas Structure de diode
JP7250473B2 (ja) * 2018-10-18 2023-04-03 三菱電機株式会社 半導体装置
CN110676333B (zh) * 2019-10-10 2021-05-11 中国电子科技集团公司第四十四研究所 一种单光子Si-APD探测器及其制造方法
DE102020120679A1 (de) * 2020-08-05 2022-02-10 Infineon Technologies Ag Eine vielzahl von gräben enthaltende halbleitervorrichtung
CN111739936B (zh) * 2020-08-07 2020-11-27 中芯集成电路制造(绍兴)有限公司 一种半导体器件及其形成方法
CN112242449B (zh) * 2020-10-19 2023-04-18 重庆邮电大学 一种基于SiC衬底沟槽型MPS二极管元胞结构
EP4092753A1 (de) * 2021-05-21 2022-11-23 Nexperia B.V. Trench-mosfet
CN116469911A (zh) * 2022-09-09 2023-07-21 苏州华太电子技术股份有限公司 一种igbt器件

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4941026A (en) 1986-12-05 1990-07-10 General Electric Company Semiconductor devices exhibiting minimum on-resistance
US5637898A (en) 1995-12-22 1997-06-10 North Carolina State University Vertical field effect transistors having improved breakdown voltage capability and low on-state resistance
US5998833A (en) * 1998-10-26 1999-12-07 North Carolina State University Power semiconductor devices having improved high frequency switching and breakdown characteristics
DE19925880A1 (de) * 1999-06-07 2000-12-21 Siemens Ag Avalanchefeste MOS-Transistorstruktur
EP1168455A2 (de) * 2000-06-30 2002-01-02 Kabushiki Kaisha Toshiba Leistungshalbleiter-Schaltelement
DE10207309A1 (de) 2002-02-21 2003-09-11 Infineon Technologies Ag MOS-Transistoreinrichtung
DE102004052678B3 (de) 2004-10-29 2006-06-14 Infineon Technologies Ag Leistungs- Trenchtransistor
DE102005009020A1 (de) * 2005-02-28 2006-08-31 Infineon Technologies Austria Ag Verfahren zur Erzeugung einer vergrabenen Halbleiterschicht
DE102005014743A1 (de) * 2005-03-31 2006-10-05 Infineon Technologies Austria Ag MOS-Feldplattentrench-Transistoreinrichtung
DE102006020870A1 (de) * 2006-05-04 2007-11-08 Infineon Technologies Ag Halbleiterbauelement mit erhöhter Avalanchedurchbruch-Festigkeit

Family Cites Families (33)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3019021B2 (ja) * 1997-03-31 2000-03-13 日本電気株式会社 半導体装置及びその製造方法
US8021976B2 (en) * 2002-10-15 2011-09-20 Megica Corporation Method of wire bonding over active area of a semiconductor circuit
JP3647676B2 (ja) * 1999-06-30 2005-05-18 株式会社東芝 半導体装置
JP2002164428A (ja) * 2000-11-29 2002-06-07 Hitachi Ltd 半導体装置およびその製造方法
US6870220B2 (en) * 2002-08-23 2005-03-22 Fairchild Semiconductor Corporation Method and apparatus for improved MOS gating to reduce miller capacitance and switching losses
JP3906076B2 (ja) * 2001-01-31 2007-04-18 株式会社東芝 半導体装置
DE60219300T2 (de) * 2001-04-28 2008-01-03 Koninklijke Philips Electronics N.V. Halbleiteranordnungen mit graben-gateelektrode und verfahren zu deren herstellung
US7202152B2 (en) * 2002-10-24 2007-04-10 Davies Robert B Semiconductor device with inductive component and method of making
US6674124B2 (en) * 2001-11-15 2004-01-06 General Semiconductor, Inc. Trench MOSFET having low gate charge
DE10214151B4 (de) * 2002-03-28 2007-04-05 Infineon Technologies Ag Halbleiterbauelement mit erhöhter Durchbruchspannung im Randbereich
US6566244B1 (en) * 2002-05-03 2003-05-20 Lsi Logic Corporation Process for improving mechanical strength of layers of low k dielectric material
JP2004022941A (ja) * 2002-06-19 2004-01-22 Toshiba Corp 半導体装置
US20060020068A1 (en) * 2004-07-07 2006-01-26 Edmund Elce Photosensitive compositions based on polycyclic polymers for low stress, high temperature films
DE10339455B3 (de) * 2003-08-27 2005-05-04 Infineon Technologies Ag Vertikales Halbleiterbauelement mit einer eine Feldelektrode aufweisenden Driftzone und Verfahren zur Herstellung einer solchen Driftzone
DE10339488B3 (de) * 2003-08-27 2005-04-14 Infineon Technologies Ag Laterales Halbleiterbauelement mit einer wenigstens eine Feldelektrode aufweisenden Driftzone
JP4401912B2 (ja) * 2003-10-17 2010-01-20 学校法人早稲田大学 半導体多層配線板の形成方法
DE10353387B4 (de) * 2003-11-14 2008-07-24 Infineon Technologies Ag Verfahren zur Herstellung einer Leistungstransistoranordnung und Leistungstransistoranordnung
US7400014B2 (en) * 2004-04-20 2008-07-15 International Rectifier Corporation ACCUFET with schottky source contact
DE102004029435B4 (de) * 2004-06-18 2017-02-16 Infineon Technologies Ag Feldplattentrenchtransistor
DE102005008020A1 (de) 2005-02-23 2006-08-31 Metallwarenfabrik Marktoberdorf Gmbh & Co. Kg Standrohr zur Verbindung eines Regenfallrohres mit einem Kanalanschlussrohr
DE102005009000B4 (de) * 2005-02-28 2009-04-02 Infineon Technologies Austria Ag Vertikales Halbleiterbauelement vom Grabenstrukturtyp und Herstellungsverfahren
JP2006344759A (ja) * 2005-06-08 2006-12-21 Sharp Corp トレンチ型ｍｏｓｆｅｔ及びその製造方法
JP2007042892A (ja) * 2005-08-03 2007-02-15 Sharp Corp トレンチ型ｍｉｓｆｅｔ
DE102005041108B3 (de) * 2005-08-30 2007-05-31 Infineon Technologies Ag Verfahren zur Herstellung eines Trench-Transistors und Trench-Transistor
DE102005041256B4 (de) * 2005-08-31 2007-12-20 Infineon Technologies Ag Trenchtransistor
DE102005041358B4 (de) * 2005-08-31 2012-01-19 Infineon Technologies Austria Ag Feldplatten-Trenchtransistor sowie Verfahren zu dessen Herstellung
DE102005043916B3 (de) * 2005-09-14 2006-12-21 Infineon Technologies Austria Ag Leistungshalbleiterbauelement mit einer Feldelektrode und Verfahren zu dessen Herstellung
DE102005045910B4 (de) * 2005-09-26 2010-11-11 Infineon Technologies Austria Ag Laterales SOI-Bauelement mit einem verringerten Einschaltwiderstand
DE102006025218B4 (de) * 2006-05-29 2009-02-19 Infineon Technologies Austria Ag Leistungshalbleiterbauelement mit Ladungskompensationsstruktur und Verfahren zur Herstellung desselben
DE102006036347B4 (de) * 2006-08-03 2012-01-12 Infineon Technologies Austria Ag Halbleiterbauelement mit einer platzsparenden Randstruktur
US20080188679A1 (en) * 2007-02-05 2008-08-07 Air Products And Chemicals, Inc. Method Of Purifying Organosilicon Compositions Used As Precursors In Chemical Vapor Desposition
US7615847B2 (en) * 2007-03-23 2009-11-10 Infineon Technologies Austria Ag Method for producing a semiconductor component
DE102007037858B4 (de) * 2007-08-10 2012-04-19 Infineon Technologies Ag Halbleiterbauelement mit verbessertem dynamischen Verhalten

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4941026A (en) 1986-12-05 1990-07-10 General Electric Company Semiconductor devices exhibiting minimum on-resistance
US5637898A (en) 1995-12-22 1997-06-10 North Carolina State University Vertical field effect transistors having improved breakdown voltage capability and low on-state resistance
US5998833A (en) * 1998-10-26 1999-12-07 North Carolina State University Power semiconductor devices having improved high frequency switching and breakdown characteristics
DE19925880A1 (de) * 1999-06-07 2000-12-21 Siemens Ag Avalanchefeste MOS-Transistorstruktur
EP1168455A2 (de) * 2000-06-30 2002-01-02 Kabushiki Kaisha Toshiba Leistungshalbleiter-Schaltelement
DE10207309A1 (de) 2002-02-21 2003-09-11 Infineon Technologies Ag MOS-Transistoreinrichtung
DE102004052678B3 (de) 2004-10-29 2006-06-14 Infineon Technologies Ag Leistungs- Trenchtransistor
DE102005009020A1 (de) * 2005-02-28 2006-08-31 Infineon Technologies Austria Ag Verfahren zur Erzeugung einer vergrabenen Halbleiterschicht
DE102005014743A1 (de) * 2005-03-31 2006-10-05 Infineon Technologies Austria Ag MOS-Feldplattentrench-Transistoreinrichtung
DE102006020870A1 (de) * 2006-05-04 2007-11-08 Infineon Technologies Ag Halbleiterbauelement mit erhöhter Avalanchedurchbruch-Festigkeit

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102014113115B4 (de) 2013-09-16 2020-08-06 Infineon Technologies Ag Halbleitervorrichtung und verfahren zu deren herstellung

Also Published As

Publication number Publication date
US9257512B2 (en) 2016-02-09
CN101364613A (zh) 2009-02-11
US9202881B2 (en) 2015-12-01
US9559167B2 (en) 2017-01-31
DE102007037858B4 (de) 2012-04-19
CN101364613B (zh) 2012-05-23
US20150028416A1 (en) 2015-01-29
US20090039419A1 (en) 2009-02-12
US20160141410A1 (en) 2016-05-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102007037858B4 (de) Halbleiterbauelement mit verbessertem dynamischen Verhalten
DE102007018631B4 (de) Halbleiterbauelement mit Kompensationszonen und Entladestrukturen für die Kompensationszonen
EP1114466B1 (de) Hochspannungs-halbleiterbauelement
DE19848828C2 (de) Halbleiterbauelement mit kleiner Durchlaßspannung und hoher Sperrfähigkeit
DE102008000660B4 (de) Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung
DE102006036347B4 (de) Halbleiterbauelement mit einer platzsparenden Randstruktur
DE102007030755B3 (de) Halbleiterbauelement mit einem einen Graben aufweisenden Randabschluss und Verfahren zur Herstellung eines Randabschlusses
DE112013007772B3 (de) Halbleitervorrichtung
DE19539541B4 (de) Lateraler Trench-MISFET und Verfahren zu seiner Herstellung
DE102005041838B3 (de) Halbleiterbauelement mit platzsparendem Randabschluss und Verfahren zur Herstellung eines solchen Bauelements
WO2005078802A2 (de) Hochsperrendes halbleiterbauelement mit driftstrecke
DE112009004595T5 (de) Halbleitervorrichtung
DE112012000755T5 (de) Siliciumcarbid-Halbleitervorrichtung und Verfahren zu deren Fertigung
DE10214151A1 (de) Halbleiterbauelement mit erhöhter Durchbruchspannung im Randbereich
DE102010039258A1 (de) Transistorbauelement mit reduziertem Kurzschlussstrom
DE102008023316A1 (de) Halbleitereinrichtung
DE102009029692A1 (de) Robustes Leistungshalbleiterbauelement
DE102015204636A1 (de) Halbleitervorrichtung und Verfahren zu ihrer Herstellung
DE112013002352T5 (de) Halbleitervorrichtung
DE112011103230T5 (de) Non-Punch-Through-Bipolarleistungshalbleiterbauelement
DE102017127848A1 (de) Siliziumcarbid-Halbleiterbauelement mit Randabschlussstruktur
DE112013004146T5 (de) Halbleitervorrichtung
DE102012224291A1 (de) Halbleitervorrichtung mit lateralem bipolarem Transistor und isoliertem Gate
DE102014107833A1 (de) Halbleiterbauelement mit selbstladenden Feldelektroden
DE112018007354T5 (de) Siliciumcarbid-halbleitereinheit und herstellungsverfahren für dieselbe

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
R018 Grant decision by examination section/examining division
R020 Patent grant now final
R082 Change of representative

Representative=s name: ,

R020 Patent grant now final

Effective date: 20120720