DE102012223663A1 - Halbleiterbauelement mit einer platzsparenden Randstruktur - Google Patents

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Abstract

Beschrieben wird ein Halbleiterbauelement, das aufweist: einen Halbleiterkörper (100), der eine erste Seite (101) und eine zweiten Seite (102) und eine erste Halbleiterschicht (103) mit einer Grunddotierung eines ersten Leitfähigkeitstyps aufweist; wenigstens eine aktive Bauelementszone (12) eines zweiten Leitfähigkeitstyps, die komplementär zu dem ersten Leitfähigkeitstyp dotiert ist, in der ersten Halbleiterschicht (103); ein Zellenfeld mit mehreren Gräben, wobei jeder Graben eine Feldelektrode (17) und ein Feldelektrodendielektrikum (18) aufweist, wenigstens eine Zellenfeldrandzone (27) des zweiten Leitfähigkeitstyps, wobei die Zellenfeldrandzone in dem Zellenfeld nur in einem Randgebiet des Zellenfelds angeordnet ist, an wenigstens einen Graben des Zellenfelds angrenzt und wenigstens teilweise unterhalb des wenigstens einen Grabens in dem Zellenfeld angeordnet ist.

Description

  • Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung betreffen ein Halbleiterbauelement, insbesondere einen Leistungstransistor, der einen Halbleiterkörper mit einem pn-Übergang in einem Innengebiet de Halbleiterkörpers und einer Randstruktur in einem Randgebiet des Halbleiterkörpers aufweist.
  • Eine Bauelementstruktur mit einem Halbleiterübergang, d. h. einem pn-Übergang, ist sowohl bei bipolaren Bauelementen, wie Dioden, Bipolartransistoren und IGBTs, und in unipolaren Bauelementen, wie MOSFETs, vorhanden. Diese Bauelemente unterscheiden sich hinsichtlich ihres Verhaltens im leitenden Zustand. Allerdings ist diesen Bauelementen gemeinsam, dass sich in einem sperrenden Zustand ausgehend von dem Halbleitergebiet eine Raumladungszone mit zunehmender Sperrspannung ausbreitet.
  • Bei vertikalen Bauelementen ist der pn-Übergang im Wesentlichen parallel zu einer der Seiten eines Halbleiterkörpers. Ohne dass zusätzliche Maßnahmen ergriffen werden, ist die Spannungsfestigkeit (die maximale Sperrspannung) in solchen Bereichen reduziert, die sich in einer lateralen Richtung an den pn-Übergang anschließen. Üblicherweise ist dies das Randgebiet des Halbleiterkörpers, d. h. ein Gebiet benachbart zu einer Seitenoberfläche oder Randoberfläche des Halbleiterkörpers, wobei die Randoberfläche in einer vertikalen Richtung zwischen einer Vorderseite und einer Rückseite des Halbleiterkörpers verläuft. Das Gebiet mit dem pn-Übergang bildet üblicherweise das Innengebiet, das bezüglich seiner Fläche üblicherweise größer ist als das Randgebiet.
  • Um die Spannungsfestigkeit im Randgebiet zu erhöhen, und um dadurch einen Lawinendurchbruch im größeren Innengebiet bei Erreichen einer maximalen Sperrspannung zu konzentrieren, sind verschiedene Randabschlüsse oder Randstrukturen bekannt. Diese Randabschlüsse dienen dazu, die Krümmung der elektrischen Feldlinien im Randgebiet zu reduzieren, wenn eine Sperrspannung an das Bauelement angelegt wird, und dienen somit dazu, die Feldstärke im Randgebiet verglichen mit der Feldstärke im Innengebiet zu reduzieren.
  • Die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, ein Halbleiterbauelement mit einer verbesserten Randabschlussstruktur zur Verfügung zu stellen.
  • Diese Aufgabe wird durch ein Halbleiterbauelement nach Anspruch 1 gelöst. Spezielle Ausführungsbeispiele sind in den Unteransprüchen angegeben.
  • Ein Halbleiterbauelement gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel umfasst einen Halbleiterkörper, mit einer ersten und einer zweiten Seite und einer ersten Halbleiterschicht mit einer Grunddotierung eines ersten Leitfähigkeitstyps, wenigstens eine aktive Bauelementzone eines zweiten Leitfähigkeitstyps, der komplementär zu dem ersten Leitfähigkeitstyp ist, in der ersten Halbleiterschicht, ein Zellenfeld mit mehreren Gräben, wobei jeder Graben eine Feldelektrode und ein Feldelektrodendielektrikum aufweist, und wenigstens eine Zellenfeldrandzone des zweiten Leitfähigkeitstyps. Die Zellenfeldrandzone ist in dem Zellenfeld nur in einem Randgebiet des Zellenfelds angeordnet, grenzt an den wenigstens einen Graben des Zellenfelds an und ist wenigstens teilweise unterhalb des wenigstens einen Grabens in dem Zellenfeld angeordnet.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHUNGEN
  • Beispiele werden nachfolgend anhand von Zeichnungen erläutert. Die Zeichnungen dienen zur Erläuterung des Grundprinzips, so dass nur solche Aspekte dargestellt sind, die zum Verständnis des Grundprinzips notwendig sind. Die Zeichnungen sind nicht maßstabsgerecht. In den Zeichnungen bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche Merkmale.
  • 1 veranschaulicht ein Halbleiterbauelement, das als MOS-Transistor ausgebildet ist, wobei das Bauelement eine Randstruktur mit einem Graben und einer in dem Graben angeordneten Randelektrode aufweist.
  • 2 veranschaulicht ein Halbleiterbauelement, das als Diode ausgebildet ist, wobei das Halbleiterbauelement eine Randstruktur mit einem Graben und eine in dem Graben angeordneten Randelektrode aufweist.
  • 3 veranschaulicht ein Halbleiterbauelement, das als MOS-Transistor realisiert ist, wobei das Halbleiterbauelement eine Randstruktur mit mehreren Gräben und in den Gräben angeordnete Randelektroden aufweist.
  • 4 veranschaulicht ein Halbleiterbauelement, das als MOS-Transistor ausgebildet ist, wobei das Bauelement eine Randstruktur aufweist, die einen mit einem Dielektrikum gefüllten Graben aufweist.
  • 5 veranschaulicht ein Halbleiterbauelement, das als MOS-Transistor realisiert ist, wobei das Bauelement mehrere Randstrukturen mit mehreren Gräben aufweist, wobei jeder Graben mit einem Dielektrikum gefüllt ist.
  • 6 veranschaulicht Prozessschritte zum Herstellen einer Randstruktur gemäß der 1 und 2.
  • 7 veranschaulicht eine vertikale Querschnittsansicht eines Halbleiterbauelements gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel.
  • 8 veranschaulicht eine horizontale Querschnittsansicht des Halbleiterbauelements gemäß 7 in einer ersten horizontalen Ebene.
  • 9 veranschaulicht eine horizontale Querschnittsansicht des Halbleiterbauelements gemäß 7 in einer zweiten horizontalen Ebene.
  • 10 veranschaulicht eine vertikale Querschnittsansicht eines Halbleiterbauelements gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel.
  • 11 veranschaulicht eine horizontale Querschnittsansicht des Halbleiterbauelements gemäß 10 in der zweiten horizontalen Ebene.
  • 12 veranschaulicht eine vertikale Querschnittsansicht eines Halbleiterbauelements gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel.
  • 13 veranschaulicht eine vertikale Querschnittsansicht eines Halbleiterbauelements gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
  • In der nachfolgenden detaillierten Beschreibung wird auf die beigefügten Figuren Bezug genommen, in denen zur Veranschaulichung spezielle Ausführungsbeispiele dargestellt sind. Selbstverständlich können die Merkmale der verschiedenen beispielhaften hierin beschriebenen Ausführungsbeispiele miteinander kombiniert werden, sofern nichts anderes angegeben ist.
  • 1 zeigt eine vertikale Querschnittsansicht eines Abschnitts eines Halleiterbauelements gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel. Das Halbleiterbauelement umfasst einen Halbleiterkörper 100 mit einer ersten Seite 101, die nachfolgend auch als Vorderseite bezeichnet wird, und eine zweite Seite 102, die nachfolgend auch als Rückseite bezeichnet wird. Die Rückseite 102 ist in einer vertikalen Richtung des Hableiterkörper 100 gegenüberliegend zu der Vorderseite 101 angeordnet. Der Halbleiterkörper 100 umfasst eine erste Halbleiterschicht 103 mit einer Grunddotierung eines ersten Leitfähigkeitstyps. Lediglich zur Veranschaulichung ist bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 der erste Leitfähigkeitstyp ein n-Typ.
  • Die erste Halbleiterschicht 103, die an die Vorderseite 101 des Halbleiterkörpers angrenzt, ist beispielsweise eine Epitaxieschicht 103, die auf einer zweiten Halbleiterschicht 104 angeordnet ist, wobei die zweite Halbleiterschicht 104 beispielsweise ein Halbleitersubstrat ist. Es sei erwähnt, dass Abmessungen der ersten und zweiten Halbleiterschichten 103, 104 gemäß 1 in vertikaler Richtung nicht maßstabsgerecht sind. Üblicherweise – wenn die erste Halbleiterschicht 103 als eine Epitaxieschicht auf einem Substrat 104 realisiert ist – sind die Abmessungen der Epitaxieschicht 103 in vertikaler Richtung des Halbleiterkörpers 103 wesentlich geringer als die Abmessungen des Halbleitersubstrats 104.
  • Der Halbleiterkörper 100 umfasst ein Innengebiet 105 und ein Randgebiet 106, das in einer laterale Richtung des Halbleiterkörpers 100 an das Innengebiet 105 angrenzt. In der ersten Halbleiterschicht 103 und dem Innengebiet 105 des Halbleiterkörpers 100 ist eine aktive Bauelementzone 12 eines zweiten Leitfähigkeitstyps angeordnet, die gemäß dem Beispiel eine p-dotierte Zone ist. Die aktive Zone 112 bildet mit einem angrenzenden Gebiet der Halbleiterschicht 103, das die n-Grunddotierung aufweist, einen pn-Übergang. Bei dem Beispiel gemäß 1 ist die aktive Bauelementzone 12 ein Teil einer Transistorstruktur eines MOS-Transistors, die im Innengebiet 105 des Halbleiterkörpers 100 realisiert ist. Die p-dotierte aktive Bauelementszone 12 bildet eine Bodyzone des Transistors, die in einer vertikalen Richtung des Halbleiterkörpers 100 zwischen einer Sourcezone 11 und einer Driftzone 13 angeordnet ist. Die Sourcezone 11 und diem Driftzone 13 sind komplementär zu der Bodyzone 12 dotiert. Ein Abschnitt der Halbleiterschicht 103, der die Grunddotierung aufweist, und der sich von der Bodyzone 12 in einer vertikalen Richtung bis an das Halbleitersubstrat 104 erstreckt, bildet die Driftzone 13 bei diesem Bauelement. Das Halbleitersubstrat 104 bildet eine Drainzone 14 des MOS-Transistors.
  • Zum Steuern eines Inversionskanals in der Bodyzone 12 zwischen der Sourcezone 11 und der Driftzone 13 weist das Bauelement eine Gateelektrode 15 auf. Die Gateelektrode 15 ist in einem Graben angeordnet, der sich von der ersten Seite 101 in einer vertikalen Richtung in den Halbleiterkörper 100 erstreckt. Gemäß dem Beispiel in 1 ist die Gateelektrode 15 in lateraler Richtung des Halbleiterkörpers 100 benachbart zu der Bodyzone 12 angeordnet und ist unter Verwendung eines Gatedielektrikums 16 dielektrisch gegenüber der Bodyzone 12 isoliert. In vertikaler Richtung des Halbleiterkörpers 100 erstreckt sich die Gateelektrode 15 von der Sourcezone 12 zu der Driftzone 13.
  • In dem Innengebiet 105 des Halbleiterkörpers 100 können eine Anzahl identischer Transistorstrukturen, die jeweils eine Gateelektrode 15, eine Sourcezone 11 und eine Bodyzone 12 aufweisen, gebildet sein. Diese identischen Transistorstrukturen werden nachfolgend als Transistorzellen bezeichnet. Diese Transistorzellen sind parallel geschaltet, indem deren Sourcezonen 11 elektrisch miteinander verbunden sind. Bei dem Bauelement gemäß 1 wird dies erreicht durch Verwenden einer Sourceelektrode 31, die oberhalb der Vorderseite des Halbleiterkörpers 100 angeordnet ist und die die Sourcezonen 11 der einzelnen Transistorzellen kontaktiert. Außerdem schließt die Sourceelektrode 31 die Sourcezonen 11 und die Bodyzonen 12 der Transistorzellen in bekannter Weise kurz. Die Driftzone 13 und die Drainzone 14 sind bei diesem Bauelement allen Transistorzellen gemeinsam. Die parallel geschalteten Transistorzellen bilden ein so genanntes Zellenfeld.
  • In denselben Gräben 19 wie die Gateelektroden 15 können Feldelektroden 17 angeordnet sein, die in vertikaler Richtung unterhalb der Gateelektroden 15 angeordnet sind und die in einer lateralen Richtung benachbart zu Abschnitten der Driftzone 13 angeordnet sind. Diese Feldelektroden 17 in den Gräben sind gegenüber der ersten Halbleiterschicht 103 durch ein Feldelektrodendielektrikum 18 isoliert, wobei das Feldelektrodendielektrikum verglichen mit dem Gatedielektrikum 16 dicker ist. In einer nicht im Detail dargestellten Weise können die Feldelektroden 17 an die Sourcezonen 11 bzw. die Sourceelektrode 31 angeschlossen sein, wobei die Feldelektroden 17 dadurch das Sourcepotential des Bauelements haben. Die Feldelektroden 17 dienen in bekannter Weise dazu, einen Teil der in der Driftzone 13 vorhandenen Dotierstoffladung zu kompensieren, wenn das Bauelement sperrt (ausgeschaltet ist), wodurch die Spannungsfestigkeit des Bauelements erhöht wird. Die Dotierstoffladung resultiert aus der Dotierung der Driftzone mit Dotierstoffen.
  • Die Transistorstruktur gemäß 1 sperrt, wenn kein Ansteuerpotential an der Gateelektrode 15 vorliegt, das geeignet ist, einen Inversionskanal in der Bodyzone 12 zu bewirken, und wenn eine Spannung zwischen einem Drainanschluss D (der an die Drainzone 14 angeschlossen ist) und den Sourceanschlüssen vorhanden ist, die den pn-Übergang zwischen der Bodyzone 12 und der Driftzone 13 sperrt. Die Sperrspannung ist für den n-MOSFET gemäß 1 eine positive Spannung zwischen Drain D und Source S. Bei einem p-MOSFET, bei dem die einzelnen Bauelementzonen komplementär zu den Bauelementzonen des Bauelements gemäß 1 dotiert sind, ist diese Spannung eine negative Spannung zwischen Drain und Source.
  • Wenn eine Sperrspannung an das Bauelement angelegt wird, breitet sich eine Raumladungszone ausgehend von dem pn-Übergang in einer vertikalen Richtung des Halbleiterkörpers 100 in dem Innengebiet 105 aus. Die Raumladungszone breitet sich mit zunehmender Sperrspannung weiter aus, bis eine maximale Spannungsfestigkeit des Bauelements erreicht ist und ein Lawinendurchbruch einsetzt. Im Randgebiet 106 weist das Bauelement eine Randstruktur auf. Die Randstruktur dient dazu, eine Spannungsfestigkeit im Randbereich zu erhalten, die wenigstens der Spannungsfestigkeit des Bauelements im Innengebiet 105 entspricht. In diesem Zusammenhang sei erwähnt, dass das ”Randgebiet” nicht notwendigerweise ein Gebiet des Halbleiterkörpers 100 ist, das nahe eines lateralen Randes des Halbleiterkörpers 100 ist. Das ”Randgebiet” ist im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung ein Gebiet des Halbleiterkörpers 100, welches sich in einer lateralen Richtung an ein Halbleitergebiet anschließt, wobei das Halbleitergebiet aktive Bauelementbereiche eines vertikalen Leistungshalbleiterbauelements aufweist. Außer bei einem Leistungs-MOSFET, wie er in 1 dargestellt ist, kann ein solches vertikales Leistungshalbleiterbauelement ein Leistungs-IGBT oder eine Leistungsdiode sein, die anhand von 2 nachfolgend erläutert wird. Ausgehend von dem Bauelement gemäß 1 wird ein Leistungs-IGBT dadurch erhalten, dass die Drainzone komplementär zu der Driftzone 13 dotiert wird.
  • Bei dem Bauelement gemäß 1 umfasst die Randstruktur einen weiteren Graben 25, der sich ausgehend von der Vorderseite 101 in vertikaler Richtung in den Halbleiterkörper erstreckt. Eine Elektrode, die nachfolgend als Randelektrode bezeichnet wird, ist in diesem Graben 25 angeordnet und ist durch eine Dielektrikumsschicht dielektrisch gegenüber der ersten Halbleiterschicht 103 isoliert.
  • Die Randstruktur umfasst außerdem eine erste Randzone 21, wobei die Randzone 21 komplementär zu der Grunddotierung der Halbleiterschicht 103 dotiert ist, direkt an den Randgraben 25 angrenzt und in der vertikalen Richtung wenigstens teilweise unterhalb des Randgrabens 25 angeordnet ist. Die Randstruktur umfasst außerdem eine optionale zweite Randzone 22, wobei die zweite Randzone 22 in der lateralen Richtung des Halbleiterkörpers 100 direkt an den Randgraben angrenzt und in der vertikalen Richtung an die Vorderseite 101 angrenzt. Die zweite Randzone 22 ist komplementär zu der Grunddotierung der ersten Halbleiterschicht 103 dotiert und grenzt in dem Beispiel in einer Richtung entgegengesetzt der Richtung des Zellenfeldes an den Graben an.
  • Das Bauelement kann außerdem eine Randzone 26 zwischen dem Randgraben 25 und dem äußersten Graben des Transistorzellenfeldes aufweisen, wobei der äußerste Graben der Graben ist, der am nächsten zu dem Randgebiet 106 angeordnet ist. Die weitere Randzone 26 ist komplementär zu der Grunddotierung der ersten Halbleiterschicht 103 dotiert. Die Randzone 26 reicht von dem Randgraben 25 bis an den äußersten ”Transistorgraben” des Transistorzellenfeldes, wobei der Transistorgraben eine Gateelektrode 16 und eine darin angeordnete Feldelektrode 17 aufweist. Bei diesem Bauelement ist die Randelektrode 23 zwischen dem Randgraben 25 und dem Zellenfeld an die weitere Randzone 26 angeschlossen.
  • Alternativ zum Anschließen der Randelektrode 23 an die weitere Randzone 26 kann die Randelektrode 23 an die Sourceelektrode 31 (nicht dargestellt) angeschlossen sein.
  • Die Halbleiterschicht 103, die im Innengebiet des Halbleiterkörpers 100 die Driftzone 13 des MOS-Transistors bildet, kann zwei unterschiedlich dotierte Teilschichten aufweisen: eine erste Teilschicht 103', die an die aktive Bauelementzone 12 angrenzt; und eine zweite Teilschicht 103'', die an die erste Teilschicht 103' angrenzt und die niedriger dotiert ist als die erste Teilschicht 103'. Eine solche Unterteilung des Halbleiterkörpers 103 in zwei Teilschichten 103', 103'' ist in 1 in gestrichelten Linien dargestellt. Die niedriger dotierte Teilschicht 103'' ist im Wesentlichen unterhalb der Grabenstruktur des Zellenfeldes und der Randstruktur angeordnet, wobei die Gräben 19, 25 sich in die niedriger dotierte Teilschicht 103'' erstrecken können. Die erste Randzone 21 kann vollständig in der niedriger dotierten Teilschicht 103'' angeordnet sein.
  • Durch Unterteilen de Halbleiterschicht 103 in eine niedriger dotierte zweite Teilschicht 103'' und eine höher dotierte erste Teilschicht 103' weist das Halbleiterbauelement einen höher dotierten Driftzonenabschnitt im Bereich der Feldelektroden 17 und einen niedriger dotierten Driftzonenabschnitt auf. Der niedriger dotierte Driftzonenabschnitt erhöht die Spannungsfestigkeit des Bauelements und wird durch die Feldelektroden 17 in einer lateralen Richtung nicht verarmt/kompensiert.
  • Zum Vergleich sei angenommen, dass ein Referenzbauelement vorhanden ist, das eine Driftzone aufweist, die so hoch dotiert ist wie die erste Teilschicht 103' des Bauelements gemäß 1 und das keine Feldelektrode aufweist. Die Dotierungskonzentration der höher dotierten Teilschicht 103' des vorliegenden Bauelements verglichen mit der Dotierungskonzentration der niedriger dotierten Teilschicht 103' ist so gewählt, dass die Spannungsfestigkeit des Referenzbauelements um 50% geringer ist als die Spannungsfestigkeit des vorliegenden Bauelements. Mit anderen Worten: die Spannungsfestigkeit des vorliegenden Bauelements ist mehr als zwei Mal höher als die Spannungsfestigkeit des Referenzbauelements.
  • Wenn das Bauelement sperrt, dient die Randstruktur dazu, den Verlauf der Feldlinien in dem Halbleiterkörper zu beeinflussen. In 1 sind zwei Äquipotentiallinien des elektrischen Felds in strichpunktierten Linien dargestellt. Diese Äquipotentiallinien verlaufen im Innengebiet 105 in einer lateralen Richtung und sind im Randgebiet 106 in Richtung der Vorderseite 101 gebogen, ohne dass ein höheres elektrisches Feld im Randgebiet 106 im Vergleich zum Innengebiet 105 auftritt. Um die Spannungsfestigkeit des Bauelements im Randgebiet 106 verglichen mit der Spannungsfestigkeit im Innengebiet 105 zu erhöhen, wird durch die Randstruktur gemäß 1 ein gegenseitiger Abstand zwischen den Äquipotentiallinien in dem Randgebiet erhöht. Die Dielektrikumsschicht 24, die die Feldelektrode 23 umgibt, dient dazu, einen größeren Teil der Sperrspannung im Randgebiet zu absorbieren und biegt die Äquipotentiallinien in Richtung der Vorderseite. Allerdings würde – ohne dass zusätzliche Maßnahmen ergriffen würden – das Biegen der Äquipotentiallinien zu einem Anstieg der elektrischen Feldstärke im Halbleitermaterial, wie beispielsweise Silizium, unterhalb der Gräben 25 führen. Das erste Randgebiet 21, das an den Graben angrenzt, dient zum Vermeiden eines solchen Anstiegs der elektrischen Feldstärke und reduziert das elektrische Feld in dem Halbleitermaterial unterhalb der Gräben, wenn das Bauelement sperrt. In diesem Zusammenhang ist die Dotierungskonzentration der ersten Randzone 21 so gewählt, dass sie vollständig verarmt werden kann, oder dass sie abgesehen von einem Gebiet, das Abmessungen geringer als die Breite des Grabens 25 in lateraler Richtung besitzt, verarmt werden kann. Es sei erwähnt, dass die Abmessungen der ersten Randzone 21 in lateraler Richtung des Halbleiterkörpers 100 üblicherweise – aber nicht notwendigerweise – größer sind als die Abmessungen des Grabens 25 in dieser Richtung.
  • Die zweite Randzone 23 dient zum ”Verschieben” der Äquipotentiallinien von dem Randgraben weiter in Richtung des Randes, um einen Anstieg des elektrischen Felds unterhalb der Gräben aufgrund des Verbiegens der Äquipotentiallinien in diesem Gebiet zu vermeiden. Die Dotierungskonzentration der zweiten Randzone 22 kann so gewählt werden, dass diese nicht vollständig verarmt wird. Im zuletzt genannten Fall ist ein elektrisches Feld nur in Teilen der zweiten Randzone 22 vorhanden, wenn das Bauelement sperrt, während in Teilen der Randzone 22 kein elektrisches Feld vorhanden ist. Dies ist äquivalent zu der Tatsache, dass eine in der zweiten Randzone 22 vorhandene Dotierstoffladung höher ist als eine Durchbruchsladung des verwendeten Halbleitermaterials.
  • In dem Beispiel erstreckt sich die zweite Randzone 22 der Randstruktur ausgehend von der Vorderseite 101 tiefer in der vertikalen Richtung in den Halbleiterkörper 100 als die aktiven Bauelementzonen, die den pn-Übergang bilden (die Bodyzone 12 und das Innengebiet 105).
  • In einer Richtung senkrecht zu der Zeichenebene gemäß 1 können die Gräben langgestreckt sein, wobei die weiteren Bauelementzonen der Transistorstruktur in dieser Richtung ebenfalls langgestreckt sein können. Die Randstruktur ist ringförmig und umgibt die Transistorstruktur des Innengebiets 5 in einer nicht im Detail dargestellten Weise.
  • 2 veranschaulicht ein Halbleiterbauelement, das als Diode realisiert ist. Eine Randstruktur, die in einem Randgebiet 106 des Halbleiterkörpers 100 angeordnet ist, entspricht dem Randgebiet des Leistungstransistors gemäß 1. Das Innengebiet 105 umfasst bei dem Bauelement gemäß 2 eine Diodenstruktur mit einer p-dotierten aktiven Bauelementzone 12, eine ersten n-dotierten Halbleiterzone 13, die an die p-dotierte Zone 12 angrenzt, und eine zweite n-dotierte Halbleiterzone 14, die an die erste n-dotierte Halbleiterzone 13 angrenzt. Die erste n-dotierte Zone 13 ist durch Abschnitte der Halbleiterschicht 103, die die Grund-n-Dotierung besitzen, gebildet. Die zweite n-dotierte Halbleiterzone 14 ist höher dotiert als die n-Zone 13 und ist durch das Halbleitersubstrat 14 gebildet. Zwischen der p-Zone 12, die einen p-Emitter der Transistorstruktur bildet, und der ersten n-Zone 13, die eine n-Basis der Transistorstruktur bildet, ist ein pn-Übergang vorhanden. Die zweite n-Zone 14 bildet den n-Emitter der Diode. Die Diodenstruktur umfasst außerdem Gräben, die sich ausgehend von der ersten Seite 101 in den Halbleiterkörper hinein erstrecken. In den Gräben sind Feldelektroden 17 benachbart zu der n-Basis 13 angeordnet, wobei die Feldelektroden 17 unter Verwendung eines Feldelektrodendielektrikums 18 gegenüber der n-Basis 13 isoliert sind. Die Feldelektroden 17 können beispielsweise an eine Anodenelektrode 31 angeschlossen sein, die oberhalb der Vorderseite 101 angeordnet ist und die die p-Emitterzonen 12 (Anodenzonen) der Diodenstruktur kontaktiert. Der n-Emitter 14 ist an eine Kathodenelektrode K angeschlossen, die schematisch dargestellt ist.
  • Der p-Emitter 12 der Diode gemäß 2 kann durch eine Schottky-Metall-Zone (nicht dargestellt) ersetzt werden, um eine Schottkydiode anstelle der Bipolardiode zu erhalten.
  • 3 veranschaulicht ein Halbleiterbauelement, das im Vergleich zu dem Halbleiterbauelement gemäß 1 modifiziert ist und das für höhere Sperrspannungen ausgelegt ist. Das Bauelement umfasst eine Randstruktur mit mehreren – zwei gemäß dem Beispiel – Randgräben 25. Jedem Randgraben ist eine erste Randzone 21 zugeordnet, wobei jede dieser Randzonen 21 komplementär zu der Grunddotierung der Halbleiterschicht 103 dotiert ist und wenigstens teilweise unterhalb der Gräben 25 angeordnet ist. Optional sind jedem dieser Gräben 25 außerdem zweite Randzonen 22 zugeordnet, wobei diese zweiten Randzonen 22 komplementär zu der Grunddotierung der Halbleiterschicht 103 dotiert sind, an die Gräben 25 in lateraler Richtung angrenzen und direkt an die Vorderseite des Halbleiterkörpers angrenzen. Die zweite Randzone 22 des äußersten Grabens 25 grenzt bei dieser Randstruktur – entsprechend der zweiten Randzone des Bauelements gemäß 1 – an den Graben 25 in einer Richtung an, die entgegengesetzt ist zu der Richtung des Innengebiets 105. Die zweiten Randzonen 22, die den weiteren Gräben zugeordnet sind (nur ein weiterer Graben in 1) verlaufen in lateraler Richtung zwischen benachbarten Randgräben.
  • Das dargestellte Bauelement umfasst außerdem eine weitere Randzone 26, die zwischen einem am nächsten zu dem Zellefeld angeordneten Randgraben 25 und dem äußersten Transistorgraben des Zellenfeldes angeordnet ist. Die Randelektrode 23 des Randgrabens 25, der am nächsten zu dem Zellenfeld angeordnet ist, ist an die weitere Randzone 26 angeschlossen. Die Randelektrode 23 des Randgrabens 25, der beabstandet zu dem Zellenfeld angeordnet ist, ist an eine zweite Randzone 22 angeschlossen, die in Richtung des Zellenfeldes zwischen diesem Randgraben und einem benachbarten Randgraben angeordnet ist. Um die Spannungsfestigkeit zu erhöhen können weitere Randgräben mit Randelektroden vorgesehen sein (nicht dargestellt). Jede dieser Randelektroden ist an eine Halbleiterzone angeschlossen, die in Richtung des Zellenfeldes benachbart zu den Gräben angeordnet ist, und die komplementär zu der Grunddotierung der Halbleiterschicht 103 dotiert ist. Bezugnehmend auf das Beispiel gemäß 3 sind diese Halbleiterzonen die zweiten Randzonen zwischen zwei Randgräben 25 und der weiteren Randzone 26.
  • Das Transistorzellenfeld des Bauelements gemäß 3 ist im Vergleich zu dem Transistorzellenfeld des Bauelements gemäß 1 modifiziert. Die Transistorzellen des Zellenfelds gemäß 3 unterscheiden sich von den Transistorzellen gemäß 1 dadurch, dass die Feldelektroden 17 sich in einer vertikalen Richtung bis auf Höhe der Bodyzonen 12 erstrecken, aber innerhalb der Gräben nicht durch die Gateelektroden 16 umgeben sind. Diese besondere Form der Feldelektroden 17 und der Gateelektroden 15 ist ein Ergebnis eines Herstellungsprozesses, bei dem die erste Felddielektrikumsschicht 18 und die Feldelektroden 17 hergestellt werden. Die Feldelektroden 17 und die Felddielektrikumsschicht 18 werden dann in oberen Bereichen der Gräben vor dem Herstellen der Gateelektroden 15 weggeätzt. Es sei erwähnt, dass die Transistorstruktur gemäß 3 auch eine Randstruktur gemäß 1 aufweisen kann.
  • Bezugnehmend auf die 1 und 2 können sich Randelektroden 23 bis an die Vorderseite 101 des Halbleitekörpers erstrecken. Allerdings können bezugnehmend auf 3 die Feldelektroden 23 auch unterhalb der Vorderseite 101 angeordnet sein und können durch eine zwischen der Vorderseite und den Randelektroden 23 angeordnete Dielektrikumsschicht bedeckt sein.
  • 4 veranschaulicht ein Halbleiterbauelement, das verglichen mit dem Halbleiterbauelement gemäß 1 modifiziert ist. Das Halbleiterbauelement gemäß 4 umfasst eine Randstruktur im Randgebiet 106, wobei die Randstruktur einen Graben 25 aufweist, der vollständig mit einer Randdielektrikumsschicht 24 gefüllt ist. Diese Randstruktur umfasst außerdem eine erste Randzone 22, die komplementär zu der Grunddotierung des Halbleiterkörpers 103 dotiert ist, die direkt an dem Graben 25 angrenzt und die in einer vertikalen Richtung des Halbleiterkörpers 100 wenigstens teilweise unterhalb des Grabens 25 angeordnet ist. Eine Dotierungskonzentration der ersten Randzone 21 ist so gewählt, dass die Randzone 21 vollständig verarmt wird, wenn das Bauelement sperrt, oder bis auf einen Bereich mit Abmessungen kleiner als eine Breite des Grabens 25 in lateraler Richtung verarmt wird. Wenn das Bauelement sperrt, werden alle Dotierstoffe oder wenigstens ein größerer Teil der Dotierstoffe in der Randzone 21 ionisiert.
  • Die Randstruktur gemäß 4 umfasst eine optionale zweite Randzone 22, wobei die zweite Randzone 22 in einer lateralen Richtung entgegengesetzt zu der Richtung des Innengebiets 105 an den Graben 25 angrenzt und an die Vorderseite 101 in einer vertikalen Richtung angrenzt. Die zweite Randzone 22 erstreckt sich in der vertikalen Richtung tiefer in den Halbleiterkörper hinein als die aktive Bauelementzone 22 – die Bodyzone in dem Beispiel. Außerdem umfasst das Bauelement eine optionale weitere Randzone 26, wobei die weitere Randzone 26 komplementär zu der Grunddotierung des Halbleiterkörpers 103 dotiert ist, zwischen dem Randgraben 25 und dem äußersten Graben der Transistorstruktur angeordnet ist und sich von dem Randgraben 25 bis an den Transistorgraben erstreckt. Eine Dotierstoffladung oder Dotierstoffkonzentration der zweiten Randzone 22 kann so gewählt sein, dass die zweite Randzone 22 nicht vollständig verarmt werden kann.
  • Entsprechend der Bauelemente gemäß der 1 bis 3 können die Halbleiterbauelemente gemäß der 4 und 5 (die nachfolgend erläutert werden) unterschiedlich dotierte Teilschichten aufweisen. Eine höher dotierte Teilschicht 103' ist in einem oberen Bereich des Halbleiterkörpers 100 angeordnet, in dem die Gräben 19 mit den Gateelektroden 15 und den Feldelektroden 17 angeordnet sind, und eine niedriger dotierte Schicht 103'' ist zwischen der höher dotierten Schicht 103' und dem Substrat 104 angeordnet, wobei das Substrat in dem Beispiel eine Drainzone 14 bildet. Der Graben 25 (4) und die Gräben 25 (5) mit dem Dielektrikum können sich durch die höher dotierte Teilschicht 103' in die niedriger dotierte Teilschicht 103'' erstrecken. Ein größerer Teil der Randzone 21 ist in der niedriger dotierten Teilschicht 103'' angeordnet.
  • 5 veranschaulicht eine Randstruktur, die verglichen mit der Randstruktur gemäß 4 modifiziert ist. Die Randstruktur gemäß 5 umfasst mehrere – zwei in dem Beispiel – Randgräben 25, die vollständig mit Randdielektrikumsschichten 24 gefüllt sind. Jedem dieser Randgräben 25 ist eine erste Randzone 21 zugeordnet, wobei die erste Randzone 21 wenigstens teilweise unterhalb der Gräben 25 angeordnet ist und eine Dotierstoffladung oder Dotierstoffkonzentration aufweist, die so gewählt ist, dass sie vollständig oder mit Ausnahme eines Bereichs, der Abmessungen geringer als eine Breite des Grabens besitzt, verarmt werden kann. Die optionalen zweiten Randzonen 22 können weiterhin jedem dieser Gräben zugeordnet sein, wobei die zweiten Randzonen 22 in einer lateralen Richtung an die Gräben angrenzen und in einer vertikalen Richtung an die Vorderseite 101 angrenzen.
  • Die anhand der 1 bis 5 erläuterten Randstrukturen sind insbesondere geeignet für Halbleiterbauelemente, die eine Halbleiterschicht 103 mit zwei unterschiedlich dotierten Teilschichten aufweisen: Eine erste Teilschicht 103', die an die aktive Bauelementzone 12 angrenzt, und eine zweite Teilschicht 103'', die an die erste Teilschicht 103' angrenzt und die niedriger dotiert ist als die erste Teilschicht 103'. Bezugnehmend auf die 1 bis 5, in denen eine Unterteilung der Halbleiterschicht 103 in zwei Teilschichten in gestrichelten Linien dargestellt ist, ist die niedriger dotierte Teilschicht 103' im Wesentlichen unterhalb der Randstruktur angeordnet. Die niedriger dotierte Teilschicht 103'' dient dazu, die Spannungsfestigkeit des Bauelements zu erhöhen. Die Randstruktur kann in der höher dotierten ersten Teilschicht 103' angeordnet sein.
  • Ein mögliches Verfahren zum Herstellen der Randstrukturen gemäß der 1 bis 3 wird nachfolgend anhand von 6 erläutert. 6A zeigt einen Querschnitt durch den Halbleiterkörper 100 nach ersten Prozessschritten, in denen Gräben über die Vorderseite 101 unter Verwendung einer auf der Vorderseite angeordneten Ätzmaske 201 geätzt werden. Das Grabenätzen erfolgt in dem Innengebiet 105 zum Herstellen der Gräben, die dazu dienen, die Gateelektroden der Transistorstruktur aufzunehmen, und im Randgebiet 106 zum Herstellen des wenigstens einen Grabens, der die Randelektrode 23 aufnimmt. Das Bezugszeichen 19 in 6A bezeichnet einen Graben des Innengebiets 105 und Bezugszeichen 25 einen Graben des Randgebiets 106.
  • 6B veranschaulicht das Verfahren während weiterer Prozessschritte, in denen unter Verwendung einer weiteren Maske 202 Dotierstoffe in den Halbleiterkörper 100 implantiert werden. Die Maske 202, die beispielsweise eine Blende ist und oberhalb der Vorderseite 101 angeordnet ist, ist so gewählt, dass Dotierstoffe über den Boden des Randgrabens 25 in die Halbleiterschicht 103 implantiert werden und dass Dotierstoffe über die Vorderseite 101 in Bereiche der Halbleiterschicht 103 implantiert werden, die in lateraler Richtung an den Graben 25 angrenzen.
  • Die Maske 202, die dazu verwendet wird, den Halbleiterkörper 100 während des Implantationsprozesses zu maskieren, kann beabstandet zu der Vorderseite 101 des Halbleiterkörpers angeordnet sein. Außerdem kann eine Streuschicht (nicht dargestellt) auf der Vorderseite 101 des Halbleiterkörpers 100 und auf freiliegenden Flächen der Gräben angeordnet sein. Die Dotierstoffe werden dann durch die Streuschicht in den Halbleiterkörper 100 implantiert. Bei einer gegebenen Implantationsenergie bewirkt die Streuschicht eine Variation der Implantationstiefen. Die Blende kann bei diesem Verfahren beabstandet zu der Streuschicht angeordnet sein oder kann direkt an die Streuschicht angrenzen.
  • Implantierte Gebiete, die aus der Implantation resultieren, sind in 6B mit Bezugszeichen 21', 22 bezeichnet. Diese implantierten Gebiete 21', 22' sind die Basis für die ersten und zweiten Randzonen 21, 22. Die Maske 202 ist so gewählt, dass eine Implantation von Dotierstoffen in die Gräben 19 des Innengebiets 105 verhindert wird. Allerdings kann die Maske 202 so gewählt werden, dass Dotierstoffe in den Halbleiterkörper zwischen den Randgraben und den äußersten Transistorgraben 19 implantiert werden, um eine weitere implantierte Zone 26' zu bilden. Die weitere implantierte Zone 26' ist die Basis für den weiteren Randgraben 26. Anschließend an die Implantation kann ein Ausheilschritt durchgeführt werden zum Ausheilen von Kristalldefekten, die aus der Implantation resultieren und zum elektrischen Aktivieren der implantierten Dotierstoffe. Die Temperatur des Ausheilschritts liegt beispielsweise im Bereich zwischen 1000°C und 1200°C, insbesondere zwischen 1050°C und 1100°C.
  • 6C veranschaulicht den Halbleiterkörper 100 nach weiteren Prozessschritten, bei denen – nach Entfernen der Maske 202 – eine Dielektrikumsschicht 24' auf der gesamten Halbleiteroberfläche abgeschieden wird, d. h. auf der Vorderseite 101 ebenso wie in den Gräben 19, 25. Die Dielektrikumsschicht ist beispielsweise ein thermisches Halbleiteroxid, das durch einen Oxidationsprozess hergestellt wird, oder ein abgeschiedenes Oxid. Die Dielektrikumsschicht 24' in dem Graben 19 des Innengebiets 15 bildet das spätere Feldelektrodendielektrikum und bildet in dem Graben 25 das spätere Randdielektrikum. Während dem Prozess zum Herstellen der Dielektrikumsschicht 24' werden Temperaturprozesse benötigt, die bewirken, dass die zuvor implantierten Dotierstoffe tiefer in den Halbleiterkörper 100 diffundieren. Die Randzonen 21, 22, 26 der Randstruktur resultieren aus diesem Diffusionsprozess. Es sei erwähnt, dass während weiterer Prozessschritte zum Herstellen oder Fertigstellen des Halbleiterbauelements weitere Temperaturprozesse benötigt werden können, die bewirken, dass die zuvor implantierten Dotierstoffe noch tiefer in den Halbleiterkörper diffundieren.
  • 6D veranschaulicht den Halbleiterkörper nach weiteren Prozessschritten, in denen die Gräben 19, 25 mit einem Elektrodenmaterial zum Herstellen der Randelektrode 23 in dem Randgraben und zum Herstellen eines Precursors der späteren Feldelektrode 17 in dem Innengebiet 105 aufgefüllt werden.
  • Nach diesen Prozessschritten werden weitere Prozessschritte zum Herstellen der Transistorstruktur in dem Innengebiet 105 des Halbleiterkörpers durchgeführt, wobei diese Prozessschritte in den Figuren nicht dargestellt sind. Das Randgebiet 106 des Halbleiterkörpers 100 wird während dieser Prozessschritte maskiert.
  • Ein Prozess zum Herstellen der Randstruktur gemäß der 4 und 5, die vollständig mit dem Dielektrikum 24 aufgefüllte Gräben aufweist, unterscheidet sich von dem Verfahren gemäß der 6A bis 6C dadurch, dass eine Öffnung der Maske 201 zum Herstellen des Randgrabens 25 kleiner ist als Öffnungen der Maske 201 zum Herstellen der Transistorgräben 19. Beim Abscheiden der Dielektrikumsschicht (24' in 6C) wird der Randgraben 25 vollständig mit dem dielektrischen Material aufgefüllt, während ein Freiraum in dem Transistorgraben 19 verbleibt, wobei dieser Freiraum später mit einem Elektrodenmaterial gefüllt wird. Während des Ätzprozesses führt die im Vergleich zur Breite des Transistorgrabens 19 geringere Breite des Randgrabens 25 zu einer geringeren vertikalen Abmessung des Randgrabens 25 im Vergleich zu dem Transistorgraben 19. Dies ist in den 4 und 5 dargestellt. In den Bauelementen gemäß der 4 und 5 wird eine geringere Breite der Randgräben 25 im Vergleich zu den Gräben 19 des Zellenfeldes benötigt, wenn das Dielektrikum 24 der Randgräben 25 durch dieselben Prozessschritte wie das Feldplattendielektrikum 18 hergestellt werden soll. Das Herstellen des Dielektrikums erfolgt entweder durch Wachsen einer Oxidschicht oder durch Abscheiden einer Dielektrikumsschicht, wobei in beiden Fällen der Randgraben 25 vollständig aufgefüllt werden soll, während der Graben 19 des Zellenfeldes nicht vollständig gefüllt werden soll.
  • Bei Randstrukturen, bei denen eine Randelektrode 23 und ein Randdielektrikum 24 in einem Graben angeordnet ist, ebenso wie bei Randstrukturen, bei denen ein Graben vollständig mit einem Dielektrikum gefüllt ist, kann der Graben 25 so realisiert sein, dass sich der Graben 25 tiefer in den Halbleiterkörper 100 erstreckt als die Gräben des Zellenfeldes (nicht dargestellt). Bei einer Randstruktur, die mehrere Randgräben aufweist, erstreckt sich wenigstens der Randgraben, der am nächsten zu dem Zellenfeld angeordnet ist, tiefer in den Halbleiterkörper.
  • Das Herstellen eines Randgrabens, der sich tiefer in den Halbleiterkörper erstreckt als die Gräben des Zellenfeldes, kann gleichzeitig mit dem Herstellen der Gräben des Zellenfeldes erfolgen. In diesem Zusammenhang wird eine Ätzmaske zum Ätzen der Gräben so gewählt, dass der Randgraben in einer lateralen Richtung des Halbleiterkörpers 100 breiter ist als die Gräben des Zellenfeldes. Während einer gegebenen Dauer des Ätzprozesses wird ein Randgraben gebildet, der tiefer ist verglichen mit den Gräben des Zellenfeldes. Um einen breiteren, und dadurch tieferen Randgraben mit einer Dielektrikumsschicht aufzufüllen, um eine Randstruktur gemäß der 4 und 5 zu erhalten, können zwei Prozesse notwendig werden: In einem ersten Prozessschritt, der das Feldplattendielektrikum 18 in den Gräben 19 des Zellenfeldes herstellt, wird der Randgraben teilweise mit einem Dielektrikum gefüllt; in einem zweiten Prozessschritt werden die Randgräben vollständig mit einem Dielektrikum gefüllt, beispielsweise durch separates Abscheiden eines Dielektrikums im Randgebiet.
  • 7 veranschaulicht eine vertikale Querschnittsansicht eines Halbleiterbauelements gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel. Das Halbleiterbauelement gemäß 7 basiert auf dem Halbleiterbauelement gemäß 3 und umfasst ein Transistorzellenfeld mit mehreren Transistorzellen im Innengebiet 105 und einer Randabschlussstruktur mit Randgräben 25, die jeweils eine Randelektrode 23 und ein Randgebiet 21 unterhalb des Randgrabens 25 aufweist. Bezüglich der Merkmale des Halbleiterbauelements gemäß 7, die in dem Halbleiterbauelement gemäß 3 vorhanden sind, gilt die im Zusammenhang mit 3 gemachte Erläuterung entsprechend.
  • Das Halbleiterbauelement gemäß 7 umfasst zusätzlich wenigstens eine Zellenfeldrandzone 27 des zweiten Dotierungstyps, der komplementär zu dem Dotierungstyp der Halbleiterschicht 103 ist. Bei dem in 7 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Zellenfeldrandzone 27 unterhalb des äußersten Grabens 19' des Transistorzellenfeldes und grenzt an die Randzone 21 unterhalb des innersten Grabens 25 der Randabschlussstruktur an. Bezüglich der Dotierungskonzentration und der Abmessung der Zellenfeldrandzone 27 gelten die im Zusammenhang mit den Randzonen 21 gemachten Erläuterungen entsprechend. Wie die Randzonen 21 weist die wenigstens eine Zellenfeldrandzone 27 eine Dotierungskonzentration auf, die so gewählt ist, dass die Zellenfeldrandzone 27 vollständig oder nahezu vollständig verarmt wird, wenn der Transistor in einem Aus-Zustand ist. Wenn das Bauelement in einem Aus-Zustand ist, wird die Driftzone 11 in einem Gebiet um die Zellenfeldrandgebiete verarmt, was bedeutet, dass ein Verarmungsgebiet (Raumladungsgebiet) in der Driftzone 11 um die Zellenfeldrandzone 27 vorhanden ist. Das Verarmungsgebiet in der Driftzone 11 bewirkt ein Verarmungsgebiet in der Zellenfeldrandzone 27. Der Wortlaut ”vollständig verarmt” im Zusammenhang mit der Zellenfeldrandzone 27 bedeutet, dass alle Dotierstoffatome in der Zellenfeldrandzone 27 ionisiert werden. Der Wortlaut ”annähernd vollständig verarmt” bedeutet, dass ein Gebiet vorhanden sein kann, das einen Durchmesser von höchstens der Breite der Gräben 19, 19' aufweist, in denen kein Verarmungsgebiet vorhanden ist oder in denen Dotierstoffe nicht ionisiert sind. Ob die Zellenfeldrandzone 27 vollständig verarmt werden kann oder nahezu vollständig verarmt werden kann, ist abhängig von der Dotierstoffladung in der Zellenfeldrandzone und der Dotierstoffladung in der umgebenen Driftzone 11. Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Dotierstoffladung in der Zellenfeldrandzone 27 zwischen 1·1012 (= 1e12) cm–2 und 5·1013 (= 5e13), insbesondere zwischen 2e12 cm–2 und 2e13 cm–3. Die ”Dotierstoffladung” der Zellenfeldrandstruktur 27 entspricht dem Integral der Dotierungskonzentration in der Zellenfeldrandzone 27 in der vertikalen Richtung des Halbleiterkörpers.
  • Die Halbleiterschicht 103 kann die ersten und zweiten Teilschichten 103', 103'' enthalten. Die Gräben 19 des Zellenfeldes können sich in die zweite Teilschicht 103'' erstrecken. Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die wenigstens eine Zellenfeldrandzone 27 vollständig oder annähernd vollständig in der zweiten Teilschicht 103'' angeordnet. Der Wortlaut ”annähernd vollständig” bedeutet, dass wenigstens 80%, wenigstens 90% oder sogar wenigstens 95% der Zellenfeldrandzone 27 in der zweiten Teilschicht 103'' angeordnet sind.
  • 8 veranschaulicht eine horizontale Querschnittsansicht des Halbleiterbauelements gemäß 7. Während in 7 nur ein Teil des Transistorzellenfeldes und der sich an den dargestellten Teil des Transistorzellenfeldes angrenzenden Randstruktur dargestellt ist, zeigt 8 (bei einem kleineren Maßstab) schematisch das vollständige Transistorzellenfeld und die Randabschlussstruktur, die das Transistorzellenfeld umgibt. 8 veranschaulicht eine horizontale Querschnittsansicht in einer ersten horizontalen Schnittebene A-A, die in 7 dargestellt ist. Diese Schnittebene A-A schneidet durch den Halbleiterkörper 100 in der Halbleiterschicht 103 unterhalb der Bodygebiete 20 und durch die Transistorgräben 19 und die Randgräben 25. In 8 sind nur das Feldelektrodendielektrikum 18 in den Transistorgräben und die Dielektrikumsschichten 25 in den Randgräben 25 dargestellt. Die Feldelektroden 17 und die Randelektroden 23 sind in 8 nicht dargestellt.
  • Bei dem in 8 dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Transistorgräben 19, mit Ausnahme des äußersten Transistorgrabens 19', langgestreckte Gräben. Das Realisieren der Transistorgräben 19 als langgestreckte Gräben ist nur ein Beispiel. Diese Gräben könnten auch als säulenförmige Gräben oder als gitterförmige Gräben ausgebildet sein.
  • Die vertikale Querschnittsansicht, die in 7 dargestellt ist, ist eine Schnittansicht in einer Schnittebene C-C, die senkrecht zu der Längsrichtung der langgestreckten Transistorgräben 19 verläuft. Der äußerste Transistorgraben 19' umgibt die anderen Transistorgräben 19 in der horizontalen Ebene. Bezugnehmend auf 7 sind aktive Transistorgebiete des Transistors, nämlich Body- und Sourcegebiete 11, 12 , die an die Sourceelektrode angeschlossen sind, in dem Halbleiter-Mesagebiet zwischen dem äußersten Transistorgraben 19' und den benachbarten Transistorgräben angeordnet, sind jedoch nicht außerhalb des äußersten Transistorgrabens 19' in Richtung der Randabschlussstruktur angeordnet. Damit ”schließt” der äußerste Transistorgraben 19' das Transistorzellenfeld in der horizontalen oder lateralen Richtung des Halbleiterkörpers 100'' ”ab”. Theoretisch könnten Halbleitergebiete, die den Sourcegebieten entsprechen, und Halbleitergebiete, die den Bodygebieten entsprechen, auch außerhalb des Zellengebiets angeordnet sein. Diese Gebiete sind allerdings nicht an die Sourceelektrode 11 angeschlossen, so dass diese Gebiete keine aktiven Gebiete des Transistors sind. Gemäß einem Ausführungsbeispiel sind das Sourcegebiet 11, das an den äußersten Graben 19' angrenzt, und, optional, das Sourcegebiet, das an den zu dem äußersten Graben 19' unmittelbar benachbarten Graben angrenzt, weggelassen. Nichtsdestotrotz ist das Bodygebiet 12 zwischen dem äußersten Graben 19' und dem benachbarten Graben an die Sourceelektrode 11 angeschlossen.
  • Allgemein ist die Zellenfeldrandzone 27 in einem Randgebiet des Zellenfelds angeordnet. Das ”Randgebiet” des Zellenfeldes ist ein Gebiet entlang des äußersten Grabens 19' oder des Randes des Zellenfeldes und umfasst den äußersten Graben und besitzt eine Größe zwischen 0,1% und 2% der Gesamtgröße des Zellenfeldes.
  • Bezugnehmend auf 8 sind die Randgräben 25 ringförmig und umgeben das Transistorzellenfeld in der horizontalen Ebene. Bei dem in 8 dargestellten Ausführungsbeispiel sind der äußerste Transistorgraben 19' und der Randgraben 25 im Wesentlichen rechteckförmig. Dies ist jedoch lediglich ein Beispiel. Diese Gräben könnten auch mit einer anderen ringförmigen Geometrie realisiert sein. Der äußerste Graben 19' könnte auch als langgestreckter Graben, entsprechend der anderen Gräben 19 in dem Zellenfeld, ausgebildet sein. In diesem Fall sind entlang der Seiten des Zellenfeldes, wo die longitudinalen Enden der Gräben angeordnet sind und wo der äußerste Graben 19' nicht angeordnet ist, Randzonen entsprechend der Randzone 27 unterhalb der longitudinalen Enden der einzelnen Gräben 19 angeordnet.
  • 9 veranschaulicht eine horizontale Querschnittsansicht des Halbleiterbauelements gemäß 7 in einer zweiten horizontalen Schnittebene B-B. Die zweite horizontale Schnittebene B-B verläuft durch die Randzonen 21 und die Zellenfeldrandzone 27. Die Position der Transistorgräben und der Randgräben relativ zu der Randzone 21 und der Zellenfeldrandzone 27 ist in 9 in gepunkteten Linien dargestellt.
  • Bezugnehmend auf 9 entspricht die Form oder Geometrie der Randzonen 21 unterhalb der Randgräben 25 der Form oder Geometrie der Randgräben 25, so dass die Randgräben 21 in der horizontalen Schnittebene B-B die Form eines Rings besitzen. Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel (nicht dargestellt) sind mehrere Randzonen 21 unterhalb jedes der Randgräben 25 angeordnet. Die einzelnen Randzonen 25 unterhalb eines Randgrabens sind in lateraler Richtung beabstandet. Außerdem entspricht die Form oder Geometrie der Zellenfeldrandzone 27 der Form oder Geometrie des äußersten Transistorgrabens 19'. Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel sind mehrere Zellenfeldrandzonen 27 unterhalb des äußersten Randgrabens 19' vorhanden, die gegenseitig beabstandet sind und die entlang des äußersten Grabens 19' angeordnet sind.
  • Das Funktionsprinzip des Halbleiterbauelements gemäß 7 mit der wenigstens einen Zellenfeldrandzone 27 ist nachfolgend erläutert. Zu Zwecken der Erläuterung sei angenommen, dass das Halbleiterbauelement ein n-leitender MOSFET (wie in 7 dargestellt) mit einem n-dotierten Driftgebiet 13, einem n-dotierten Draingebiet 14, n-dotierten Sourcegebieten 11 und p-dotierten Bodygebieten 12 ist. Das Grundprinzip gilt jedoch auch für einen p-leitenden MOSFET.
  • Es ist allgemein bekannt, dass ein MOSFET, insbesondere ein Leistungs-MOSFET, als Diode (Bodydiode) betrieben werden kann, wenn er rückwärts gepolt wird. Ein n-leitender MOSFET ist rückwärts gepolt, wenn eine positive Spannung zwischen dem Sourceanschluss S und dem Drainanschluss D angelegt wird. In diesem Fall funktioniert der MOSFET wie eine p-i-n-Diode mit der Bodyzone 12, die an die Sourceelektrode angeschlossen ist, als Anode und der Drainzone 14 als Kathode.
  • Wenn der MOSFET rückwärts gepolt ist und ein Strom durch den MOSFET fließt, ist im Driftgebiet 13 ein Ladungsträgerplasma vorhanden. Dieses Ladungsträgerplasma umfasst p-Ladungsträger, die aus dem Bodygebiet 12 in das Driftgebiet 13 injiziert werden und n-Ladungsträger, die aus dem Draingebiet 14 in das Driftgebiet 13 injiziert werden. Dieses Ladungsträgerplasma ist nicht nur in dem Driftgebiet 13 im Transistorzellenfeld oder Innengebiet 105 vorhanden, sondern erstreckt sich auch in das Randgebiet 106.
  • Zu Zwecken der Erläuterung sei angenommen, dass der MOSFET vom rückwärts gepolten Zustand in den vorwärts gepolten Zustand schaltet. Ein n-leitender MOSFET ist im vorwärts gepolten Zustand, wenn eine positive Spannung zwischen dem Drainanschluss D und dem Sourceanschluss S angelegt wird. Im vorwärts gepolten Zustand ist der pn-Übergang zwischen der Bodyzone 12 und der Driftzone 13 rückwärts gepolt. Im vorwärts gepolten Zustand kann der MOSFET in herkömmlicher Weise durch Anlegen eines geeigneten Ansteuerpotentials an die Gateelektrode G ein- und ausgeschaltet werden. Wenn der MOSFET vom rückwärts gepolten Zustand in den vorwärts gepolten Zustand schaltet, werden Minoritätsladungsträger, die bei einem n-leitenden MOSFET p-Ladungsträger sind, aus dem Driftgebiet 13 entfernt. Dies ist unabhängig davon, ob sich der vorwärts gepolte MOSFET in einem Ein-Zustand oder in einem Aus-Zustand befindet. Diese p-Ladungsträger fließen durch die Halbleiter-Messgebiete zwischen den Transistorgräben 19 zu den Bodygebieten 12, wenn der MOSFET vom rückwärts gepolten Zustand in den vorwärts gepolten Zustand schaltet. Bei diesem Prozess fließen p-Ladungsträger von dem Randgebiet 106 zunächst in einer lateralen Richtung des Halbleiterkörpers 100 in das Transistorzellenfeld und fließen dann in einer vertikalen Richtung zu einem der Bodygebiete. Aufgrund der p-Ladungsträger aus dem Randgebiet 106 ist ein p-Ladungsträgerstrom in solchen Mesagebieten des Transistorzellenfeldes, die näher an dem äußersten Transistorgraben 19' liegen, höher als in Halbleiter-Mesagebieten, die weiter beabstandet zu dem äußersten Transistorgraben 19' liegen. Ein hoher p-Ladungsträgerfluss in einem Mesagebiet kann allerdings einen Durchbruch des Halbleiterbauelements bewirken. Wenn der Transistor im vorwärts gepolten Zustand und im Aus-Zustand ist, sind ionisierte Ladungsträger in dem Mesagebiet zwischen dem äußersten Graben 19' und dem benachbarten Graben 19 vorhanden, jedoch auch im Mesagebiet zwischen den anderen Gräben 19. Diese ionisierten Dotierstoffatome besitzen eine positive Ladung, wenn das Driftgebiet 11 n-dotiert ist.
  • In herkömmlichen Transistorbauelementen besitzen die ionisierten Dotierstoffatome im Driftgebiet entsprechende ionisierte (komplementäre) Dotierstoffatome im Bodygebiet. Ein Lawinendurchbruch tritt ein, wenn das elektrische Feld am pn-Übergang zwischen dem Driftgebiet und dem Bodygebiet einen kritischen Wert (Ecrit) erreicht. Die Spannung, bei der der kritische Wert erreicht wird, ist abhängig von der Dotierungskonzentration des Driftgebiets und nimmt ab, wenn die Dotierungskonzentration des Driftgebiets zunimmt.
  • Bei dem Halbleiterbauelement gemäß 7 besitzen p-Ladungsträger, die von dem Randgebiet 106 durch das Mesagebiet in das Randgebiet des Zellenfeldes fließen, denselben Effekt wie eine lokal erhöhte Dotierungskonzentration in diesen Mesagebieten und würden zu einer reduzierten Spannungsfestigkeit in diese, Bereich führen, wenn keine zusätzlichen Maßnahmen ergriffen würden. Diese Maßnahmen umfassen das Vorsehen des Zellenfeldrandgebiets 27. Das Zellenfeldrandgebiet 27 ist komplementär zu den Mesagebieten dotiert und umfasst ionisierte Dotierstoffatome, wenn sich das Transistorbauelement im Aus-Zustand befindet. Diese ionisierten Dotierstoffatome, die eine negative Ladung besitzen, wenn das Zellenfeldrandgebiet 27 p-dotiert ist, kompensieren die zusätzliche Ladung, die durch die p-Ladungsträger aus dem Randgebiet bereitgestellt werden und/oder kompensieren teilweise die Dotierstoffladungen in solchen Mesagebieten, unter denen das Randgebiet 27 angeordnet ist. Aufgrund dieses Kompensationseffektes bewirken p-Ladungsträger aus dem Randgebiet 106 keinen signifikanten Anstieg des elektrischen Feldes in solchen Mesagebieten, in denen sie fließen.
  • Außerdem bildet das Zellenfeldrandgebiet 27 unterhalb des äußersten Transistorgrabens 19' einen niederohmigen Pfad für p-Ladungsträger unterhalb des äußersten Transistorgrabens 19' und hilft, p-Ladungsträger, die sich in der lateralen Richtung des Halbleiterkörper 100 bewegen, tiefer in das Transistorzellenfeld zu leiten und hilft dadurch, p-Ladungsträger aus dem Randgebiet 106 gleichmäßiger auf mehrere Halbleiter-Mesagebiete in dem Transistorzellenfeld zu verteilen.
  • 10 veranschaulicht ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Halbleiterbauelements mit einer Zellenfeldrandzone 27. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Zellenfeldrandzone 27 unterhalb eines Transistorgrabens 19 benachbart des Äußersten 19'.
  • Bezugnehmend auf 11, die eine horizontale Querschnittsansicht des Halbleiterbauelements gemäß 10 in der zweiten horizontalen Schnittebene B-B zeigt, ist die Zellenfeldrandzone 27 nicht nur unterhalb der zwei langgestreckten Transistorgräben 19 vorhanden, die parallel zu dem äußersten Graben 19' ver5laufen, sondern ist auch unterhalb der longitudinalen Enden 19 1, 19 2 der anderen Transistorgräben 19 vorhanden. Die longitudinalen Enden 19 1, 19 2 der Transistorgräben 19 sind benachbart zu dem äußersten ringförmigen Graben 19'. Die Zellenfeldrandzone 27 kann ringförmig sein. Allerdings können insbesondere in solchen Gebieten des Zellenfeldes, wo die Zellenfeldrandzone 27 unterhalb der longitudinalen Enden 19 1, 19 2 der (inneren) Gräben 9 angeordnet ist, mehrere Zellenfeldrandzonen 27 vorhanden sein, die gegenseitig beabstandet sind.
  • Allgemein werden die Zellenfeldrandzonen 27 beispielsweise hergestellt durch Implantieren und/oder Diffundieren von Dotierstoffatomen des zweiten Leitfähigkeitstyps über die Böden solcher Gräben unterhalb derer Zellenfeldrandgebiete 27 gewünscht sind, bevor die Feldelektroden 17 und die Gateelektroden 15 in diesen Gräben hergestellt werden. Bei dem Transistorbauelement gemäß 11 können die Zellenfeldrandgebiete 27 hergestellt werden durch Implantieren und/oder Diffundieren von Dotierstoffatomen in das Driftgebiet 11 über die Böden der zwei langgestreckten Transistorgräben 19, die parallel zu dem äußersten Graben 19' verlaufen, und durch Implantieren und/oder Diffundieren von Dotierstoffatomen über die Böden der anderen Transistorgräben 19 an deren longitudinalen Enden. Abhängig davon, wie tief die Dotierstoffatome implantiert werden und abhängig von dem Abstand zwischen zwei benachbarten Gräben 19, sind die Zellenfeldrandzonen 27, die unterhalb der longitudinalen Enden 19 1, 19 2 der einzelnen Gräben 19 hergestellt werden, beabstandet, oder benachbarte Randzonen 27 grenzen aneinander an, um eine ringförmige Zellenfeldrandzone 27 zu bilden.
  • Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel (das in 10 in gestrichelten Linien dargestellt ist), ist eine Zellenfeldrandzone 27 auch unterhalb des äußersten Transistorgrabens 19' vorhanden. Die zwei Zellenfeldrandzonen 27, nämlich die Randzone unterhalb des äußersten Grabens 19' und die Randzone unterhalb des benachbarten Transistorgrabens 19 grenzen nicht aneinander an. Die Implementierung der Zellenfeldrandzone 27 ist nicht auf den äußersten Graben 19' und den benachbarten Graben beschränkt. Allgemein kann die Zellenfeldrandzone 27 unterhalb jedes der Gräben oder unterhalb jedes Abschnitts eines Grabens angeordnet sein, der im Randgebiet des Zellenfeldes angeordnet ist.
  • Das Realisieren der wenigstens einen Zellenfeldrandzone 27, die anhand der 7 bis 11 erläutert wurde, ist nicht auf ein Halbleiterbauelement mit einer Feldelektrode 23 im Randgraben beschränkt. Die Zellenfeldrandzone kann auch in einem Halbleiterbauelement realisiert sein, bei dem der Randgraben 25 vollständig mit einem dielektrischen Material 24 aufgefüllt ist, wie in 4 dargestellt ist. Somit kann bei jedem der in den 7 bis 11 dargestellten Ausführungsbeispiele die Randelektrode 23 weggelassen werden. Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel werden die Randgräben 25 mit den Randgebieten 21 weggelassen. Bei diesem Ausführungsbeispiel ersetzen die Zellenfeldrandgebiete 27 in dem Randgebiet des Zellenfeldes die Randabschlussstruktur mit den Randgräben. Dies ist in 12 dargestellt.
  • Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel werden die Randgräben 25 durch eine herkömmliche Randabschlussstruktur ersetzt, wie beispielsweise eine Randabschlussstruktur mit Feldringen oder einem VLD-Gebiet (VLD: Vaiation of Lateral Doping). Ein Ausführungsbeispiel eines Halbleiterbauelements mit einer VLD-Randabschlussstruktur ist in 13 dargestellt. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist das Halbleitergebiet 22 als VLD-Gebiet ausgebildet und an den Sourceanschluss S angeschlossen.
  • Außerdem ist die Verwendung der Randabschlusszone nicht auf einen MOS-FET beschränkt, sondern kann auch bei einer pn-Diode oder einer Schottkydiode, die ein Zellenfeld mit in Gräben 18 angeordneten Feldelektroden 17 aufweisen, angewendet werden.
  • Es sei erwähnt, dass die zuvor erläuterten Randstrukturen nicht darauf beschränkt sind, in MOS-Transistoren, Dioden oder Schottkydioden verwendet zu werden, sondern auch bei beliebigen vertikalen Leistungshalbleiterbauelementen, insbesondere Bipolartransistoren verwendet werden können. Ein Bipolartransistor unterscheidet sich im Wesentlichen von den erläuterten MOS-Transistoren dadurch, dass er keine Gateelektrode aufweist. Eine Sourcezone, eine Bodyzone und eine Drainzone eines MOS-Transistors entsprechen einer Emitterzone, einer Basiszone und einer Kollektorzone eines Bipolartransistors. Ein Bipolartransistor wird über seine Basiszone gesteuert.
  • Es sei außerdem erwähnt, dass die zuvor erläuterten Randstrukturen auch bei Bauelementen ohne Kompensationsstrukturen, d. h. ohne Feldelektrode, verwendet werden können.

Claims (27)

  1. Halbleiterbauelement, das aufweist: einen Halbleiterkörper (100), der eine erste Seite (101) und eine zweite Seite (102) und eine erste Halbleiterschicht (103) mit einer Grunddotierung eines ersten Leitfähigkeitstyps aufweist; wenigstens eine aktive Bauelementszone (12) eines zweiten Leitfähigkeitstyps, die komplementär zu dem ersten Leitfähigkeitstyp dotiert ist, in der ersten Halbleiterschicht (103); ein Zellenfeld mit mehreren Gräben, wobei jeder Graben eine Feldelektrode (17) und ein Feldelektrodendielektrikum (18) aufweist, wenigstens eine Zellenfeldrandzone (27) des zweiten Leitfähigkeitstyps, wobei die Zellenfeldrandzone in dem Zellenfeld nur in einem Randgebiet des Zellenfelds angeordnet ist, an wenigstens einen Graben des Zellenfelds angrenzt und wenigstens teilweise unterhalb des wenigstens einen Grabens in dem Zellenfeld angeordnet ist.
  2. Halbleiterbauelement nach Anspruch 1, bei dem mehrere beabstandete Zellenfeldrandzonen (27) unterhalb des wenigstens einen Grabens des Zellenfeldes angeordnet sind.
  3. Halbleiterbauelement nach Anspruch 1 oder 2, bei dem der Halbleiterkörper (100) ein Innengebiet (105) und ein Randgebiet (106) aufweist, bei dem die Halbleiterschicht (103) sich über das Innengebiet (105) und das Randgebiet (106) erstreckt, und bei dem die wenigstens eine aktive Bauelementzone (12) nur in dem Innengebiet (105) angeordnet ist.
  4. Halbleiterbauelement nach Anspruch 3, das weiterhin aufweist: eine Randstruktur im Randgebiet (106).
  5. Halbleiterbauelement nach Anspruch 4, bei dem die Randstruktur aufweist: eine Dielektrikumsschicht (24) im Randgraben; und eine erste Randzone (21) des zweiten Leitfähigkeitstyps, die an den Randgraben angrenzt und die wenigstens teilweise unterhalb des Grabens angeordnet ist.
  6. Halbleiterbauelement nach Anspruch 5, bei dem die wenigstens eine Zellenfeldrandzone (27) sich an die Randzone (21) in der lateralen Richtung des Halbleiterkörpers (100) anschließt.
  7. Halbleiterbauelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem das Zellenfeld einen äußersten Graben benachbart zu dem wenigstens einen Randgraben aufweist, und bei dem die wenigstens eine Zellenfeldrandzone (27) an den äußersten Graben des Zellenfeldes angrenzt.
  8. Halbleiterbauelement nach Anspruch 7, bei dem der äußerste Graben ein ringförmiger Graben ist und das Zellenfeld in einer lateralen Richtung des Halbleiterkörper (100) abschließt.
  9. Halbleiterbauelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem das Randgebiet des Zellenfeldes sich entlang eines Randes des Zellenfeldes erstreckt und eine Größe zwischen 0,1% und 2% einer Größe des Zellenfeldes in einer horizontalen Ebene des Halbleiterkörpers (100) besitzt.
  10. Halbleiterbauelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem die Zellenfeldrandzone in einer horizontalen Ebene des Halbleiterkörpers (100) ringförmig ist.
  11. Halbleiterbauelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem die wenigstens eine Zellenfeldrandzone (27) beabstandet zu der Randzone ist.
  12. Halbleiterbauelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, das weiterhin aufweist: wenigstens zwei Zellenfeldrandzonen (27), die in einer lateralen Richtung des Halbleiterkörpers (100) beanstandet sind.
  13. Halbleiterbauelement nach Anspruch 12, bei dem die wenigstens zwei Zellenfeldrandzonen (27) in einer horizontalen Ebenen des Halbleiterkörpers (100) ringförmig sind.
  14. Halleiterbauelement nach einem der Ansprüche 5 bis 13, das weiterhin aufweist: eine Randelektrode (23) in dem wenigstens einen Randgraben, wobei die Randelektrode (23) von dem Halbleiterkörper (100) durch eine Dielektrikumsschicht (24) in dem Randgraben getrennt ist.
  15. Halbleiterbauelement nach den Ansprüchen 5 bis 13, bei dem der Randgraben vollständig mit der Dielektrikumsschicht (24) gefüllt ist.
  16. Halbleiterbauelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, das weiterhin aufweist: eine zweite Randzone (22) des zweiten Leitfähigkeitstyps, die von der ersten Randzone (21) getrennt ist, die lateral an den wenigstens einen Randgraben angrenzt und die an die erste Seite (101) angrenzt.
  17. Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 5 bis 16, bei dem diem Randzone (21) eine Dotierungskonzentration derart besitzt, dass sie vollständig verarmt werden kann oder bis auf einen Bereich mit Abmessungen geringer als eine laterale Breite des Grabens verarmt werden kann, wenn sich das Halbleiterbauelement in einem Aus-Zustand befindet.
  18. Halbleiterbauelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem die Zellenfeldrandzone (27) eine Dotierungskonzentration derart aufweist, dass sie vollständig verarmt werden kann oder bis auf einen Bereich mit Abmessungen geringer als eine laterale Breite des Randgrabens verarmt werden kann, wenn sich das Halbleiterbauelement in einem Aus-Zustand befindet.
  19. Halbleiterbauelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, das als MOS-Transistor ausgebildet ist und das im Innengebiet (105) mehrere Transistorzellen aufweist, wobei jede Transistorzelle aufweist: eine Sourcezone (11) eines ersten Leitfähigkeitstyps, eine Driftzone (13) eines ersten Leitfähigkeitstyps und eine Bodyzone (12) des zweite Leitfähigkeitstyps zwischen der Sourcezone (11) und der Driftzone (13); eine Gateelektrode (17), die benachbart zu der Bodyzone (12) angeordnet ist und die durch ein Gatedielektrikum (18) gegenüber der Bodyzone (12) isoliert ist.
  20. Halbleiterbauelement nach Anspruch 19, bei dem die Gateelektroden (17) der Transistorzellen in denselben Gräben wie die Feldelektrode (17) angeordnet sind und sich die Feldelektroden (17) tiefer in den Halbleiterkörper (100) als die Gateelektroden (17) erstrecken.
  21. Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 14 bis 20, bei dem die Randelektrode (21) elektrisch an eine Halbleiterzone (26) gekoppelt ist, die komplementär zu einer Grunddotierung der ersten Halbleiterschicht (103) dotiert ist und die zwischen dem wenigstens einen Randgraben und dem Innengebiet (105) angeordnet ist.
  22. Halbleiterbauelement nach Anspruch 21, bei dem die Halbleiterzone (26) an den wenigstens einen Randgraben angrenzt.
  23. Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 14 bis 22, das weiterhin aufweist: wenigstens zwei Randgräben, wobei die Gräben in einer lateralen Richtung des Halbleiterkörpers (100) beabstandet zueinander angeordnet sind; eine Anzahl von ersten Randzonen (21), entsprechend der Anzahl der Gräben.
  24. Halbleiterbauelement nach Anspruch 23, das eine Anzahl von zweiten Randzonen (22) entsprechend der Anzahl der Gräben aufweist, wobei jede der zweiten Randzonen (22) in einer Richtung entgegengesetzt zu der Richtung des Innengebiets (105) an einen Randgraben angrenzt.
  25. Halbleiterbauelement nach Anspruch 24, wobei jede der zweiten Randzonen (22) zwischen zwei Randgräben angeordnet ist und sich in einer lateralen Richtung von Graben zu Graben erstreckt.
  26. Halbleiterbauelement nach Anspruch 1, bei dem die erste Halbleiterschicht (103) eine erste Teilschicht (103') und eine zweite Teilschicht (103'') unterhalb der erste Teilschicht (103') aufweist und eine niedrigere Dotierungskonzentration als die erste Teilschicht (103') aufweist.
  27. Halbleiterbauelement nach Anspruch 26, bei dem die mehreren Gräben des Zellenfeldes sich in die zweite Teilschicht (103'') erstrecken.
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