DE102010000531A1 - Halbleiterbauelement und Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauelements - Google Patents

Halbleiterbauelement und Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauelements Download PDF

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Abstract

Ein Halbleiterbauelement weist eine erste Halbleiterschicht eines ersten Leitungstyps und eine zweite Halbleiterschicht eines zweiten Leitungstyps komplementär zu dem ersten Leitungstyp auf, die in oder auf der ersten Halbleiterschicht angeordnet ist. Das Halbleiterbauelement hat einen Bereich des ersten Leitungstyps, der in der zweiten Halbleiterschicht angeordnet ist. Eine erste Elektrode kontaktiert den Bereich des ersten Leitungstyps und die zweite Halbleiterschicht. Ein Trench erstreckt sich bis in die erste Halbleiterschicht hinein und eine spannungsabhängige Kurzschluss-Ableiterstruktur weist einen hochdotierten Ableiterbereich des zweiten Leitungstyps auf. Dieser Ableiterbereich ist am Ende eines Kanalgebietes angeordnet und mit einer in dem Trench angeordneten Diode gekoppelt.

Description

  • HINTERGRUND
  • Die Anmeldung betrifft im allgemeinen ein Halbleiterbauelement mit einer ersten Halbleiterschicht eines ersten Leitungstyps. Das Halbleiterbauelement hat eine zweite Halbleiterschicht eines zweiten Leitungstyps komplementär zu dem ersten Leitungstyp, wobei die zweite Halbleiterschicht in oder auf der ersten Halbleiterschicht angeordnet ist. Diese zweite Halbleiterschicht weist einen Bereich des ersten Leitungstyps auf. Eine erste Elektrode kontaktiert diesen Bereich des ersten Leitungstyps und die zweite Halbleiterschicht. Ein Trench erstreckt sich durch die zweite Halbleiterschicht bis in die erste Halbleiterschicht hinein.
  • Ein derartiges Halbleiterbauelement hat deshalb die Grundstruktur eines IGBT's (insulated gate bipolar transistor) oder eines MOSFET's. Bei der Entwicklung neuer Generationen derartiger Halbleiterbauelemente sollen die Einschaltverluste VCE,sat verringert werden. Im Prinzip kann dies durch eine Vergrößerung der Kanalweite unter Beibehalten des gleichen Trägerprofils in der ersten Halbleiterschicht erreicht werden. Dadurch steigt allerdings auch der Kurzschlussstrom, so dass das Halbleiterbauelement verfrüht in einem Kurzschlussfall zerstört werden kann, bevor ein geeigneter Gate-Treiber das Halbleiterbauelement abschalten kann.
  • Eine Maßnahme zur Verhinderung von unerwünschtem Klemmen bzw. latch-up ist bekannt, wobei eine Ableiterstruktur im Bereich des Trenchbodens vorgesehen wird, wobei die Struktur den komplementär leitenden Typ aufweist und höher als die umgebende Driftzone der ersten Halbleiterschicht dotiert ist. Zu diesem Zweck ist die Ableiterstruktur über einen Widerstand mit der ersten Elektrode verbunden. Über diese Verbindung können jedoch Löcher selbst in dem eingeschaltetem Zustand abfließen, wodurch das VCE,sat bei einer geeignet leitenden Verbindung deutlich vergrößert wird.
  • Bei einem anderen bekannten Verfahren ist auf einer zum Kanal gegenüberliegenden Trenchseite ein p-leitendes Gebiet über eine Diode, einen Widerstand oder über einen MOS-Transistor mit dem Emitterpotential verbunden. Das EMI(electro magnetic interference)-Verhalten kann dadurch beim Einschalten eines derartigen Halbleiterbauelements verbessert werden, ohne dass dabei im eingeschalteten Zustand über dieses p-Gebiet der zweiten Halbleiterschicht ein derart hoher Löcherstrom abgeführt wird, dass die Ladungsträgerüberschwemmung oder der Kurzschlussstrom im eingeschalteten Zustand deutlich verringert wird.
  • ZUSAMMENFASSUNG
  • Eine Ausführungsform weist ein Halbleiterbauelement mit einer erste Halbleiterschicht eines ersten Leitungstyps und einer zweiten Halbleiterschicht eines zweiten Leitungstyps komplementär zu dem ersten Leitungstyp auf, die in oder auf der ersten Halbleiterschicht angeordnet ist. Weiterhin hat das Halbleiterbauelement einen Bereich des ersten Leitungstyps, der in der zweiten Halbleiterschicht angeordnet ist. Eine erste Elektrode kontaktiert den Bereich des ersten Leitungstyps und die zweite Halbleiterschicht. Ein Trench erstreckt sich bis in die erste Halbleiterschicht hinein und eine spannungsabhängige Kurzschluss Ableiterstruktur weist einen hochdotierten Ableiterbereich des zweiten Leitungstyps auf. Dieser Ableiterbereich ist am Ende eines Kanalbereichs angeordnet und mit einer in dem Trench angeordneten Diode gekoppelt.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Die anhängende Zeichnungen sind einbezogen, um ein weiteres Verständnis der vorliegenden Erfindung bereitzustellen und sind eingefügt und bilden einen Bestandteil dieser Spezifikation. Die Zeichnungen zeigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung und dienen zusammen mit der Beschreibung dem Erläutern der Grundlagen der Erfindung. Andere Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung und viele der beabsichtigten Vorteile der vorliegenden Erfindung werden ohne weiteres gewürdigt, da sie besser durch Bezug auf die nachfolgende detaillierte Beschreibung verstanden werden. Die Elemente der Zeichnungen sind nicht notwendigerweise relativ zueinander maßstabsgerecht. Gleiche Bezugszeichen kennzeichnen entsprechende, ähnliche Teile.
  • 1 illustriert einen schematischen Querschnitt durch ein Halbleiterbauelement;
  • 2 illustriert einen schematischen Querschnitt durch ein Halbleiterbauelement;
  • 3 illustriert einen schematischen Querschnitt durch ein Halbleiterbauelement;
  • 4 illustriert einen schematischen Querschnitt durch das Halbleiterbauelement gemäß 3 entlang der Schnittlinie A-A in 3;
  • 5 illustriert einen schematischen Querschnitt durch ein Halbleiterbauelement;
  • 6 illustriert einen schematischen Querschnitt durch ein Halbleiterbauelement.
  • Detaillierte Beschreibung
  • In der nachfolgenden detaillierten Beschreibung wird auf die anhängenden Zeichnungen Bezug genommen, die einen Teil der Beschreibung bilden und in denen durch Darstellungen besonderer Ausführungsformen gezeigt wird, wie die Erfindung praktiziert werden kann. In diesem Sinne werden Richtungsangaben wie „oben”, „unten”, „vorn”, „hinten”, „führend”, „folgend” usw. mit Bezug auf Richtungen in den beschriebenen Zeichnungen verwendet. Weil Komponenten der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung in einer Anzahl unterschiedlicher Ausrichtungen positioniert werden können, werden die Richtungsangaben zum Zwecke der Darstellung verwendet und in keiner Weise zur Begrenzung. Das bedeutet, dass andere Ausführungsformen verwendet und strukturelle oder logischen Änderungen durchgeführt werden können ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen. Die folgende detaillierte Beschreibung ist deshalb nicht in einem beschränkenden Sinne zu betrachten, und der Rahmen der vorliegenden Erfindung wird durch die anhängenden Ansprüche definiert.
  • 1 illustriert einen schematischen Querschnitt durch ein Halbleiterbauelement 1. Diese Ausführungsform weist ein MOS-gesteuertes Halbleiterbauelement 1 auf, das einen Kanalbereich 22, einen Trench 15 und eine spannungsabhängige Kurzschluss-Ableiterstruktur 16 bzw. eine Struktur eines Nebenschlussdämpfungswiderstandes einschließt, wobei die spannungsabhängige Kurzschluss-Ableiterstruktur 16 ein spannungsbegrenzendes Bauelement 34 aufweist, das in dem Trench angeordnet und mit einem Ableiterbereich 17 gekoppelt ist, der an einem Ende 18 des Kanalbereichs 22 angeordnet ist. Der Ableit erbereich 17 ist über das spannungsbegrenzende Bauelement 34 mit einer ersten Elektrode 14 des MOS-gesteuerten Halbleiterbauelements 1 über eine Verbindungsleitung 11 gekoppelt. In der gezeigten Ausführungsform ist das MOS-gesteuerte Halbleiterbauelements 1 ein Bipolartransistor mit isoliertem Gate (IGBT). Zusätzlich ist eine Gateelektrode 30 in dem Trench 15 angeordnet.
  • In der Nähe des Kanalendes 18 des MOS-gesteuerten Halbleiterbauelements 1 wird der Ableiterbereich 17 typischerweise in einem Abstand von 100 Nanometer bis einigen Mikrometern vorgesehen. In der gezeigten Ausführungsform ist der Ableiterbereich 17 p-leitend und die erste Elektrode 14 eine Sourceelektrode S.
  • Der Ableiterbereich 17 kann im Kurzschlussfall die Spannung, die an dem MOS-Kanal 22 abfällt, begrenzen. Damit kann der Sättigungsstrom eines ersten Leitungstyps des MOS-Kanals 22 auf einen niedrigeren Wert begrenzt und somit der gesamte Laststrom, zu dem noch der Strom eines zweiten, zu dem ersten Leitungstyp komplementären Leitungstyps eines Rückseiten-Emitters 9 beiträgt, begrenzt werden. Dies erhöht die Kurschlussfestigkeit des Halbleiterbauelements 1.
  • Die spannungsabhängige Kurzschluss Ableiterstruktur 16 kann in unterschiedlichen Ausführungsformen realisiert werden ohne von der Löcherinjektion des Rückseiten-Emitters 9 überschwemmt und damit beeinflusst zu werden. Bei einer niedrigen Spannung von kleiner 300 mV wird kein oder nur ein geringer Leckstrom durch die spannungsabhängige Kurzschluss Ableiterstruktur 16 fließen. Bei höherer Spannung von einigen 100 mV oder wenigen V fließt andererseits ein hoher Strom durch die spannungsabhängige Kurzschluss Ableiterstruktur 16.
  • Dabei besitzt die spannungsabhängige Kurzschluss Ableiterstruktur 16 die Fähigkeit, hohe Löcherströme von typischerweise 1/3 des Kurzschlussstromes tragen zu können. Deshalb ist der Ableiterbereich 17 in diesem Halbleiterbauelement 1 mit der erste Elektrode 14, die in dieser Ausführungsform eine Sourceelektrode S ist, mittels des spannungsbegrenzenden Bauelements 34 entweder für jede einzelne oder mindestens für einige wenige n-MOS-Zellen 33 verbunden.
  • Das spannungsbegrenzende Bauelement 34 kann, wie in 1 gezeigt, durch eine Diode 19 in Vorwärtsrichtung, oder alternativ durch eine Zenerdiode in Sperrrichtung, einen MOS-Kanal, dessen Gate in geeigneter Weise bei hoher Drainspannung aufgesteuert wird, oder durch Thyristoren, Varistoren usw. realisiert werden. Diese Elemente können aus Polysilizium oder amorphem Silizium oder anderen Materialien bestehen, die sich gut in den Trench eines Siliziumhalbleiterkörpers integrieren lassen, wie Germanium, Siliziumcarbid, Zinkoxid oder andere III-V Verbindungshalbleiter.
  • In einem derartigen Halbleiterbauelement, wie in 1 gezeigt, wird eine minimale VCE,sat Erhöhung bei deutlicher Reduktion des Kurzschlussstromes, bei minimaler Erhöhung des Leckstromes und bei minimaler Reduktion der Durchbruchspannung erreicht. Wie Simulationen gezeigt haben, kann eine Reduktion des Kurzschlussstromes um zwei Größenordnungen erreicht werden. Alternativ kann die Kanalweite entsprechend erhöht werden, wodurch die Durchlassspannung VCE,sat deutlich verringert werden kann. Dabei kann beispielsweise der in 1 beispielhaft gezeigte IGBT realisiert werden, der bei gleichen Kurzschluss- und Schalteigenschaften ein von 1,7 V auf 1,1 V reduziertes VCE,sat, im Vergleich zu einem herkömmlichen IGBT aufweist.
  • In der in 1 gezeigten Ausführungsform bildet eine erste Halbleiterschicht 12 einen Driftzonenbereich eines ersten Leitungstyp n, während eine zweite Halbleiterschicht 13, die in oder auf der ersten Halbleiterschicht 12 angeordnet ist, eine Basiszone mit einem zweiten, zu dem ersten Leitungstyp n komplementären Leitungstyp p bildet, wobei Kanäle 22 zwischen einem Bereich 20 von hochdotiertem Halbleitermaterial des ersten Leitungstyps und der ersten Halbleiterschicht 12 gebildet werden, wenn die Gateelektroden 30 und 32 in den Trench 15 und 31 entsprechend angesteuert werden. In dem Trench 15 ist unterhalb der Gateelektrode 30 eine Diodenstruktur 19 angeordnet, welche den Ableiterbereich 17 über die in Vorwärtsrichtung betriebene Diode 19 mit einem p-Typ-Diodenbereich 24, der in Kontakt mit dem Ableiterbereich 17, einem pn-Übergang 25 und einem n-Diodenbereich 23 und über einen Leitungspfad 11 mit der ersten Elektrode 14, die in der gezeigten Ausführungsform eine Sourceelektrode S darstellt, steht.
  • Dabei ist zwischen dem Ende der Gateelektrode 30 und dem n-Diodenbereich 24 eine Isolationsschicht 6 angeordnet, um das Steuerpotential der Gateelektrode 30 von der Funktion der spannungsabhängigen Kurzschluss Ableiterstruktur 16 elektrisch zu isolieren. Ferner erstrecken sich Isolationsschichten 27 entlang den Seitenwänden 28 des Trenches 15 als Gateoxide, während die auf der Basis 29 des Trenches 15 angeordnete Diodenstruktur durch die oben erwähnte horizontale Isolationsschicht 6 von der Gateelektrode 30 getrennt ist. Außerdem zeigt die 1 einen zweiten Trenchbereich 31, der ebenfalls eine Gateelektrode 32 aufweist, wobei jedoch auf der Basis 29 dieses zweiten Trenchbereichs 31 keine Diode angeordnet ist. Ein Halbleiterbauelement 1 gemäß dieser Ausführungsform kann eine Vielzahl von Zellen 33 aufweisen, wobei entweder jede der Zellen 33 oder wenigstens eine Mehrzahl der Zellen 33 eine spannungsabhängige Kurzschluss Ableiterstruktur 16 aufweisen kann.
  • Ein in 1 illustrierter parasitärer npn-Transistor ist nicht wirksam bzw. beeinflusst die Funktionsweise des Halbleiterbauelements 1 nicht, da durch die niedrige Ladungsträgerlebensdauer insbesondere in dem p-Diodenbereich 24 die Transistorverstärkung unterdrückt wird.
  • Ein Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterbauelements 1 weist nachfolgende Schritte auf. Ein Halbleitersubstrat wird bereitgestellt, das eine erste Halbleiterschicht 12 eines ersten Leitungstyps und eine zweite Halbleiterschicht 13 eines zweiten Leitungstyps komplementär zu dem ersten Leitungstyp aufweist, die in oder auf der ersten Halbleiterschicht 12 angeordnet wird. Weiterhin weist das Halbleitersubstrat einen Bereich 20 des ersten Leitungstyps, der in der zweiten Halbleiterschicht 13 angeordnet ist, und eine erste Elektrode 14 auf, die den Bereich 20 des ersten Leitungstyps und die zweite Halbleiterschicht 13 kontaktiert.
  • A Trench 15 erstreckt sich in die erste Halbleiterschicht 12. An einem Ende eines Kanalbereichs 22 wird eine hochdotierter Bereich 17 des zweiten Leitungstyps durch Abscheiden einer Schicht 24 des zweiten Leitungstyps in dem Trench 15 auf dem Boden 29 des Trenches 15, gefolgt von einem Diffusionsschritt, hergestellt. Eine Diodenstruktur 19 wird vervollständigt, durch Abscheiden einer Schicht 23 des ersten Leitungstyps in dem Trench 15 auf der Schicht 24 des zweiten Leitungstyps in dem Trench 15 unter Bilden eines pn-Übergangs dazwischen.
  • In einer weiteren Ausführungsform wird ein hochdotierter Bereich 17 des zweiten Leitungstyps an einem Ende eines Kanalbereichs 22 hergestellt und eine Schicht 24 des zweiten Leitungstyps wird in dem Trench 15 auf dem hochdotierten Bereich 17 des zweiten Leitungstyps abgeschieden. Eine Diodenstruktur 19 wird durch Abscheiden einer Schicht 23 des ersten Leitungstyps in dem Trench 15 auf der Schicht 24 des zweiten Leitungstyps in dem Trench 15 unter Bilden eines pn-Übergangs dazwischen vervollständigt.
  • Dieses Verfahren beschreibt die Schritte, mit denen in dem Trench 15 das spannungsbegrenzende Bauelement 34 in Form einer Diode 19 realisiert wird. Danach wird eine isolierende Schicht 6 in dem Trench 15 auf der Schicht 23 des ersten Leitungstyps abgeschieden und eine Gate Elektrode 30 wird auf der isolierenden Schicht 6 abgeschieden. Der hochdotierte Ableiterbereich 17 des zweiten Leitungstyps umgibt den Boden 29 des Trench 15 und kann auch auf dem Boden des Trench 15 abgeschieden und diffundiert werden, bevor die Struktur 19 auf dem Boden 29 des Trench 15 hergestellt wird.
  • Eine Verbindung über den Pfad 11 ist angeordnet, um den hochdotierten Ableiterbereich 17 des zweiten Leitungstyps zu der ersten Elektrode 14 über die Schicht 24 des zweiten Leitungstyps, die in dem Trench 15 angeordnet ist, und über die Schicht 23 des ersten Leitungstyps, die in dem Trench 15 angeordnet ist, zu koppeln.
  • 2 illustriert einen schematischen Querschnitt durch ein Halbleiterbauelement 2. Komponenten mit gleichen Funktionen wie in 1 werden mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet und nicht erneut erörtert. Bei dieser Ausführungsform sind benachbart zu einem Trench 15 zwei weitere Trench 31, die in der Lage sind, Kanäle 22, auszubilden, angeordnet. Auch der Trench 15 kann in einem Bereich, der hier nicht gezeigt ist, wie in 1 eine Gateelektrode aufwei sen, die am Ende des Kanals die Diodenstruktur besitzt. Jedoch wird mit 2 nun gezeigt, dass an einer Stelle die Schicht 23 von dem pn-Übergang 25 aus innerhalb des Trenches 15 bis an die erste Elektrode 14 herangeführt wird, um damit die Diode 19 als spannungsbegrenzendes Bauelement 34 innerhalb des Halbleiterbauelements 2 mit der ersten Elektrode 14 elektrisch über eine Verbindung 8 zu verbinden.
  • Es ist auch möglich, den unterhalb des Trench 15 angeordnete Ableiterbereich 17 indirekt an die erste Elektrode 14 anzuschließen, indem der Ableiterbereich 17 mit einem weiteren Bereich unter einem anderen Trench verbunden ist und dieser weitere Bereich über ein spannungsbegrenzendes Bauelement 34 mit der ersten Elektrode 14 elektrisch verbunden wird.
  • 3 illustriert einen schematischen Querschnitt durch ein Halbleiterbauelement 3. Komponenten mit gleichen Funktionen wie in den vorhergehenden Figuren werden mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet und nicht erneut erörtert. In dieser Ausführungsform ist entlang der Schnittlinie A-A ein Trench 15 angeordnet; dieser entspricht dem Trench 15 in 2 und verbindet über die Verbindung 8 den n-leitenden Diodenbereich 23 mit dem Potential der ersten Elektrode 14. Benachbart zu diesem Trench 15 sind, wie 4 zeigt, Gateelektroden 30 und 32 angeordnet, die es ermöglichen, die Bereiche 20 mit hoch dotiertem ersten Leitungstyp über die als Basiszone ausgebildete zweite Schicht 13 mit der ersten Schicht 12 über sich ausbildende Kanäle 22 bei geeigneter Spannung an den Gateelektroden 30 und 32 zu verbinden.
  • Dabei sorgt die dazwischen liegende zentrale spannungsabhängige Kurzschluss Ableiterstruktur 16 dafür, dass die Verluste im eingeschalteten Zustand dieses Halbleiterbauelements 3 verringert werden, indem bei niedrigen Spannungen nur ein geringer Leckstrom auftritt und bei einigen 100 mV oder bei wenigen V dagegen ein hoher Strom abgeführt werden kann, wobei hohe Löcherströme von typischerweise 1/3 des Kurzschlussstroms durch die spannungsabhängige Kurzschluss Ableiterstruktur 16 zur ersten Elektrode 14 fließen.
  • Es ist auch möglich, den unterhalb des Trenches 15 angeordneten Ableiterbereich 17 indirekt an die erste Elektrode 14 anzuschließen, indem der Ableiterbereich 17 mit einem weiteren Bereich unter einem anderen Trench verbunden ist und dieser weitere Bereich über ein spannungsbegrenzendes Bauelement 34 mit der ersten Elektrode 14 elektrisch verbunden ist.
  • 5 illustriert einen schematischen Querschnitt durch ein Halbleiterbauelement 4. Komponenten mit gleichen Funktionen wie in den vorhergehenden Figuren werden mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet und nicht erneut erörtert. Diese Ausführungsform unterscheidet sich von der Ausführungsform gemäß 1 dadurch, dass der pn-Übergang als zwischen einem n-Diodenbereich 23 am Boden des Trenches 15 und dem relativ hoch dotierten Ableiterbereich 17 gebildet wird. Um jedoch die gleiche Wirkung wie bei einer am Trenchboden angebrachten Diode zu erzielen, wird die Ladungsträgerlebensdauer in dem Ableiterbereich 17 dadurch herabgesetzt, dass eine vergrabene Schicht 21, vorzugsweise aus einem Silizid, unterhalb des Trenchbodens 29 in dem Ableiterbereich 17 angeordnet wird.
  • Dadurch wird ein Gebiet mit extrem hoher Rekombinationsrate geschaffen, was neben einem Silizid auch durch eine Metallschicht oder eine Polysiliziumschicht erreicht werden kann, um dadurch die Transistorverstärkung eines parasitären Transistors im Bereich der spannungsabhängige Kurzschluss Ableiterstruktur 16 zu unterdrücken.
  • 6 zeigt einen schematischen Querschnitt durch ein Halbleiterbauelement 5. Komponenten mit gleichen Funktionen wie in den vorhergehenden Figuren werden mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet und nicht ermneut erörtert. Diese Ausführungsform unterscheidet sich von den vorhergehenden Ausführungsformen dadurch, dass der Trench 15 nebeneinander durch vertikale Isolationsschichten 7 und 10 voneinander isolierte Gate-Elektroden 30 und 32 mit dem dazwischen angeordnetem spannungsbegrenzenden Bauelement 34 aufweist.
  • Dabei ist wiederum im unteren Bereich zu dem Ableiterbereich 17 ein pn-Übergang 25 vorgesehen, der einen p-Diodenbereich 24 und einen n-Diodenbereich 23 aufweist, wobei sich der n-Diodenbereich 23 entlang des gesamten Trenches 15 zwischen den beiden Gateelektroden 30 und 32 bis hin zur ersten Elektrode 14 erstreckt und so eine Verbindung 8 mit dieser ersten Elektrode 14 herstellt. Dabei kann der pn-Übergang 25 auch alternativ in Oberflächennähe des Trenches 15 ausgebildet sein. Bei dieser Ausführungsform ergibt sich eine kompakte Struktur für das Halbleiterbauelement 5 aufgrund der multifunktionalen Struktur des Trenches 15.
  • Obgleich hier spezielle Ausführungsformen gezeigt und beschrieben wurden, werden Fachleite mit normaler Erfahrung erkennen, dass eine Vielzahl von alternativen und äquivalenten Ausführungen die speziellen gezeigten und beschriebenen Ausführungsformen ersetzen können, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen. Diese Anmeldung beabsichtigt alle Anpassungen oder Variationen der speziellen hier erörterten Ausführungsformen abzudecken. Deshalb ist es vorgesehen, dass diese Erfindung nur durch die Ansprüche und die Äquivalente davon begrenzt ist.

Claims (22)

  1. Halbleiterbauelement, aufweisend: eine erste Halbleiterschicht eines ersten Leitungstyps, eine zweite Halbleiterschicht eines zweiten Leitungstyps, komplementär zu dem ersten Leitungstyp, die in oder auf der ersten Halbleiterschicht angeordnet ist, einen Bereich des ersten Leitungstyps, der in der zweiten Halbleiterschicht angeordnet ist, eine erste Elektrode, die den Bereich des ersten Leitungstyps und die zweite Halbleiterschicht kontaktiert, einen Trench, der sich in die erste Halbleiterschicht erstreckt, und eine spannungsabhängige Kurzschluss Ableiterstruktur, die einen hochdotierten Ableiterbereich des zweiten Leitungstyps aufweist, der an einem Ende eines Kanalbereichs angeordnet und mit einer in dem Trench angeordneten Diode gekoppelt ist.
  2. Halbleiterbauelement nach Anspruch 1, wobei der hochdotierte Ableiterbereich mit der ersten Elektrode über die Diode gekoppelt ist.
  3. Halbleiterbauelement nach Anspruch 1, wobei die Diode einen Bereich des ersten Leitungstyps und einen Bereich des zweiten Leitungstyps unter Bilden eines dazwischen angeordneten pn-Übergangs aufweist.
  4. Halbleiterbauelement nach Anspruch 3, wobei der Bereich des zweiten Leitungstyps der Diode in Kontakt mit dem hochdotierten Ableiterbereich steht.
  5. Halbleiterbauelement nach Anspruch 1, wobei eine isolierende Schicht sich entlang der Seitenwände des Trench erstreckt und entlang des Trenchbodens unterbrochen ist.
  6. Halbleiterbauelement nach Anspruch 1, wobei der Trench weiterhin eine Gateelektrode aufweist, wobei die Gateelektrode elektrisch von den Bereichen des ersten Leitungstyps und der zweiten Halbleiterschicht und der ersten Halbleiterschicht isoliert ist.
  7. Halbleiterbauelement nach Anspruch 6, wobei die Diode unterhalb der Gateelektrode angeordnet ist.
  8. Halbleiterbauelement nach Anspruch 1, das weiterhin einen zweiten Trench aufweist, der eine Gateelektrode einschließt, wobei die Diode in einem von dem zweiten Trench unterschiedlichen Trench angeordnet ist.
  9. Halbleiterbauelement nach Anspruch 1, das weiterhin eine Mehrzahl von Zellen aufweist, wobei jede Zelle eine spannungsabhängige Kurzschluss Ableiterstruktur aufweist.
  10. Halbleiterbauelement nach Anspruch 1, wobei Gateelektroden und eine spannungsabhängige Kurzschluss Ableiterstruktur voneinander beabstandet in einem einzelnen Trench angeordnet sind.
  11. Halbleiterbauelement nach Anspruch 1, wobei der hochdotierte Ableiterbereich in der Nachbarschaft zu und räumlich in einem Abstand von dem Ende des Kanalbereichs angeordnet ist.
  12. Halbleiterbauelement nach Anspruch 1, wobei das Halbleiterbauelement einen Bipolartransistor mit isoliertem Gate bereitstellt.
  13. Halbleiterbauelement, das ein MOS-gesteuertes Halbleiterbauelement einschließt, aufweist: – einen Kanalbereich, – einen Trench und – eine spannungsabhängige Kurzschluss Ableiterstruktur, die ein spannungsbegrenzendes Bauelement aufweist, das in dem Trench angeordnet und mit einem Ableiterbereich gekoppelt ist, der an einem Ende des Kanalbereichs angeordnet ist.
  14. Halbleiterbauelement nach Anspruch 13, wobei der Ableiterbereich über das spannungsbegrenzende Bauelement mit einer Elektrode des MOS gesteuerten Halbleiterbauelements gekoppelt ist.
  15. Halbleiterbauelement nach Anspruch 14, wobei das spannungsbegrenzende Bauelement eine in Vorwärtsrichtung betriebene Diode oder ein Varistor oder ein Thyristor oder eine in Sperrrichtung betriebene Zenerdiode ist.
  16. Halbleiterbauelement nach Anspruch 14, wobei das MOS-gesteuerte Bauelement ein Bipolartransistor mit isoliertem Gate ist.
  17. Elektronische Komponente, die ein MOS-gesteuertes Halbleiterbauelement aufweist, mit – einem Kanal, – einem Trench, – einem Ableiterbereich, der an einem Ende des Kanals angeordnet ist und – einem Mittel zum Ableiten eines Kurzschlussstroms, das in dem Trench angeordnet und mit dem Ableiterbereich und dem MOS-gesteuerten Halbleiterbauelement gekoppelt ist.
  18. Elektronische Komponente nach Anspruch 17, wobei das Mittel zum Ableiten eines Kurzschlussstromes eine in Vorwärtsrichtung betriebene pn-Diode, oder ein Varistor, oder ein Thyristor oder eine in Sperrrichtung betriebene Zenerdiode ist.
  19. Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauelements, aufweisend: Bereitstellen eines Halbleitersubstrats, das aufweist: eine erste Halbleiterschicht eines ersten Leitungstyps, eine zweite Halbleiterschicht eines zweiten Leitungstyps, komplementär zu dem ersten Leitungstyp, die in oder auf der ersten Halbleiterschicht angeordnet ist, einen Bereich des ersten Leitungstyps, der in der zweiten Halbleiterschicht angeordnet ist, eine erste Elektrode, die den Bereich des ersten Leitungstyps und die zweite Halbleiterschicht kontaktiert, und einen Trench, der sich in die erste Halbleiterschicht erstreckt, Herstellen eines hochdotierten Bereichs des zweiten Leitungstyps an einem Ende eines Kanalbereichs, Abscheiden einer Schicht des zweiten Leitungstyps in dem Trench auf dem hochdotierten Bereich des zweiten Leitungstyps, und Abscheiden einer Schicht des ersten Leitungstyps in dem Trench auf der Schicht des zweiten Leitungstyps in dem Trench unter Ausbildung eines pn-Übergangs dazwischen.
  20. Verfahren nach Anspruch 19, wobei in dem Trench eine isolierende Schicht auf der Schicht des ersten Leitungstyps abgeschieden wird, und eine Gateelektrode auf der isolierenden Schicht abgeschieden wird.
  21. Verfahren nach Anspruch 19, wobei der hochdotierte Bereich des zweiten Leitungstyps einen Boden des Trench umgibt.
  22. Verfahren nach Anspruch 19, wobei der hochdotierte Bereich des zweiten Leitungstyps mit der ersten Elektrode über die Schicht des zweiten Leitungstyps, die in dem Trench angeordnet ist and über die Schicht des ersten Leitungstyps, die in dem Trench angeordnet ist, gekoppelt ist.
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