DE102009029643B4 - MOS-Transistor mit erhöhter Gate-Drain-Kapazität und Verfahren zur Herstellung - Google Patents

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Abstract

MOS-Transistor, der aufweist: eine Driftzone (11) eines ersten Leitungstyps; wenigstens eine Transistorzelle mit einer Bodyzone (12), einer Sourcezone (13), die durch die Bodyzone (12) von der Driftzone (11) getrennt ist, und einer Gateelektrode (21), die benachbart zu der Bodyzone (12) angeordnet ist und die durch ein Gatedielektrikum (22) gegenüber der Bodyzone (12) dielektrisch isoliert ist; wenigstens eine in der Driftzone (11) angeordnete Kompensationszone (14) eines zweiten Leitungstyps; wenigstens eine Rückwirkungselektrode (31), die beabstandet zu der Bodyzone (12) angeordnet ist, die durch ein Rückwirkungsdielektrikum (32) dielektrisch gegenüber der Driftzone (11) isoliert ist und die elektrisch leitend an die Gateelektrode (21) angeschlossen ist, wobei die Kompensationszone einen ersten Kompensationszonenabschnitt (14') und einen zweiten Kompensationszonenabschnitt (14) aufweist, wobei der erste Kompensationszonenabschnitt (14') höher als der zweite Kompensationszonenabschnitt (14) dotiert ist und näher an der Rückwirkungselektrode (31) angeordnet ist als der zweite Kompensationszonenabschnitt (14).

Description

  • Die Erfindung betrifft einen MOS-Transistor.
  • Zum Schalten elektrischer Lasten können MOS-Transistoren, wie z. B. MOSFET oder IGBT, als elektronische Schalter eingesetzt werden. Solche MOS-Transistoren, die zum Schalten elektrischer Lasten geeignet sind, werden auch als Leistungs-MOS-Transistoren bezeichnet. Ein Ziel bei der Entwicklung dieser MOS-Transistoren ist es, bei einer gegebenen Spannungsfestigkeit einen möglichst geringen flächenspezifischen Einschaltwiderstand (RON·A) zu erreichen. Dieser flächenspezifische Einschaltwiderstand ist das Produkt aus dem ohmschen Widerstand (RON) des Transistors in eingeschaltetem Zustand und der zur Realisierung des Transistors benötigten Chipfläche (A).
  • Leistungstransistoren besitzen eine Driftzone, in der sich bei sperrendem Bauelement und anliegender Sperrspannung eine Raumladungszone bzw. Sperrschichtzone ausbreiten kann und die auf diese Weise die anliegende Sperrspannung aufnimmt. Bei sogenannten Kompensationsbauelementen ist in dieser Driftzone eine komplementär dotierte Kompensationszone vorhanden, wobei sich bei sperrendem Bauelement die Driftzone und die Kompensationszone gegenseitig an Ladungsträgern ausräumen. Das Vorsehen einer solchen Kompensationszone erlaubt bei gleicher Spannungsfestigkeit eine höhere Dotierung der Driftzone. Bezogen auf den spezifischen Einschaltwiderstand bedeutet dies, dass bei gleichbleibender Chipfläche (A) der Einschaltwiderstand (RON) reduziert werden kann oder dass bei einem gleichbleibenden Einschaltwiderstand die Chipfläche reduziert werden kann.
  • Mit Verkleinerung der Chipfläche und der damit verbundenen Verkleinerung der im Bauelement enthaltenen Kapazitäten ändert sich das Schaltverhalten des Transistors dahingehend, dass der Transistor schneller schaltet, dass er also bei Anlegen geeigneter Ansteuersignale an eine Gateelektrode schneller vom leitenden in den sperrenden Zustand oder vom sperrenden in den leitenden Zustand wechselt. Ein schnelles Schalten ist gleichbedeutend mit steilen Flanken einer über dem Transistor oder der geschalteten Last anliegenden Spannung oder eines den Transistor und die Last durchfließenden Stromes. Sowohl steile Spannungsflanken als auch steile Stromflanken können im Hinblick auf elektromagnetische Störstrahlungen kritisch sein. Darüber hinaus können steile Stromflanken in parasitären Induktivitäten zu hohen Spannungsspitzen führen, und steile Spannungsflanken können in Verbindung mit parasitären Kapazitäten zu unerwünschten Oszillationen führen.
  • Die US 2008 135930 A1 beschreibt einen vertikalen MOS-Transistor mit einer Feldelektrode, die an eine Gateelektrode angeschlossen ist und die durch ein Dielektrikum gegenüber einer Driftzone isoliert ist. Eine Kompensationszone, die komplementär zu der Driftzone dotiert ist, grenzt an die Driftzone an.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen MOS-Transistor, bei dem die zuvor genannten Nachteile nicht auftreten, und ein Verfahren zur Herstellung eines solchen MOS-Transistors zur Verfügung zu stellen.
  • Diese Aufgabe wird durch einen MOS-Transistor nach Anspruch 1 und durch ein Verfahren nach Anspruch 15 gelöst.
  • Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft einen MOS-Transistor, der aufweist: eine Driftzone eines ersten Leitungstyps; wenigstens eine Transistorzelle mit einer Bodyzone, einer Sourcezone, die durch die Bodyzone von der Driftzone getrennt ist, und einer Gateelektrode, die benachbart zu der Bodyzone angeordnet ist und die durch ein Gatedielektrikum gegenüber der Bodyzone dielektrisch isoliert ist; wenigstens eine in der Driftzone angeordnete Kompensationszone des ersten Leitungstyps; wenigstens eine Rückwirkungselektrode, die beabstandet zu der Bodyzone angeordnet ist, die durch ein Rückwirkungsdielektrikum dielektrisch gegenüber der Driftzone isoliert ist und die elektrisch leitend an die Gateelektrode angeschlossen ist.
  • Ein weiterer Aspekt betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines MOS-Transistors mit einer in einem Graben angeordneten Rückwirkungselektrode. Das Herstellen der Rückwirkungselektrode umfasst: Bereitstellen eines Halbleiterkörpers, der eine erste Seite, einen Transistorzellenfeldbereich und einen Randbereich aufweist; Herstellen eines Grabens, der sich ausgehend von der ersten Seite in den Halbleiterkörper hinein erstreckt; Herstellen einer Oxidschicht auf der ersten Seite und in dem Graben durch thermische Oxidation; Entfernen der Oxidschicht aus dem Graben und von der ersten Seite im Transistorzellenfeldbereich und Beibehalten der Oxidschicht im Randbereich; Herstellen einer Dielektrikumsschicht auf der ersten Seite und in dem Graben; und Herstellen einer Elektrodenschicht auf der Dielektrikumsschicht.
  • Verschiedene Beispiele werden nachfolgend unter Bezugnahme auf Figuren erläutert. Die Figuren sind dabei nicht notwendigerweise maßstabsgerecht, der Schwerpunkt liegt vielmehr auf der Erläuterung des Grundprinzips. In den Figuren sind dabei lediglich die zum Verständnis dieses Grundprinzips notwendigen Teile bzw. Bauelementzonen dargestellt. In den Figuren bezeichnen, sofern nicht anders angegeben, gleiche Bezugszeichen gleiche Teile mit gleicher Bedeutung.
  • 1 veranschaulicht anhand eines vertikalen Querschnitts durch einen Halbleiterkörper ein erstes Beispiel eines MOS-Transistors, der eine Driftzone, eine in der Driftzone angeordnete Transistorzelle, eine in der Driftzone angeordnete Kompensationszone, sowie eine in der Driftzone angeordnete Rückwirkungselektrode aufweist.
  • 2 zeigt ein elektrisches Ersatzschaltbild des MOS-Transistors.
  • 3 veranschaulicht ein Beispiel einer gegenüber dem Beispiel in 1 abgewandelten Kompensationszone.
  • 4 zeigt ein Beispiel eines MOS-Transistors, bei dem im Bereich der Rückwirkungselektrode eine effektive Dotierungskonzentration der Driftzone lokal abgesenkt ist.
  • 5 zeigt ein Beispiel eines MOS-Transistors, bei dem die Kompensationszone im Bereich der Rückwirkungselektrode einen hoher dotierten Abschnitt aufweist.
  • 6 zeigt ein Beispiel eines MOS-Transistors, bei dem die Driftzone hoher dotierte und niedriger dotierte Abschnitte aufweist, und bei dem die Rückwirkungselektrode in Verlängerung eines hoher dotierten Abschnitts angeordnet ist.
  • 7 veranschaulicht anhand eines horizontalen Querschnitts durch einen Halbleiterkörper ein Beispiel eines MOS-Transistors, der streifenförmige Transistorzellen aufweist.
  • 8 veranschaulicht anhand eines horizontalen Querschnitts durch einen Halbleiterkörper ein weiteres Beispiel eines MOS-Transistors, der streifenförmige Transistorszellen aufweist.
  • 9 veranschaulicht ein weiteres Beispiel eines MOS-Transistors mit streifenförmigen Transistorzellen.
  • 10 veranschaulicht ein Beispiel eines MOS-Transistors mit rechteckförmigen Transistorzellen und rechteckförmigen Rückwirkungselektroden.
  • 11 veranschaulicht ein Beispiel eines MOS-Transistors mit rechteckförmigen Transistorzellen und streifenförmigen Rückwirkungselektroden.
  • 12 veranschaulicht ein Beispiel eines Randbereichs eines MOS-Transistors.
  • 13 veranschaulicht ein Verfahren zur Herstellung von Gräben für Rückwirkungselektroden.
  • 1 zeigt ein Beispiel eines MOS-Transistors. Dieser MOS-Transistor umfasst einen Halbleiterkörper 100 mit einer ersten Seite 101, die nachfolgend als Vorderseite bezeichnet wird, und einer der ersten Seite 101 abgewandten Seite 102, die nachfolgend als Rückseite bezeichnet wird. 1 zeigt einen vertikalen Querschnitt durch diesen Halbleiterkörper 100, also einen Querschnitt in einer Schnittebene, die senkrecht zu der Vorder- und Rückseite 101, 102 verläuft.
  • Der Transistor weist eine in dem Halbleiterkörper 100 angeordnete Driftzone 11 eines ersten Leistungstyps und wenigstens eine Transistorzelle auf. Diese Transistorzelle umfasst eine Bodyzone 12, eine in der Bodyzone 12 angeordnete Sourcezone 13, die durch die Bodyzone 12 von der Driftzone 11 getrennt ist. Die Bodyzone 12 ist beispielsweise von einem zu dem ersten Leistungstyp der Driftzone 11 komplementären zweiten Leitungstyp, während die Sourcezone 13 beispielsweise vom ersten Leistungstyp ist. Der MOS-Transistor ist in diesem Fall ein selbstsperrender MOS-Transistor. Die Transistorzelle umfasst außerdem eine Gateelektrode 21, die benachbart zu der Bodyzone 12 angeordnet ist und die durch ein Gate-Dielektrikum 22 dielektrisch gegenüber der Bodyzone 12 isoliert ist. Diese Gateelektrode 21 dient zur Steuerung eines leitenden Kanals – der bei einem selbstsperrenden Transistor ein Inversionskanal ist – in der der Bodyzone 12 zwischen der Sourcezone 13 und der Driftzone 11. Die Gateelektrode 21 erstreckt sich hierzu benachbart zu der Bodyzone 12 von der Sourcezone 13 bis an einen Abschnitt der Driftzone 11.
  • Die Gateelektrode 21 ist in dem dargestellten Beispiel als planare Gateelektrode 21 ausgebildet, die oberhalb der Vorderseite 101 des Halbleiterkörpers 100 angeordnet ist. Eine Transistorzelle mit einer solchen planaren Gateelektrode wird auch als planare Transistorzelle bezeichnet. In nicht naher dargestellter Weise besteht selbstverständlich auch die Möglichkeit, die Gateelektrode mit einer anderen Geometrie zu realisieren, z. B. als Trenchelektrode, d. h. als eine in einem Graben angeordnete Gateelektrode, die sich in vertikaler Richtung durch die Sourcezone 13 und die Bodyzone 12 bis in die Driftzone 11 erstreckt.
  • Die Sourcezone 13 der Transistorzelle ist durch eine Sourceelektrode 41 kontaktiert, die in dem dargestellten Beispiel auch die Bodyzone 12 kontaktiert und die damit die Sourcezone 13 und die Bodyzone 12 kurzschließt. Diese Sourceelektrode 41 bildet einen Sourceanschluss S des Transistors. Die Gateelektrode 21 bildet einen Gateanschluss G des Transistors und die Drainzone 15 ist an einen Drainanschluss D angeschlossen. Dieser Drainanschluss D kann eine auf die Drainzone 15 aufgebrachte Metallisierung 42 umfassen, die in 1 gestrichelt dargestellt ist. Der MOS-Transistor kann eine Vielzahl gleichartiger Transistorzellen aufweisen. Diese Transistorzellen sind parallel geschaltet, indem deren Sourcezonen 13 gemeinsam an den Sourceanschluss S angeschlossen sind und indem deren Gateelektroden 21 gemeinsam an den Gateanschluss G angeschlossen sind. Die Driftzone 11 und die Drainzone 15 ist dabei allen Transistorzellen gemeinsam.
  • In der Driftzone 11 ist außerdem wenigstens eine komplementär zu der Driftzone 11 dotierte Kompensationszone 14 vorgesehen. Diese Kompensationszone ist in dem dargestellten Beispiel an die Bodyzone 12 angeschlossen, kann jedoch auch getrennt bzw. beabstandet zu der Bodyzone 12 angeordnet sein. Die komplementär zu der Driftzone 11 dotierte Kompensationszone 14 kann sich – wie dargestellt – in vertikaler Richtung des Halbleiterkorpers 100 erstrecken und kann dabei beabstandet zu der Drainzone 15 innerhalb der Driftzone 11 enden, kann sich – wie gestrichelt dargestellt ist – jedoch auch bis an die Drainzone 15 erstrecken. Dotierungskonzentrationen der Driftzone 11 und der Kompensationszonen 14 sind insbesondere so aufeinander abgestimmt, dass sich diese Zonen 11, 14 bei sperrendem Bauelement vollständig gegenseitig an Ladungsträgern ausräumen.
  • Der Transistor weist außerdem eine Rückwirkungselektrode 31 auf, die in der Driftzone 11 angeordnet ist und die durch ein Rückwirkungsdielektrikum 32 dielektrisch gegenüber der Driftzone 11 isoliert ist. Diese Rückwirkungselektrode 31 ist in dem dargestellten Beispiel in einem Graben angeordnet, der sich ausgehend von der Vorderseite 101 in vertikaler Richtung in den Halbleiterkörper 100 hineinerstreckt. Die Ruckwirkungselektrode 31 ist hierbei in einem Abschnitt der Driftzone 11 angeordnet, der sich bis an die Vorderseite 101 erstreckt. Die Rückwirkungselektrode 31 ist elektrisch leitend an die Gateelektrode 21 angeschlossen. Die Rückwirkungselektrode 31 und die Gateelektrode 21 konnen dabei – wie in 1 dargestellt – einstückig als gemeinsame Elektrode realisiert sein. Eine elektrisch leitende Verbindung zwischen der Rückwirkungselektrode 31 und der Gateelektrode 21 kann selbstverstandlich auch auf beliebige andere Weise realisiert sein. Im zuerst genannten Fall kann die Rückwirkungselektrode 31 durch dieselben Verfahrensschritte, durch die die Gateelektrode 21 hergestellt wird, hergestellt werden. Die Gateelektrode 21 und die Rückwirkungselektrode 31 bestehen beispielsweise aus einem dotierten polykristallinen Halbleitermaterial, wie z. B. Polysilizium. Der Halbleiterkörper 100 besteht beispielsweise aus Silizium.
  • Die Rückwirkungselektrode 31 und das die Rückwirkungselektrode 31 umgebende Rückwirkungsdielektrikum 32 können in einer lateralen Richtung des Halbleiterkörpers beabstandet zu der Bodyzone 12 angeordnet sein. In diesem Fall ist zwischen der Bodyzone 12 und dem Rückwirkungsdielektrikum 32 ein Abschnitt der Driftzone 11 vorhanden. Die Bodyzone kann in lateraler Richtung jedoch auch bis an das Rückwirkungsdielektrikum reichen, was für eine Transistorzelle im linken Teil der Figur gestrichelt dargestellt ist. In diesem Fall erstreckt sich der leitende Kanal (Inversionskanal) bei leitend angesteuertem Bauelement von der Sourcezone 13 entlang des Gatedielektrikums 22 und des Rückwirkungsdielektrikums 32 bis in die Driftzone. Eine Einsatzspannung des Bauelements wird auch in diesem Fall am sourceseitigen Ende dieses Kanals, also in dem Bereich, in dem die Gateelektrode 21 angeordnet ist, definiert.
  • An einer der Transistorzelle abgewandten Seite der Driftzone 11 schließt sich eine Drainzone 15 an die Driftzone 11 an. Diese Drainzone 15 ist bei einem als MOSFET ausgebildeten Transistor vom gleichen Leitungstyp wie die Driftzone 11, jedoch höher dotiert, und ist bei einem als IGBT ausgebildeten MOS-Transistor komplementär zu der Driftzone 11 dotiert. Bei einem IGBT kann zwischen der Drainzone 15 und der Driftzone 11 eine Feldstoppzone (nicht dargestellt) vorhanden sein, die vom gleichen Leitungstyp wie die Driftzone 11 ist, die jedoch höher dotiert ist. Diese Feldstoppzone kann sich unmittelbar an die Drainzone 15 anschließen, kann jedoch auch beabstandet zu der Drainzone 15 angeordnet sein.
  • Bei einem n-leitenden MOSFET sind die Driftzone 11 und die Sourcezone 13 n-dotiert, während die Bodyzone 12 und die Kompensationszone 14 p-dotiert sind. Bei einem p-leitenden MOSFET sind diese Bauelementzonen in entsprechender Weise komplementär dotiert. Die Dotierungskonzentration der Driftzone 11 liegt beispielsweise im Bereich zwischen 1012 cm–3 und 1017 cm–3, die Dotierungskonzentration der Bodyzone 12 liegt beispielsweise im Bereich zwischen 1016 cm–3 und 1018 cm–3, die Dotierungskonzentration der Sourcezone 13 liegt beispielsweise im Bereich zwischen 1018 cm–3 und 1020 cm–3, und die Dotierungskonzentration der Drainzone 15 liegt beispielsweise im Bereich zwischen 1017 cm–3 und 1020 cm–3.
  • Das in 1 dargestellte Bauelement ist als vertikales Bauelement realisiert, d. h. eine Hauptstromflussrichtung dieses Bauelements verläuft in vertikaler Richtung des Halbleiterkörpers. In diesem Zusammenhang sei angemerkt, dass sich die Drainzone 15 nicht notwendigerweise an die Rückseite 102 des Halbleiterkörpers 100 anschließen muss. Es besteht in nicht naher dargestellter Weise auch die Möglichkeit, die Drainzone 15 als vergrabene Schicht innerhalb des Halbleiterkörpers zu realisieren und diese Drainzone über die Vorderseite 101 zu kontaktieren, indem am Rand eines die Transistorzelle enthaltenen Zellenfeldes eine dotierte Anschlusszone von der Vorderseite 101 bis an die vergrabene Drainzone geführt ist.
  • Das Rückwirkungsdielektrikum 32 kann – wie dargestellt – mit dem Gatedielektrikum 22 eine zusammenhängende Dielektrikumsschicht bilden, das Rückwirkungsdielektrikum 32 und das Gatedielektrikum können hinsichtlich der Materialzusammensetzung und der Dicke also identisch sein. Das Rückwirkungsdielektrikum 32 kann in diesem Fall durch dieselben Verfahrensschritte hergestellt werden, durch die das Gatedielektrikum 22 hergestellt wird.
  • 2 zeigt das elektrische Ersatzschaltbild des in 1 dargestellten MOS-Transistors. Zu Zwecken der Erläuterung sei angenommen, dass dieser MOS-Transistor ein selbstsperrender n-leitender MOSFET ist. Die nachfolgenden Erlauterungen gelten in entsprechender Weise jedoch auch für andere MOS-Transistoren. Das Ersatzschaltbild zeigt neben dem eigentlichen Transistor M auch dessen Gate-Source-Kapazität Cgs, die zwischen dem Gateanschluss G und dem Sourceanschluss S vorhanden ist, dessen Gate-Drain-Kapazität Cgd, die auch als Rückwirkungskapazität bezeichnet wird und die zwischen dem Gateanschluss G und dem Drainanschluss D vorhanden ist, sowie dessen Drain-Source-Kapazität Cds,, die zwischen dem Drainanschluss D und dem Sourceanschluss S vorhanden ist. Das Schaltverhalten des MOS-Transistors ist abhängig von diesen Kapazitaten Cgs, Cgd, Cds. Bei dem in 1 dargestellten Bauelement ist die Rückwirkungskapazität Cgd durch Vorsehen der Rückwirkungselektrode 31 gezielt vergrößert. Denn die an die Gateelektrode 21 angeschlossene Rückwirkungselektrode 31 bildet zusammen mit dem Rückwirkungsdielektrikum 32 und der Driftzone 11 eine Kapazitat zwischen dem Gateanschluss G und dem Drainanschluss D des Bauelements. Mit Änderung der Gate-Drain-Kapazität ändert sich auch die sogenannte Ausgangskapazität Coss des Bauelements, die der Summe aus der Gate-Drain-Kapazität Cgd und der Drain-Source-Kapazität entspricht. Die Gate-Source-Kapazität Cgs ist durch die Rückwirkungselektrode nicht beeinflusst. Die Gate-Source-Kapazität Cgs und die Drain-Source-Kapazität Cds werden im Weiteren nicht näher betrachtet und sind daher in 2 gestrichelt dargestellt.
  • Durch Vergrößern der Rückwirkungselektrode Cgd lasst sich bei sonst gleichen Bauelementeigenschaften, d. h. bei gleichen Dotierungsverhältnissen, bei einer gleichen Anzahl von Transistorzellen, bei einer gleichen Gate-Source-Kapazität Cgs, bei einer gleichen Ausgangskapazität Coss, usw., die Schaltgeschwindigkeit des MOS-Transistors verlangsamen. Diese Rückwirkungskapazität Cgd muss bei jedem Schaltvorgang des Transistors, also bei jedem Ubergang vom leitenden in den sperrenden Zustand und vom sperrenden in den leitenden Zustand umgeladen werden. Bei einem gegebenen auf die Gateelektrode G bei leitender Ansteuerung fließenden Ladestrom und bei einem gegebenen von der Gateelektrode G bei sperrenden Ansteuerung fließenden Entladestrom dauert dieser Umladevorgang umso länger, je größer die Gate-Drain-Kapazitat Cgd ist.
  • Die Rückwirkungskapazität Cgd des MOS-Transistors kann uber die Anzahl der vorgesehenen Rückwirkungselektroden 31, sowie über deren Abmessungen in horizontaler und vertikaler Richtung gezielt eingestellt werden. Im Ubrigen verhält sich das Bauelement wie ein herkömmlicher MOS-Transistor und leitet, wenn an der Gateelektrode G ein elektrisches Potenzial anliegt, das geeignet ist, einen leitenden Kanal in der Bodyzone 12 zwischen der Sourcezone 13 und der Driftzone 11 auszubilden und das sperrt, wenn kein solches zur Ausbildung eines leitenden Kanals geeignetes elektrisches Potenzial an der Gateelektrode 21 anliegt.
  • Die Kompensationszone 14 ist in 1 schematisch als Säule dargestellt, die sich in vertikaler Richtung des Halbleiterkörpers 100 erstreckt. Es sei angemerkt, dass diese Kompensationszone 14 nicht notwendigerweise die Geometrie einer geraden Säule besitzen muss und dass ein pn-Ubergang zwischen dieser Kompensationszone 14 und der umgebenden Driftzone 11 eine beliebige Geometrie haben kann. 3 zeigt ein Beispiel einer Kompensationszone 14 bei der ein pn-Übergang zwischen der Kompensationszone 14 und der Driftzone 11 keine ebene Fläche bildet. Die in 3 dargestellte Kompensationszone 14 kann beispielsweise durch mehrere aufeinanderfolgende Implantations- und/oder Diffusionsschritte bei einer epitaktischen Herstellung der Driftzone 11 erfolgen.
  • Bei sperrendem Bauelement, also dann wenn eine Spannung zwischen dem Drainanschluss D und dem Sourceanschluss S anliegt, wenn jedoch kein zur Ausbildung eines leitenden Kanals in der Bodyzone 12 geeignetes elektrisches Potenzial an der Gateelektrode G anliegt, breitet sich ausgehend von den pn-Übergängen zwischen der Bodyzone 12 und Kompensationszone 14 einerseits und der Driftzone 11 andererseits eine Raumladungszone aus. Ein mit dieser Raumladungszone einhergehendes elektrisches Feld kann Feldspitzen im Bereich der Rückwirkungselektrode 31 bzw. des Rückwirkungsdielektrikums 32 aufweisen, sofern keine zusätzlichen Maßnahmen getroffen werden.
  • Ein solche Feldüberhöhung kann dadurch entstehen, dass die Rückwirkungselektrode 31 bei sperrendem Bauelement auf einem niedrigeren elektrischen Potential liegt als umliegende Bereiche der Driftzone 11, so dass sich auch ausgehend von dem Rückwirkungsdielektrikum 32 eine Raumladungszone in der Driftzone 11 ausbreitet. Um solche Felderhöhungen bzw. Feldspitzen im Bereich der Rückwirkungselektrode 31 zu vermeiden, ist bei einem Beispiel vorgesehen, den Kompensationsgrad in einem Bereich des Halbleiterkörpers, in dem die Rückwirkungselektrode 31 angeordnet ist, lokal zu verandern, und zwar zugunsten von Ladungstragern des Leitungstyps der Bodyzone 12 bzw. der Kompensationszone 14. Der Kompensationsgrad des Bauelements in dem Bereich, in den die Rückwirkungselektrode 31 angeordnet ist, ist abhängig von einem Verhältnis der Dotierstoffladungen in dem Bereich, der Driftzone 11, in dem die Rückwirkungselektrode 31 angeordnet ist und den Dotierstoffladungen in solchen Bereichen der Bodyzone 12 und der Kompensationszone 14, die sich in lateraler Richtung an diesen Abschnitt der Driftzone 11 anschließen.
  • Bezugnehmend auf 4 ist bei einem Beispiel vorgesehen, die Driftzone 11 in einem Abschnitt 11', in dem die Rückwirkungselektrode 31 angeordnet ist, niedriger zu dotieren, als in übrigen Bereichen der Driftzone 11. Eine solche lokale Absenkung der Dotierungskonzentration der Driftzone 11 kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass wahrend des Herstellungsverfahrens des Halbleiterbauelements in den Abschnitt 11' der Driftzone Dotierstoffatome eines zu dem Leitungstyp der Driftzone 11 komplementären Leitungstyps implantiert und/oder eindiffundiert werden, woraus eine Reduktion der effektiven Dotierungskonzentration in diesem Abschnitt 11' der Driftzone 11 resultiert. Für die weitere Erläuterung sei ein Abschnitt 103 des Halbleiterkörpers 100 betrachtet, der den Abschnitt der Driftzone 11, in dem die Rückwirkungselektrode 31 angeordnet ist, sowie in lateraler Richtung an diesen Abschnitt angrenzende Abschnitte der Bodyzone 12 und der Kompensationszone 14 umfasst. Der Kompensationsgrad für diesen Abschnitt 103 des Halbleiterkörpers ist definiert als k = D – A / D (1).
  • D bezeichnet hierbei die Anzahl der Dotierstoffatome des ersten Leitungstyps, d. h. des Leitungstyps der Driftzone 11 in diesem Abschnitt 103 des Halbleiterkörpers, und A bezeichnet die Anzahl der Dotierstoffatome des zweiten Leitungstyps, also des Leitungstyps der Bodyzone 12 und der Kompensationszone 14, in diesem Abschnitt 103 des Halbleiterkörpers 100. Eine lokale Verschiebung des Kompensationsgrades zugunsten von Dotierstoffatomen des zweiten Leitungstyps bedeutet, dass in diesem Abschnitt 103 mehr Dotierstoffatome des zweiten Leitungstyps vorhanden sind, als in einem Vergleichsabschnitt 104. Dieser Vergleichsabschnitt 104 ist hinsichtlich seiner Abmessungen und hinsichtlich der Abmessungen der darin enthaltenen Abschnitte der Bodyzone 12, der Kompensationszone 14 und der Driftzone 11 identisch zu dem Abschnitt 103, unterscheidet sich jedoch dadurch, dass in diesem Abschnitt 104 keine Rückwirkungselektrode 31 vorhanden ist. In diesem Vergleichsabschnitt 104 ist entsprechend kein Abschnitt 11' der Driftzone 11 vorhanden, in dem die Dotierungskonzentration lokal abgesenkt ist.
  • 5 veranschaulicht ein weiteres Beispiel zur lokalen Anderung des Kompensationsgrads. Bei diesem Beispiel ist vorgesehen, die Kompensationszone 14 in solchen Bereichen, die sich an einen Driftzonenabschnitt anschließen, in dem die Ruckwirkungselektrode 31 angeordnet ist, abschnittsweise höher zu dotieren. Das Bezugszeichen 14' bezeichnet in 5 einen solchen höher dotierten Abschnitt der Kompensationszone, der höher dotiert ist als übrige Abschnitte der Kompensationszone 14. In dem dargestellten Beispiel schließt sich dieser hoher dotierte Abschnitt 14' der Kompensationszone unmittelbar an die Bodyzone 12 an, kann jedoch auch bis in die Bodyzone 12 hineinreichen (nicht dargestellt)
  • Bezugnehmend auf 6A weist die Driftzone 11 bei einem weiteren Beispiel des MOS-Transistors dotierte Driftzonenabschnitte 16 auf, die vom gleichen Leitungstyp wie ubrige Abschnitte der Driftzone 11 sind, die jedoch höher dotiert sind. Diese hoher dotierten Driftzonenabschnitte 16 verlaufen wenigstens abschnittsweise parallel zu den Kompensationszonen 14 und können in lateraler Richtung beabstandet zu den Kompensationszonen 14 angeordnet sein, können sich jedoch auch unmittelbar an die Bodyzonen 14 anschließen. Im rechten Teil der 6A ist ein Beispiel dargestellt, bei dem sich die höher dotierten Driftzonenabschnitte 16 unmittelbar an die Kompensationszonen 14 anschließen. Die höher dotierten Driftzonenabschnitte 16 konnen dabei so angeordnet sein, dass die sich bei leitendem Bauelement in den Bodyzonen 12 ausbildenden Inversionskanäle in die höher dotierten Driftzonenabschnitte 16 münden.
  • Bezugnehmend auf 6B sind bei weiteren Beispiel die höher dotierten Driftzonenabschnitte 16 und die Kompensationszonen 14 so angeordnet dass sie sich in horizontaler Richtung des Halbleiterkörpers 100 abwechseln. Ein niedriger dotierter Driftzonenabschnitt 11 ist in diesem Fall nur noch in einem an die Drainzone 15 angrenzenden Abschnitt vorhanden.
  • In solchen Bereichen des MOS-Transistors, in dem eine Rückwirkungselektrode 31 angeordnet ist, ist die Rückwirkungselektrode 31 unmittelbar in Verlangerung des hoher dotierten Driftzonenabschnitts 16 angeordnet. Höher dotierte Driftzonenabschnitte 11', die nicht benachbart zu einer Rückwirkungselektrode 31 angeordnet sind, erstrecken sich hierbei weiter in Richtung der Vorderseite 101 als solche höher dotierten Driftzonenabschnitte 11', die benachbart zu einer Rückwirkungselektrode 31 angeordnet sind. Hieraus resultiert automatisch eine lokale Variation des Kompensationsgrades zugunsten von Dotierstoffatomen des Leitungstyps der Bodyzone 12 und der Kompensationszone 14 in solchen Bereichen des Bauelements, in dem eine Rückwirkungselektrode 31 angeordnet ist.
  • Die einzelnen Transistorzellen des MOS-Transistors konnen eine beliebige Transistorzellengeometrie besitzen. Darüber hinaus kann eine Zuordnung der Rückwirkungselektroden 31 zu einzelnen Transistorzellen grundsätzlich völlig beliebig erfolgen. Mit anderen Worten: Das Verhaltnis zwischen einer Anzahl von Transistorzellen und einer Anzahl der in dem Bauelement vorhandenen Rückwirkungselektroden kann völlig beliebig gewahlt werden, um dadurch die Rückwirkungskapazität (Cgd in 2) auf einen gewünschten Wert einzustellen. Auch kann die Geometrie der Transistorzellen unabhängig von der Geometrie der Rückwirkungselektroden sein.
  • 7 veranschaulicht anhand eines horizontalen Querschnitts durch den Halbleiterkorper 100 ein Beispiel eines MOS-Transistors, der streifenförmige Transistorszellen besitzt. 7 zeigt einen Querschnitt des Bauelements in einer in 1 dargestellten Schnittebene A-A, die unterhalb der Sourcezone 13 durch die Bodyzonen 12 verlauft. Sourcezonen der einzelnen Transistorzellen sind damit in 7 nicht dargestellt. Gepunktet dargestellt sind in 7 fur einzelne Transistorzellen die unterhalb der Bodyzonen 12 angeordneten Kompensationszonen 14.
  • Bei dem in 7 dargestellten Bauelement bilden die Bodyzonen 12 – und entsprechend die nicht dargestellten Sourcezonen 13 – in horizontaler Richtung des Halbleiterkörpers 100 langgestreckte Streifen. Die Rückwirkungselektrode 31 kann bezugnehmend auf 7 ebenfalls streifenförmig ausgebildet und zwischen den Bodyzonen 12 zweier benachbarter streifenformiger Transistorzellen angeordnet sein. Jeder der Transistorzellen kann hierbei eine Rückwirkungselektrode 31 zugeordnet sein. In diesem Fall sind in der Driftzone 11 abwechselnd Transistorzellen und Rückwirkungselektroden 31 nebeneinander angeordnet, so wie dies gestrichelt in 7 dargestellt ist. Darüber hinaus besteht auch die Moglichkeit, Ruckwirkungselektroden 31 nur einzelnen der Transistorzellen zuzuordnen, wobei das Verhältnis k = nR/nT zwischen der Anzahl nR Rückwirkungselektroden 31 und der Anzahl nT der Transistorzellen kleiner als 1 ist, wenn die Transistorzellen und die Rückwirkungselektroden eine gleiche Geometrie haben. So besteht beispielsweise die Möglichkeit, nur jeder n-ten (mit n > 1) Transistorzelle eine Rückwirkungselektrode 31 zuzuordnen, so dass k = 1/n gilt. Daruber hinaus konnen die Rückwirkungselektroden bei einem gegebenen Verhaltnis von k < 1 auch beliebig verteilt angeordnet sein. So können sich beispielsweise in einigen Bereichen Transistorzellen und Rückwirkungselektroden abwechseln, während in anderen Bereichen mehrere Transistorzellen unmittelbar benachbart zueinander angeordnet sind.
  • Es sei angemerkt, dass unter einer Transistorzelle im Zusammenhang mit der vorliegenden Beschreibung eine Anordnung mit einer Bodyzone, einer Sourcezone und einer Gateelektrode – bzw. einem Gateelektrodenabschnitt – zu verstehen ist, die eine zusammenhängende Bodyzone aufweist bzw. deren Bodyzone nach im Halbleiterkorper nach allen Seiten durch die Driftzone 11 bzw. die Kompensationszone 14 begrenzt ist.
  • Die Kompensationszonen 14, die unterhalb der Bodyzonen 12 angeordnet sind, konnen entsprechend der Geometrie der Bodyzonen 12 streifenförmig ausgebildet sein, wie dies für eine Transistorzelle im linken Teil von 7 dargestellt ist. Darüber hinaus können die Kompensationszonen 14 auch eine von der Geometrie der Bodyzone 12 abweichende Geometrie besitzen. So können beispielsweise unter einer streifenförmigen Bodyzone 12 mehrere säulenförmige Kompensationszonen 14 angeordnet sein, wie dies für eine Transistorzelle im rechten Teil der 7 dargestellt ist. Die Säulen konnen dabei hinsichtlich ihres Umfangs eine beliebige Geometrie besitzen und konnen z. B. quadratisch (wie dargestellt), oval, kreisförmig, hexagonal, oder beliebig vieleckig sein.
  • Optional sind unterhalb der Rückwirkungselektroden 31 hoher dotierte Driftzonenabschnitte 16 vorhanden (in 7 nicht dargestellt). Diese höher dotierten Driftzonenabschnitte können entsprechend der Geometrie der Rückwirkungselektroden 31 streifenförmig sein, können jedoch auch eine von der Geometrie der Rückwirkungselektrode 31 abweichende Geometrie besitzen. So besteht beispielsweise die Möglichkeit, unter einer streifenformigen Rückwirkungselektrode 32 mehrere säulenformige höher dotierte Driftzonenabschnitte vorzusehen. Die Säulen können dabei hinsichtlich ihres Umfangs eine beliebige Geometrie besitzen und können z. B. quadratisch (wie dargestellt), oval, kreisförmig, hexagonal, oder beliebig vieleckig sein.
  • Bei dem in 7 dargestellten Bauelement besitzen die Transistorzellen und die Rückwirkungselektroden 31 eine gleiche, nämlich in dem Beispiel eine streifenförmige Geometrie. Die Geometrie der Transistorzellen und die Geometrie der Rückwirkungselektroden kann allerdings unabhängig voneinander gewählt werden. Bezugnehmend auf 8, in der ein weiteres Beispiel eines MOS-Transistors anhand eines horizontalen Querschnitts durch einen Halbleiterkörper 100 dargestellt ist, besteht beispielsweise die Möglichkeit, die Transistorzellen entsprechend dem anhand von 7 erläuterten Beispiel als streifenförmige Transistorzellen zu realisieren, die Rückwirkungselektroden 31 jedoch als saulenförmige Elektroden mit rechteckförmigem, rundem oder ovalem Querschnitt zu realisieren. Dabei können jeder Transistorzelle eine Anzahl solcher säulenförmiger Rückwirkungselektroden 31 zugeordnet sein, wie dies in 8 in durchgezogenen und in gestrichelten Linien dargestellt ist. Darüber hinaus besteht auch die Möglichkeit, nur einigen der Transistorzellen solche säulenförmigen Rückwirkungselektroden 31 zuzuordnen, wie dies in 8 anhand von durchgezogenen Linien für die Ruckwirkungselektroden 31 dargestellt ist. So besteht beispielsweise entsprechend des zuvor anhand von 7b erläuterten Beispiels die Möglichkeit, nur jeder n-ten (mit n > 1) Transistorzelle eine Anzahl Rückwirkungselektroden 31 zuzuordnen.
  • In nicht naher dargestellter Weise können unterhalb der Bodyzonen 12 Kompensationszonen 14 und unterhalb der Rückwirkungselektroden 31 höher dotierte Driftzonenabschnitte 11' vorgesehen sein. Diese Kompensationszonen 14 und höher dotierten Driftzonenabschnitte 11' können beispielsweise streifenförmig oder säulenförmig realisiert sein.
  • Bei dem in 8 dargestellten Bauelement lasst sich die Rückwirkungskapazität Cgd über die Anzahl der säulenformigen Rückwirkungselektroden 31 einstellen. Diese Ruckwirkungselektroden können dabei beliebig auf Driftzonenabschnitte, die zwischen den Transistorzellen angeordnet sind, verteilt werden. Die Anzahl der Rückwirkungselektroden 31 lässt sich dabei uber die Anzahl der Driftzonenabschnitte, in welchen Rückwirkungselektroden realisiert sind, einstellen und lässt sich darüber hinaus über den gegenseitigen Abstand der Ruckwirkungselektroden 31 einstellen. Dabei gilt, die Rückwirkungskapazität Cgd ist umso größer, je mehr Driftzonenabschnitte mit Rückwirkungselektroden vorhanden sind und je geringer der Abstand zwischen den einzelnen Rückwirkungselektroden ist.
  • 9 zeigt ein Beispiel eines MOS-Transistors, bei dem jeder Transistorzelle 12 mehrere säulenförmige Rückwirkungselektroden zugeordnet sind, bei dem also in jedem Driftzonenabschnitt zwischen zwei benachbarten Bodyzonen 12 saulenformige Rückwirkungselektroden 31 angeordnet sind. Eine Einstellung der Rückwirkungskapazität Cgd erfolgt hierbei über die Anzahl der Rückwirkungselektroden, die jeweils einer Transistorzelle zugeordnet sind bzw. über den gegenseitigen Abstand dieser Rückwirkungselektroden 31. Unterhalb der Rückwirkungselektroden 31 können – wie bereits erläutert – höher dotierte Driftzonenabschnitte 11' angeordnet sein. Diese höher dotierten Driftzonenabschnitte konnen eine säulenförmige Geometrie besitzen, wie dies im linken Teil der 9 dargestellt ist, wobei in solchen Bereichen, in denen keine Rückwirkungselektrode angeordnet ist, die höher dotierten Driftzonenabschnitte 11' bis an die Vorderseite des Halbleiterkörpers reichen können. Die höher dotierten Driftzonenabschnitte 11' können auch streifenförmig realisiert sein, wie dies im rechten Teil von 9 dargestellt ist. In diesem Fall reichen die höher dotierten Driftzonenabschnitte 11' zwischen den säulenformigen Rückwirkungselektroden 31 bis auf Höhe der Rückwirkungselektroden 31 bzw. bis an die Vorderseite 101 des Halbleiterkörpers.
  • 10 veranschaulicht anhand eines horizontalen Querschnitts durch einen Halbleiterkörper 100 ein weiteres Beispiel eines MOS-Transistors. Bei diesem Transistor besitzen die einzelnen Transistorzellen eine rechteckförmige Geometrie, d. h. die Bodyzonen 12 – und entsprechend die nicht dargestellten Sourcezonen 13 – sind bei diesem Bauelement rechteckförmig, speziell quadratisch. Es sei angemerkt, dass eine solche rechteckförmige Geometrie der Bodyzonen 12 lediglich zu Zwecken der Erläuterung gewählt wurde. Selbstverständlich können die Bodyzonen 12 auch eine beliebige andere Geometrie besitzen, und beispielsweise kreisförmig, sechseckförmig (hexagonal), oder beliebig vieleckförmig sein. Die Rückwirkungselektroden 31 sind bei dem in 10 dargestellten MOS-Transistor säulenformige Rückwirkungselektroden, die in dem dargestellten Beispiel einen rechteckförmigen, insbesondere quadratischen Querschnitt besitzen. Diese säulenförmigen Rückwirkungselektroden 31 gemäß 10 sowie auch die säulenförmigen Rückwirkungselektroden gemäß der zuvor erlauterten Beispiele 8 und 9 können selbstverständlich auch einen anderen Querschnitt besitzen und beispielsweise als kreisförmige oder ovale Säulen oder Säulen mit einer beliebigen vieleckigen Geometrie realisiert sein. Jeder der Transistorzellen kann dabei eine Rückwirkungselektrode 31 zugeordnet sein. Die Transistorzellen einerseits und die Rückwirkungselektroden andererseits sind dabei jeweils rasterförmig angeordnet, wobei die Raster mit den Transistorzellen und das Raster mit den Rückwirkungselektroden versetzt zueinander angeordnet sind. Die Anzahl der Transistorzellen entspricht der Anzahl der Rückwirkungselektroden, wenn jeder Transistorzelle eine Rückwirkungselektrode zugeordnet ist. Darüber hinaus besteht auch die Moglichkeit ein Verhältnis k = nR/nT zwischen der Anzahl nR Rückwirkungselektroden 31 und der Anzahl nT der Transistorzellen so einzustellen, dass es kleiner als 1 ist. Die Rückwirkungselektroden 31 können hierbei beliebig verteilt zwischen den Transistorzellen in der Driftzone 11 angeordnet werden.
  • 11 veranschaulicht ein Beispiel eines MOS-Transistors. Bei diesem Transistor besitzen die Transistorzellen eine rechteckformige Geometrie, können selbstverständlich jedoch auch eine kreisförmige, eine hexagonale oder eine beliebig vieleckige Geometrie besitzen. Die Rückwirkungselektroden 31 sind bei diesem Bauelement als streifenformige Elektroden realisiert. In einer Richtung des Transistorzellenrasters konnen dabei abwechselnd Transistorzellen und streifenförmige Rückwirkungselektroden angeordnet sein. Darüber hinaus besteht auch die Möglichkeit, die Rückwirkungselektroden 31 so zu verteilen, dass beispielsweise nur in jedem n-ten Zwischenraum zwischen benachbarten Transistorzellen eine Rückwirkungselektrode 31 angeordnet ist, wie dies in 11 anhand von durchgezogenen Linien dargestellt ist. Für Verhaltnis k = nR/nT zwischen der Anzahl nR Rückwirkungselektroden 31 und der Anzahl nT der Transistorzellen kleiner als 1 konnen die Ruckwirkungselektroden 31 auch beliebig verteilt zwischen den Transistorzellen in der Driftzone 11 angeordnet sein.
  • Unterhalb der Rückwirkungselektroden können bei den Ausführungsbeispielen gemäß der 10 und 11 in nicht näher dargestellter Weise höher dotierte Driftzonenabschnitte 11' vorgesehen sein. Diese höher dotierten Driftzonenabschnitte 11' konnen eine säulenförmige oder auch eine streifenförmige Geometrie besitzen.
  • 12 veranschaulicht anhand eines horizontalen Querschnitts durch einen Halbleiterkörper 100 ein weiteres Beispiel eines MOS-Transistors. 12 zeigt den Halbleiterkörper dieses MOS-Transistors im Randbereich. Der Randbereich ist der Bereich des Halbleiterkörpers 100, der sich in lateraler Richtung an einen Rand 105 des Halbleiterkörpers 100 anschließt. Bei diesem Bauelement ist vorgesehen, dass sich zwar die Transistorzellen bzw. die Bodyzonen der Transistorzellen 12 bis an den Randbereich 106 erstrecken, dass die Rückwirkungselektroden 31 jedoch beabstandet zu diesem Randbereich 106 angeordnet sind, sich in lateraler Richtung des Halbleiterkörpers also nicht so weit an den Randbereich 106 heran erstrecken, wie die Bodyzonen 12. In dem in 12 dargestellten Beispiel besitzen die Transistorzellen und die Rückwirkungselektroden eine streifenförmige Geometrie. Selbstverständlich können auch andere der zuvor erläuterten Geometrien für die Transistorzellen und die Rückwirkungselektroden vorgesehen werden.
  • Bei einer weiteren Variante ist vorgesehen, dass sich die Rückwirkungselektroden näher bis an den Randbereich 106 des Halbleiterkörpers erstrecken als die Transistorzellen, wobei die Transistorzellen in diesem Fall so realisiert sind, dass die am nachsten zu dem Randbereich angeordneten Transistorzellen keine Sourcezonen aufweisen, also modifizierte Transistorzellen sind.
  • Ein Verfahren zur Herstellung der Graben für die Rückwirkungselektroden wird nachfolgend anhand der 13A bis 13D erläutert. Diese Figuren veranschaulichen dieses Verfahren anhand vertikaler Querschnitte durch den Halbleiterkörper 100 während verschiedener Verfahrensschritte. Die Figuren zeigen den Halbleiterkörper dabei lediglich im Bereich der späteren Driftzone 11.
  • Ausgangspunkt des Verfahrens bildet bezugnehmend auf 13A die Bereitstellung des Halbleiterkörpers 100, in dem sich an die Vorderseite 101 eine dotierte Halbleiterzone des ersten Leitungstyps anschließt, die die spätere Driftzone 11 bildet. In dieser Halbleiterzone können komplementar dotierte Halbleiterzonen 14' vorhanden sein, die sich in vertikaler Richtung des Halbleiterkörpers 100 erstrecken und die die späteren Kompensationszonen 14 bilden. Optional sind beabstandet zu diesen Halbleiterzonen 14' oder anschließend an diese Halbleiterzonen 14' (nicht dargestellt) dotierte Halbleiterzonen 16' vorhanden, die vom ersten Leitungstyp sind, die jedoch höher dotiert sind, als die spätere Driftzone. Diese Halbleiterzonen 16', erstrecken sich ebenfalls in vertikaler Richtung des Halbleiterkörpers 100 und bilden die späteren höher dotierten Driftzonenabschnitte 16 des Halbleiterbauelement. Der sich an die Vorderseite 101 des Halbleiterkörpers 100 anschließende Abschnitt des Halbleiterkörpers mit den Halbleiterzonen 14', 16' ist beispielsweise eine Epitaxieschicht, in der die dotierten Halbleiterzonen 14', 16' bereits während des Epitaxiewachstums hergestellt werden konnen. Die Halbleiterzonen 14', 16' können – wie dargestellt – bis an die Vorderseite 101 reichen, können in vertikaler Richtung jedoch auch beabstandet zu der Vorderseite enden.
  • Bezugnehmend auf 13B werden in dem Halbleiterkörper 100 während weiterer Verfahrensschritte Graben 116 hergestellt, die sich ausgehend von der Vorderseite 101 in vertikaler Richtung in den Halbleiterkörper hinein erstrecken und die die Basis für die Gräben der späteren Rückwirkungselektroden bilden. Die Herstellung dieser Gräben 116 kann durch hinlänglich bekannte Verfahrensschritte erfolgen, wie beispielsweise durch ein Ätzverfahren unter Verwendung einer Ätzmaske (nicht dargestellt), die die Vorderseite 101 abschnittsweise in den Bereichen frei lässt, in denen die Gräben 116 hergestellt werden sollen.
  • Sind dotierte Bereiche 16' des ersten Leitungstyps vorhanden, so kann die Herstellung der Graben insbesondere so erfolgen, dass die Gräben oberhalb dieser dotierten Bereiche 16' angeordnet sind, so dass durch Herstellen der Gräben ein Teil dieser dotierten Bereiche 16' entfernt wird.
  • Bezugnehmend auf 13C wird in weiteren Verfahrensschritten eine Oxidschicht 50' auf der Vorderseite 101 und in den Gräben 116 hergestellt. Diese Oxidschicht 50' wird beispielsweise durch thermische Oxidation hergestellt und kann so dick sein, dass sie die Graben 116 vollständig auffüllt. Die Dicke der Oxidschicht 50' ist in diesem Fall größer als die Hälfte der Grabenbreite der Gräben 116. Die Dicke des Oxids kann auch dünner sein als die Hälfte der Grabenbreite. In diesem Fall verbleibt nach dem Herstellen der Oxidschicht noch ein Restgraben (nicht dargestellt). Durch eine thermische Oxidation zur Herstellung der Oxidschicht 50' wird oberflächennah Halbleitermaterial des Halbleiterkörpers 100 unter Einfluss von Sauerstoff und Temperatur in ein Oxid umgewandelt. Diese Oxidierung führt unter anderem dazu, dass Kanten der Gräben 116 abgerundet werden, und zwar sowohl Kanten innerhalb der Gräben 116 also auch Kanten im Ubergang zu der Vorderseite 101. Durch die Temperatur wahrend der Oxidation kommt es außerdem zu einer (erwünschten) Ausdiffusion von Dotierstoffatomen aus den komplementar zu der Driftzone 11 dotierten Halbleiterzone 14' und den optional vorhandenen weiteren dotierten Halbleiterzonen 16', wodurch die im Zusammenhang mit den vorangegangenen Figuren erläuterten Kompensationszonen 14 und höher dotierten Abschnitte 16 der Driftzone 11 entstehen.
  • Eine Abrundung der Kanten der Gräben 116, in denen später die Rückwirkungselektroden 31 entstehen, ist insofern erwünscht, als bedingt durch die Geometrie der Graben auch die spätere Rückwirkungselektrode 31 keine scharfen Kanten aufweist. Hierdurch können Feldspitzen im Bereich der Rückwirkungselektrode vermieden werden, wenn an dem fertigen Bauelement im Betrieb eine Sperrspannung anliegt.
  • Bezugnehmend auf 13D wird die Oxidschicht 50' im Bereich des spateren Transistorzellenfeldes von der Vorderseite 101 und aus den Gräben 116 anschließend entfernt, verbleibt jedoch im Bereich eines Randes 107 des Halbleiterkörpers 100 auf der Vorderseite 101. Der verbleibende Abschnitt der Oxidschicht 50 bildet eine Passivierungsschicht im Randbereich des späteren Bauelements. Außer dieser Passivierungsschicht können im Randbereich auch herkömmliche Randabschlussstrukturen, wie z. B. Feldringe oder VLD-Zonen (nicht dargestellt) vorgesehen werden. Das Entfernen der Oxidschicht 50' im Bereich des späteren Transistorzellenfeldes erfolgt beispielsweise durch ein maskiertes Ätzverfahren unter Verwendung einer Ätzmaske, die die Randbereiche des Halbleiterkörpers 100 abdeckt.
  • Nach Herstellen der Gräben für die Rückwirkungselektroden können übliche Verfahrensschritte zur Herstellung des Transistorzellenfeldes durchgeführt werden, woraus im Ergebnis die anhand von 1 erläuterte Bauelementstruktur resultiert mit dem Unterschied, dass die Rückwirkungselektrode 31 in 1 schematisch als Querschnitt rechteckförmige Elektrode dargestellt ist, während bei Herstellung eines Transistorzellenfeldes auf Basis der anhand von 13D dargestellten Bauelementstruktur eine Rückwirkungselektrode mit abgerundeten Ecken resultiert.
  • Verfahrensschritte zur Herstellung des Transistorzellenfeldes umfassen beispielsweise: Herstellen einer Dielektrikumsschicht auf der Vorderseite 101 und in den Gräben 116, die das Gatedielektrikum 22 und das Rückwirkungsdielektrikum 32 bildet; Herstellen einer Elektrodenschicht auf der Dielektrikumsschicht und zwar oberhalb der Vorderseite 101 und in den Gräben, die die Gateelektrode 21 und die Rückwirkungselektroden 31 bildet; Herstellen von Kontaktlochern in der Elektrodenschicht und der Dielektrikumsschicht oberhalb der Kompensationszonen 14, die bis an oder in den Halbleiterkörper 100 reichen; Implantieren oder Diffundieren von Dotierstoffatomen des zweiten Leitungstyps über die Kontaktlöcher in den Halbleiterkörper 100 zur Herstellung der Bodyzonen 12; Implantieren oder Diffundieren von Dotierstoffatomen des ersten Leitungstyps über die Kontaktlocher in den Halbleiterkörper 100 zur Herstellung der Sourcezonen 13; Herstellen einer weiteren Elektrodenschicht, die durch eine weitere Dielektrikumsschicht gegenüber der ersten Elektrodenschicht isoliert ist und die die Sourceelektrode 41 bildet.
  • Vor Herstellung der Sourceelektrode 41 können die Kontaktlöcher weiter in den Halbleiterkörper 100 ausgedehnt werden, so dass die Sourceelektrode 41 wie in 1 dargestellt die Sourcezonen 13 und die Bodyzonen 12 kontaktiert. Die erste Elektrodenschicht, die die Gateelektroden 21 und die Rückwirkungselektroden 31 bildet, kann so realisiert sein, dass sie die Graben vollständig auffullt, so dass die Rückwirkungselektroden 31 – wie in 1 dargestellt – den Graben vollstandig auffüllen. In nicht näher dargestellter Weise besteht auch die Möglichkeit, diese Rückwirkungselektroden 31 so herzustellen, dass sie lediglich im Bereich der Seitenwände und des Bodens des Grabens angeordnet sind. Ein nach Herstellen der Rückwirkungselektrode 31 verbleibender Bereich des Grabens wird dann mit einer Dielektrikumsschicht aufgefüllt. Bezugnehmend auf 1 ist das die Dielektrikumsschicht, die zwischen der Gateelektrode 21 bzw. Rückwirkungselektrode 31 und der Sourceelektrode 41 angeordnet ist und die dort mit dem Bezugszeichen 23 bezeichnet ist.

Claims (20)

  1. MOS-Transistor, der aufweist: eine Driftzone (11) eines ersten Leitungstyps; wenigstens eine Transistorzelle mit einer Bodyzone (12), einer Sourcezone (13), die durch die Bodyzone (12) von der Driftzone (11) getrennt ist, und einer Gateelektrode (21), die benachbart zu der Bodyzone (12) angeordnet ist und die durch ein Gatedielektrikum (22) gegenüber der Bodyzone (12) dielektrisch isoliert ist; wenigstens eine in der Driftzone (11) angeordnete Kompensationszone (14) eines zweiten Leitungstyps; wenigstens eine Rückwirkungselektrode (31), die beabstandet zu der Bodyzone (12) angeordnet ist, die durch ein Rückwirkungsdielektrikum (32) dielektrisch gegenüber der Driftzone (11) isoliert ist und die elektrisch leitend an die Gateelektrode (21) angeschlossen ist, wobei die Kompensationszone einen ersten Kompensationszonenabschnitt (14') und einen zweiten Kompensationszonenabschnitt (14) aufweist, wobei der erste Kompensationszonenabschnitt (14') höher als der zweite Kompensationszonenabschnitt (14) dotiert ist und näher an der Rückwirkungselektrode (31) angeordnet ist als der zweite Kompensationszonenabschnitt (14).
  2. MOS-Transistor nach Anspruch 1, der einen Halbleiterkörper (100) mit einer ersten und einer zweiten Seite (101, 102) aufweist, bei dem die Transistorzelle im Bereich der ersten Seite (101) des Halbleiterkörpers (100) angeordnet ist, und bei dem die Rückwirkungselektrode (31) in einem Graben angeordnet ist, der sich ausgehend von der ersten Seite (101) in den Halbleiterkörper (100) hinein erstreckt.
  3. MOS-Transistor nach Anspruch 1 oder 2, bei dem sich die Kompensationszone (14) an die Bodyzone (12) anschließt.
  4. MOS-Transistor nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem Driftzone (11) einen ersten Driftzonenabschnitt und einen höher als den ersten Driftzonenabschnitt dotierten zweiten Driftzonenabschnitt (16) aufweist, der sich in lateraler und/oder vertikaler Richtung an den ersten Driftzonenabschnitt anschließt.
  5. MOS-Transistor nach Anspruch 4, bei dem der zweite Driftzonenabschnitt (16) in Verlängerung der Rückwirkungselektrode (31) angeordnet ist.
  6. MOS-Transistor nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem eine effektive Dotierungskonzentration der Driftzone (11) im Bereich der Rückwirkungselektrode (31) lokal abgesenkt ist.
  7. MOS-Transistor nach einem der vorangehenden Ansprüche, der mehrere Transistorzellen (103, 104) aufweist, die beabstandet zueinander angeordnet sind.
  8. MOS-Transistor nach Anspruch 7, bei dem wenigstens einigen der Transistorzellen je eine Rückwirkungselektrode (31) zugeordnet ist.
  9. MOS-Transistor nach Anspruch 8, der einen Kompensationsgrad aufweist, der bestimmt ist durch das Verhältnis von Ladungsträgern des ersten und des zweiten Leitungstyps in Bereichen des Halbleiterkörpers (100), die Abschnitte der Driftzone (11) und der Bodyzone (12) oder Kompensationszone (14) umfassen, wobei sich der Kompensationsgrad im Bereich solcher Transistorzellen, denen eine Rückwirkungselektrode (31) zugeordnet ist, von dem Kompensationsgrad im Bereich solcher Transistorzellen, denen keine Rückwirkungselektrode zugeordnet ist, unterscheidet.
  10. MOS-Transistor nach Anspruch 9, bei dem jeder Transistorzelle eine Kompensationszone (14) zugeordnet ist, wobei die Kompensationszonen solcher Transistorzellen, denen eine Rückwirkungselektrode (31) zugeordnet ist, einen ersten Kompensationszonenabschnitt und einen zweiten Kompensationszonenabschnitt aufweist, wobei der erste Kompensationszonenabschnitt höher als der zweite Kompensationszonenabschnitt dotiert ist und näher an der Rückwirkungselektrode (31) angeordnet ist als der zweite Kompensationszonenabschnitt.
  11. MOS-Transistor nach Anspruch 7, bei dem unmittelbar benachbart zu der Bodyzone (12) wenigstens einer der Transistorzellen mehrere Rückwirkungselektroden angeordnet sind.
  12. MOS-Transistor nach Anspruch 7, der eine erste Anzahl von Transistorzellen und eine zweite Anzahl von Rückwirkungselektroden (31) aufweist, wobei die erste Anzahl größer als die zweite Anzahl ist.
  13. MOS-Transistor nach Anspruch 7, der eine erste Anzahl von Transistorzellen und eine zweite Anzahl von Rückwirkungselektroden aufweist, wobei die zweite Anzahl größer als die erste Anzahl ist.
  14. MOS-Transistor nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem der Halbleiterkörper einen Randbereich (106) aufweist, wobei die Bodyzone (12) der wenigstens einen Transistorzelle bis an den Randbereich (106) reicht und wobei die Rückwirkungselektrode (31) beabstandet zu dem Randbereich (106) angeordnet ist.
  15. Verfahren zur Herstellung eines MOS-Transistors mit einer in einem Graben angeordneten Rückwirkungselektrode (31), bei dem das Herstellen der Rückwirkungselektrode (31) aufweist: Bereitstellen eines Halbleiterkörpers (100), der eine erste Seite (101), einen Transistorzellenfeldbereich und einen Randbereich aufweist; Herstellen eines Grabens (116), der sich ausgehend von der ersten Seite (101) in den Halbleiterkörper (100) hinein erstreckt; Herstellen einer Oxidschicht (50') auf der ersten Seite (101) und in dem Graben durch thermische Oxidation; Entfernen der Oxidschicht aus dem Graben (116) und von der ersten Seite (101) im Transistorzellenfeldbereich; Herstellen einer Dielektrikumsschicht auf der ersten Seite (101) und in dem Graben; und Herstellen einer Elektrodenschicht auf der Dielektrikumsschicht (32).
  16. Verfahren nach Anspruch 15, bei dem die Rückwirkungselektrode beabstandet zu einer Bodyzone (12) des MOS-Transistors hergestellt wird.
  17. Verfahren nach Anspruch 15, bei der die Elektrodenschicht den Graben (116) vollständig auffüllt.
  18. Verfahren nach Anspruch 15 oder 17, bei dem die Dielektrikumsschicht (31) ein Rückwirkungsdielektrikum (32) und ein Gatedielektrikum (22) bildet.
  19. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 18, bei dem die Elektrodenschicht wenigstens teilweise eine Gateelektrode (21) und die Rückwirkungselektrode (31) bildet.
  20. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 19, bei dem die Oxidschicht im Randbereich verbleibt.
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Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8411471B2 (en) * 2010-06-18 2013-04-02 Infineon Technologies Ag Electronic circuit and semiconductor arrangement with a load, a sense and a start-up transistor
US20140001514A1 (en) 2012-07-02 2014-01-02 Infineon Technologies Ag Semiconductor Device and Method for Producing a Doped Semiconductor Layer
US9231091B2 (en) * 2014-05-12 2016-01-05 Infineon Technologies Ag Semiconductor device and reverse conducting insulated gate bipolar transistor with isolated source zones
DE102015106683B4 (de) * 2015-04-29 2021-11-25 Infineon Technologies Ag Halbleitervorrichtung mit einem feldeffekttransistor und verfahren zum herstellen der halbleitervorrichtung
JP6909666B2 (ja) * 2017-07-27 2021-07-28 ルネサスエレクトロニクス株式会社 半導体装置およびその製造方法
CN108110058A (zh) * 2017-12-14 2018-06-01 福建晋润半导体技术有限公司 一种非对称mosfet器件及其制备方法
JP7196000B2 (ja) * 2019-04-02 2022-12-26 ルネサスエレクトロニクス株式会社 半導体装置およびその製造方法
CN114725219B (zh) * 2022-06-10 2022-09-09 瑞能半导体科技股份有限公司 碳化硅沟槽栅晶体管及其制造方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080135930A1 (en) * 2006-11-14 2008-06-12 Kabushiki Kaisha Toshiba Power semiconductor device

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3465225D1 (en) 1983-02-17 1987-09-10 Nissan Motor A vertical-type mosfet and method of fabricating the same
US4941026A (en) 1986-12-05 1990-07-10 General Electric Company Semiconductor devices exhibiting minimum on-resistance
JPS6449273A (en) 1987-08-19 1989-02-23 Mitsubishi Electric Corp Semiconductor device and its manufacture
US5072266A (en) 1988-12-27 1991-12-10 Siliconix Incorporated Trench DMOS power transistor with field-shaping body profile and three-dimensional geometry
JP3493903B2 (ja) 1995-09-29 2004-02-03 株式会社デンソー 半導体装置
DE19611045C1 (de) 1996-03-20 1997-05-22 Siemens Ag Durch Feldeffekt steuerbares Halbleiterbauelement
EP0837508A3 (de) 1996-10-18 1999-01-20 Hitachi, Ltd. Halbleiteranordnung und elektrische Leistungswandlungsvorrichtung
US6303410B1 (en) 1998-06-01 2001-10-16 North Carolina State University Methods of forming power semiconductor devices having T-shaped gate electrodes
US6291298B1 (en) * 1999-05-25 2001-09-18 Advanced Analogic Technologies, Inc. Process of manufacturing Trench gate semiconductor device having gate oxide layer with multiple thicknesses
US7221011B2 (en) * 2001-09-07 2007-05-22 Power Integrations, Inc. High-voltage vertical transistor with a multi-gradient drain doping profile
JP5002148B2 (ja) * 2005-11-24 2012-08-15 株式会社東芝 半導体装置
JP4416007B2 (ja) * 2007-05-17 2010-02-17 株式会社デンソー 半導体装置
US7960783B2 (en) * 2008-08-25 2011-06-14 Maxpower Semiconductor Inc. Devices containing permanent charge

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080135930A1 (en) * 2006-11-14 2008-06-12 Kabushiki Kaisha Toshiba Power semiconductor device

Also Published As

Publication number Publication date
US20100078708A1 (en) 2010-04-01
US20110089481A1 (en) 2011-04-21
DE102009029643A1 (de) 2010-04-08
US8421147B2 (en) 2013-04-16
US7910983B2 (en) 2011-03-22

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