DE102014019903B3 - Semiconductor device with a trench electrode - Google Patents

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Abstract

Halbleiterbauelement, das einen Halbleiterkörper und wenigstens eine Bauelementzelle (101, 102), die in dem Halbleiterkörper integriert sind, aufweist, wobei die wenigstens eine Bauelementzelle aufweist:ein Driftgebiet (11), ein Sourcegebiet (12) und ein Bodygebiet (13), das zwischen dem Sourcegebiet (12) und dem Driftgebiet (11) angeordnet ist;ein Diodengebiet (30) und einen pn-Übergang zwischen dem Diodengebiet (30) und dem Driftgebiet (11);einen Graben mit einer ersten Seitenwand (1101), einer zweiten Seitenwand (1102) gegenüber der ersten Seitenwand (1101) und einen Boden (1103), wobei das Bodygebiet (13) an die erste Seitenwand angrenzt, das Diodengebiet (30) an die zweite Seitenwand (1102) angrenzt, der pn-Übergang an den Boden (1103) des Grabens (110) angrenzt und das Sourcegebiet (12) an die erste Seitenwand (1101) und die zweite Seitenwand (1102) des Grabens angrenzt;eine Gateelektrode (21), die in dem Graben angeordnet ist und die durch ein Gatedielektrikum (22) gegenüber dem Sourcegebiet (12), Bodygebiet (13), dem Diodengebiet (30) und dem Driftgebiet (11) isoliert ist;einen weiteren Graben, der sich von einer ersten Oberfläche (101) des Halbleiterkörpers (100) in den Halbleiterkörper (100) erstreckt;eine Sourceelektrode (41) die in dem weiteren Graben angeordnet ist und die an das Sourcegebiet (12) und das Diodengebiet (30) in dem weiteren Graben angrenzt;wobei das Diodengebiet (30) ein unteres Diodengebiet, das unterhalb des Bodens (1103) des Grabens angeordnet ist, aufweist.A semiconductor device comprising a semiconductor body and at least one device cell (101, 102) integrated in the semiconductor body, the at least one device cell comprising:a drift region (11), a source region (12) and a body region (13) that arranged between the source region (12) and the drift region (11);a diode region (30) and a pn junction between the diode region (30) and the drift region (11);a trench having a first sidewall (1101), a second Sidewall (1102) opposite the first sidewall (1101) and a bottom (1103), the body region (13) adjoining the first sidewall, the diode region (30) adjoining the second sidewall (1102), the pn junction adjoining the bottom (1103) of the trench (110) and the source region (12) adjoins the first sidewall (1101) and the second sidewall (1102) of the trench; a gate electrode (21) which is arranged in the trench and which is defined by a Gate dielectric (22) compared to the source region (12), body region (13), the diode region (30) and the drift region (11);a further trench which extends from a first surface (101) of the semiconductor body (100) into the semiconductor body (100); a source electrode (41) which is arranged in the further trench and which adjoins the source region (12) and the diode region (30) in the further trench;wherein the diode region (30) is a lower diode region which is below the bottom (1103) of the Trench is arranged, has.

Description

Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung betreffen ein Halbleiterbauelement, insbesondere ein Halbleiterbauelement, das ein vertikales Transistorbauelement und eine parallel zu dem Transistorbauelement geschaltete Diode aufweist.Embodiments of the present invention relate to a semiconductor device, in particular a semiconductor device having a vertical transistor device and a diode connected in parallel with the transistor device.

Leistungstransistoren, das sind Transistoren mit hohen Sperrspannungen von bis zu einigen hundert Volt und mit einer hohen Strombelastbarkeit, können als vertikale MOS-Grabentransistoren (engl.: Vertical MOS Trench Transistors) ausgebildet sein. In diesem Fall kann eine Gateelektrode des Transistors in einem Graben ausgebildet sein, der sich in einer vertikalen Richtung des Halbleiterkörpers erstreckt. Die Gateelektrode ist dielektrisch gegenüber Source-, Body- und Driftgebieten des Transistors isoliert und ist in einer lateralen Richtung des Halbleiterkörpers benachbart zu dem Bodygebiet. Ein Draingebiet grenzt üblicherweise an Driftgebiet an, und eine Sourceelektrode ist an das Sourcegebiet angeschlossen.Power transistors, which are transistors with high blocking voltages of up to a few hundred volts and with a high current carrying capacity, can be designed as vertical MOS trench transistors. In this case, a gate electrode of the transistor may be formed in a trench extending in a vertical direction of the semiconductor body. The gate electrode is dielectrically isolated from source, body and drift regions of the transistor and is adjacent to the body region in a lateral direction of the semiconductor body. A drain region is usually adjacent to a drift region and a source electrode is connected to the source region.

Bei vielen Anwendungen ist es wünschenswert, dass eine Diode parallel zu der Laststrecke (Drain-Source-Strecke) des Transistors geschaltet ist. Eine integrierte Bodydiode des Transistors kann für diese Zwecke verwendet werden. Die Bodydiode ist durch einen pn-Übergang zwischen dem Bodygebiet und dem Driftgebiet gebildet. Um die Bodydiode parallel zu der Laststrecke des Transistors zu schalten, kann das Bodygebiet einfach elektrisch an die Sourceelektrode angeschlossen werden. Allerdings kann die Bodydiode eine Stromtragfähigkeit aufweisen, die bei einigen Anwendungen niedriger als gewünscht ist.In many applications it is desirable to have a diode connected across the load path (drain-source path) of the transistor. An integrated body diode of the transistor can be used for this purpose. The body diode is formed by a pn junction between the body region and the drift region. In order to connect the body diode in parallel with the load path of the transistor, the body region can simply be electrically connected to the source electrode. However, the body diode can have a current carrying capacity that is lower than desired in some applications.

Leistungstransistoren können mit herkömmlichen Halbleitermaterialien realisiert werden, wie beispielsweise Silizium (Si) oder Siliziumkarbid (SiC). Aufgrund der spezifischen Eigenschaften von SiC, ermöglicht es die Verwendung von SiC Leistungstransistoren mit einer höheren Spannungsfestigkeit (bei einem gegebenen Einschaltwiderstand) als Si zu implementieren. Allerdings führen hohe Sperrspannungen zu hohen elektrischen Feldern in dem Halbleiterkörper, insbesondere an dem pn-Übergang zwischen dem Bodygebiet und dem Driftgebiet. Üblicherweise gibt es Abschnitte der Gateelektrode und des Gatedielektrikums, die nahe zu diesem pn-Übergang angeordnet sind. Probleme können auftreten, wenn die Spannungsfestigkeit des Gatedielektrikums für eine gewünschte Spannungsfestigkeit des Transistorbauelements nicht ausreichend ist. In diesem Fall kann das Gatedielektrikum vorzeitig durchbrechen.Power transistors can be realized with conventional semiconductor materials such as silicon (Si) or silicon carbide (SiC). Due to the specific properties of SiC, the use of SiC makes it possible to implement power transistors with a higher withstand voltage (for a given on-resistance) than Si. However, high blocking voltages lead to high electric fields in the semiconductor body, in particular at the pn junction between the body region and the drift region. Usually there are portions of the gate electrode and gate dielectric that are located close to this pn junction. Problems can arise if the dielectric strength of the gate dielectric is not sufficient for a desired dielectric strength of the transistor component. In this case, the gate dielectric can break down prematurely.

Die DE 10 2013 224 134 A1 beschreibt ein Halbleiterbauelement und Herstellungsverfahren für ein Halbleiterbauelement. Das Halbleiterbauelement umfasst wenigstens zwei in einem Halbleiterkörper angeordnete Bauelementzellen. Jede Bauelementzelle umfasst ein Driftgebiet, ein Sourcegebiet, ein Draingebiet, das zwischen dem Sourcegebiet und dem Driftgebiet angeordnet ist, ein Diodengebiet, einen pn-Übergang zwischen dem Diodengebiet und dem Driftgebiet und einen Graben mit einer ersten Seitenwand und einer zweiten Seitenwand gegenüber der ersten Seitenwand. Das Bodygebiet grenzt an die erste Seitenwand an, das Diodengebiet grenzt an die zweite Seitenwand an und der pn-Übergang grenzt an den Boden des Grabens an. Jede Bauelementzelle umfasst außerdem eine Gateelektrode, die in dem Graben angeordnet ist und die dielektrisch gegenüber dem Bodygebiet, dem Diodengebiet und dem Driftgebiet durch ein Gatedielektrikum isoliert ist. Die Diodengebiete der wenigstens zwei Bauelementzellen sind in einer lateralen Richtung des Halbleiterkörpers beabstandet.the DE 10 2013 224 134 A1 describes a semiconductor device and manufacturing methods for a semiconductor device. The semiconductor component comprises at least two component cells arranged in a semiconductor body. Each device cell includes a drift region, a source region, a drain region located between the source region and the drift region, a diode region, a pn junction between the diode region and the drift region, and a trench having a first sidewall and a second sidewall opposite the first sidewall . The body region is adjacent to the first sidewall, the diode region is adjacent to the second sidewall, and the pn junction is adjacent to the bottom of the trench. Each device cell also includes a gate electrode which is arranged in the trench and which is dielectrically isolated from the body region, the diode region and the drift region by a gate dielectric. The diode regions of the at least two device cells are spaced apart in a lateral direction of the semiconductor body.

Die JP 2005-333068 A beschreibt einen vertikalen Superjunction-Transistor, der in Gräben eines Halbleiterkörpers angeordnete Gateelektroden und p-dotierte Kompensationsgebiete in einem n-dotierten Driftgebiet unterhalb der Gräben aufweist.the JP 2005-333068 A describes a vertical superjunction transistor which has gate electrodes arranged in trenches of a semiconductor body and p-doped compensation regions in an n-doped drift region below the trenches.

Die US 2013 0 001 592 A1 und die US 2014 0 042 525 A1 beschreiben jeweils einen vertikalen MOSFET mit in Gräben eines Halbleiterkörpers angeordneten Gateelektroden.the U.S. 2013 0 001 592 A1 and the U.S. 2014 0 042 525 A1 each describe a vertical MOSFET with gate electrodes arranged in trenches of a semiconductor body.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, ein Halbleiterbauelement mit einem Transistorbauelement und einer Diode zur Verfügung zu stellen, bei dem eine Gateelektrode des Transistors gegenüber hohen elektrischen Feldern geschützt ist und bei dem die Diode eine hohe Strombelastbarkeit (engl.: high current rating) und niedrige Verluste aufweist, und ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Halbleiterbauelements zur Verfügung zu stellen. Diese Aufgabe wird durch ein Halbleiterbauelement nach Anspruch 1 und ein Verfahren nach Anspruch 26 gelöst.The object on which the invention is based is to provide a semiconductor component with a transistor component and a diode, in which a gate electrode of the transistor is protected from high electric fields and in which the diode has a high current rating. and has low losses, and to provide a method of manufacturing such a semiconductor device. This object is achieved by a semiconductor component according to claim 1 and a method according to claim 26.

Ein Ausführungsbeispiel betrifft ein Halbleiterbauelement. Das Halbleiterbauelement umfasst einen Halbleiterkörper und wenigstens eine Bauelementzelle, die in einem Halbleiterkörper integriert sind. Die wenigstens eine Bauelementzelle umfasst ein Driftgebiet, ein Sourcegebiet, ein Bodygebiet, das zwischen dem Sourcegebiet und dem Driftgebiet angeordnet ist. Die wenigstens eine Bauelementzelle umfasst weiterhin ein Diodengebiet und einen pn-Übergang zwischen dem Diodengebiet und dem Driftgebiet und einen Graben mit einer ersten Seitenwand, einer zweiten Seitenwand gegenüber der ersten Seitenwand und einem Boden. Das Bodygebiet grenzt an die erste Seitenwand an, das Diodengebiet grenzt an die zweite Seitenwand an, der pn-Übergang grenzt an den Boden des Grabens und das Sourcegebiet grenzt an die erste Seitenwand und die zweite Seitenwand des Grabens an. Die wenigstens eine Bauelementzelle umfasst weiterhin eine Gateelektrode, die in dem Graben angeordnet und durch ein Gatedielektrikum dielektrisch gegenüber dem Sourcegebiet, dem Bodygebiet, dem Diodengebiet und dem Driftgebiet isoliert ist, und die wenigstens eine Bauelementzelle umfasst weiterhin einen Graben, der sich von einer ersten Oberfläche des Halbleiterkörpers in den Halbleiterkörper erstreckt und umfasst eine Sourceelektrode, die in dem weiteren Graben angeordnet ist und in dem weiteren Graben an das Sourcegebiet und das Diodengebiet angrenzt. Das Diodengebiet umfasst ein unterhalb des Bodens des Grabens angeordnetes unteres Diodengebiet.An embodiment relates to a semiconductor device. The semiconductor device includes a semiconductor body and at least one device cell integrated in a semiconductor body. The at least one device cell includes a drift region, a source region, and a body region arranged between the source region and the drift region. The at least one device cell further includes a diode region and a pn junction between the diode region and the drift region, and a trench having a first sidewall, a second sidewall opposite the first sidewall, and a bottom. The body region borders on the first sidewall, the diode region borders on the second sidewall, the pn junction The passage borders the bottom of the trench and the source region borders the first sidewall and the second sidewall of the trench. The at least one device cell further comprises a gate electrode arranged in the trench and dielectrically insulated from the source region, the body region, the diode region and the drift region by a gate dielectric, and the at least one device cell further comprises a trench extending from a first surface of the semiconductor body into the semiconductor body and comprises a source electrode which is arranged in the further trench and in the further trench is adjacent to the source region and the diode region. The diode region includes a lower diode region located below the bottom of the trench.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterbauelements. Das Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterbauelements umfasst das Bereitstellen eines Halbleiterkörpers mit einer Driftgebietschicht, einer Bodygebietschicht, die an die Driftgebietschicht angrenzt, und einer Sourcegebietschicht, die an die Bodygebietschicht angrenzt. Das Verfahren umfasst weiterhin das Herstellen einer ersten Oberfläche des Halbleiterkörpers, das Herstellen wenigstens eines Diodengebiets derart, dass sich das Diodengebiet (30) von der Sourcegebietschicht durch die Bodygebietschicht in die Driftgebietschicht erstreckt, wobei das Diodengebiet und die Driftgebietschicht einen pn-Übergang bilden. Das Verfahren umfasst außerdem das Herstellen wenigstens eines Grabens, der eine erste Seitenwand, eine zweite Seitenwand gegenüber der ersten Seitenwand und einen Boden aufweist, derart, dass der wenigstens eine Graben an die Bodygebietschicht an einer Seitenwand, das Diodengebiet an der zweiten Seitenwand, den pn-Übergang am Boden und das Sourcegebiet an der ersten Seitenwand und der zweiten Seitenwand angrenzt. Das Verfahren umfasst außerdem das Herstellen wenigstens einer Gateelektrode und eines Gatedielektrikum, das die Gateelektrode dielektrisch gegenüber dem Halbleiterkörper isoliert, in dem Halbleiterkörper und umfasst das Herstellen wenigstens eines weiteren Grabens derart, dass der wenigstens eine weitere Graben an das Sourcegebiet und das Diodengebiet angrenzt. Weiterhin umfasst das Verfahren das Herstellen einer Sourceelektrode in dem wenigstens einen weiteren Graben, die an die Sourcegebietschicht und das Diodengebiet in dem weiteren Graben angrenzt, wobei Abschnitte der Sourcegebietschicht, die nach dem Herstellen des Diodengebiets verbleiben, Sourcegebiete bilden und Abschnitte der Bodygebietschicht, die nach dem Herstellen des wenigstens eines Diodengebiets verbleiben, ein Bodygebiet bilden und wobei Abschnitte der Driftgebietschicht, die nach dem Herstellen des wenigstens einen Diodengebiets verbleiben, ein Driftgebiet bilden und wobei das Herstellen des wenigstens einen Diodengebiets das Herstellen eines unteren Diodengebiets unterhalb des Bodens des Grabens umfasst.Another embodiment relates to a method for manufacturing a semiconductor device. The method of fabricating a semiconductor device includes providing a semiconductor body having a drift region layer, a body region layer adjoining the drift region layer, and a source region layer adjoining the body region layer. The method further includes producing a first surface of the semiconductor body, producing at least one diode region such that the diode region (30) extends from the source region layer through the body region layer into the drift region layer, the diode region and the drift region layer forming a pn junction. The method also includes forming at least one trench having a first sidewall, a second sidewall opposite the first sidewall, and a bottom such that the at least one trench is attached to the body region layer on a sidewall, the diode region on the second sidewall, the pn -Junction at the bottom and the source region abuts the first sidewall and the second sidewall. The method also includes forming at least one gate electrode and a gate dielectric, which dielectrically insulates the gate electrode from the semiconductor body, in the semiconductor body and includes forming at least one further trench such that the at least one further trench is adjacent to the source region and the diode region. Furthermore, the method comprises the production of a source electrode in the at least one further trench, which is adjacent to the source region layer and the diode region in the further trench, wherein sections of the source region layer that remain after the production of the diode region form source regions and sections of the body region layer that remain after forming the at least one diode region, forming a body region, and wherein portions of the drift region layer remaining after forming the at least one diode region form a drift region, and wherein forming the at least one diode region includes forming a lower diode region below the bottom of the trench.

Beispiele werden nachfolgend anhand von Zeichnungen erläutert. Die Zeichnungen dienen zum Veranschaulichen des Grundprinzips, so dass nur solche Merkmale, die zum Verständnis des Grundprinzips notwendig sind, dargestellt sind. Die Zeichnungen sind nicht maßstabsgerecht. In den Zeichnungen bezeichnen dieselben Bezugszeichen gleiche Merkmale.

  • 1 veranschaulicht eine vertikale Querschnittsansicht eines Halbleiterbauelements gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel;
  • 2 veranschaulicht eine horizontale Querschnittsansicht eines Ausführungsbeispiels des Halbleiterbauelements gemäß 1;
  • 3 veranschaulicht eine vertikale Querschnittsansicht des Halbleiterbauelements gemäß 2 in einer Schnittebene, die sich von der in 1 dargestellten Schnittebene unterscheidet;
  • 4 veranschaulicht ein Ausführungsbeispiel einer Dotierungskonzentration eines Diodengebiets des Halbleiterbauelements;
  • 5 veranschaulicht ein Ausführungsbeispiel einer Dotierungskonzentration eines Kanalgebiets und eines Driftgebiets des Halbeiterbauelements;
  • 6 (die 6A bis 6J umfasst) veranschaulicht ein Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterbauelements gemäß einem Ausführungsbeispiel;
  • 7 (die 7A und 7B umfasst) veranschaulicht ein Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zum Herstellen einer in 6B dargestellten Halbleiterbauelementstruktur;
  • 8 veranschaulicht eine vertikale Querschnittsansicht eines Halbleiterbauelements gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel;
  • 9 veranschaulicht eine vertikale Querschnittsansicht eines Halbleiterbauelements gemäß noch eines weiteren Ausführungsbeispiels;
  • 10A-10D veranschaulichen ein Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zum Herstellen eines dickeren Gatedielektrikums an einem Boden und, optional, einer Seitenwand eines Grabens; und
  • 11A-11C veranschaulichen ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zum Herstellen eines dickeren Gatedielektrikums an einen Boden und, optional, einer Seitenwand eines Grabens;
  • 12 veranschaulicht ein Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zum Herstellen eines hoch dotierten Gebiets angrenzend an einen Graben;
  • 13 veranschaulicht eine vertikale Querschnittsansicht eines Halbleiterbauelements gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel;
  • 14 veranschaulicht eine Draufsicht auf das Halbleiterbauelement gemäß einem Ausführungsbeispiel;
  • 15 veranschaulicht eine Draufsicht auf das Halbleiterbauelement gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel;
  • 16 veranschaulicht eine vertikale Querschnittsansicht eines Halbleiterbauelements gemäß dem Ausführungsbeispiel von 15.
Examples are explained below with reference to drawings. The drawings serve to illustrate the basic principle, so that only those features that are necessary for understanding the basic principle are shown. The drawings are not to scale. In the drawings, the same reference numbers designate the same features.
  • 1 12 illustrates a vertical cross-sectional view of a semiconductor device according to a first embodiment;
  • 2 FIG. 11 illustrates a horizontal cross-sectional view of an embodiment of the semiconductor device of FIG 1 ;
  • 3 FIG. 11 illustrates a vertical cross-sectional view of the semiconductor device of FIG 2 in a sectional plane that differs from the in 1 illustrated cutting plane differs;
  • 4 12 illustrates an embodiment of a doping concentration of a diode region of the semiconductor device;
  • 5 12 illustrates an embodiment of a doping concentration of a channel region and a drift region of the semiconductor device;
  • 6 (the 6A until 6y comprises) illustrates a method for manufacturing a semiconductor device according to an embodiment;
  • 7 (the 7A and 7B comprises) illustrates an embodiment of a method for manufacturing a in 6B illustrated semiconductor device structure;
  • 8th 12 illustrates a vertical cross-sectional view of a semiconductor device according to another embodiment;
  • 9 12 illustrates a vertical cross-sectional view of a semiconductor device according to yet another embodiment;
  • 10A-10D 12 illustrate an embodiment of a method for forming a thicker gate dielectric at a bottom and, optionally, a sidewall of a trench; and
  • 11A-11C illustrate another embodiment of a method for fabricating a thicker gate dielectric a bottom and, optionally, a sidewall of a trench;
  • 12 12 illustrates one embodiment of a method for forming a heavily doped region adjacent a trench;
  • 13 12 illustrates a vertical cross-sectional view of a semiconductor device according to another embodiment;
  • 14 illustrates a top view of the semiconductor device according to an embodiment;
  • 15 illustrates a top view of the semiconductor device according to another embodiment;
  • 16 12 illustrates a vertical cross-sectional view of a semiconductor device according to the embodiment of FIG 15 .

In der nachfolgenden detaillierten Beschreibung wird auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen, die einen Teil hiervon bilden und in denen zur Veranschaulichung spezielle Ausführungsbeispiele, wie die Erfindung realisiert werden kann, dargestellt sind.In the following detailed description, reference is made to the accompanying drawings which form a part hereof, and in which is shown by way of illustration specific embodiments in which the invention may be practiced.

1 veranschaulicht eine vertikaler Querschnittsansicht eines Halbleiterbauelements, speziell eines vertikalen Halbleiterbauelements und, noch spezieller, eines vertikalen Transistorbauelements mit einer integrierten Diode. Das Halbleiterbauelement umfasst einen Halbleiterkörper 100 mit einer ersten Oberfläche 101. 1 zeigt einen Abschnitt des Halbleiterbauelements in einer vertikalen Schnittebene, welche eine Schnittebene senkrecht zu der ersten Oberfläche ist. Der Halbleiterkörper 100 erstreckt sich vertikal, das heißt in einer Richtung senkrecht zu der ersten Oberfläche 101, und horizontal, das heißt in Richtungen parallel zu der ersten Oberfläche 101. 1 FIG. 11 illustrates a vertical cross-sectional view of a semiconductor device, specifically a vertical semiconductor device and, more specifically, a vertical transistor device with an integrated diode. The semiconductor device comprises a semiconductor body 100 having a first surface 101. 1 shows a portion of the semiconductor device in a vertical sectional plane, which is a sectional plane perpendicular to the first surface. The semiconductor body 100 extends vertically, i.e. in a direction perpendicular to the first surface 101, and horizontally, i.e. in directions parallel to the first surface 101.

Bezugnehmend auf 1 umfasst das Halbleiterbauelement wenigstens eine Bauelementzelle 101, 102, die in dem Halbeiterkörper 100 integriert ist. Die Bauelementzelle wird nachfolgend auch als Transistorzelle bezeichnet. In 1 sind zwei Bauelementzellen 101, 102 dargestellt. Allerdings kann das Halbleiterbauelement mehr als zwei Bauelementzellen umfassen, wie beispielsweise einige zehn, einige hundert, einige tausend, einige zehntausend, einige hunderttausend oder sogar einige millionen Bauelementzellen, die in einem Halbleiterkörper 100 integriert sind.Referring to 1 the semiconductor component comprises at least one component cell 10 1 , 10 2 which is integrated in the semiconductor body 100 . The component cell is also referred to below as a transistor cell. In 1 two device cells 10 1 , 10 2 are shown. However, the semiconductor device may comprise more than two device cells, such as tens, hundreds, thousands, tens of thousands, hundreds of thousands or even millions of device cells integrated in a semiconductor body 100 .

In 1 sind die zwei Bauelementzellen 101, 102 mit verschiedenen Bezugszeichen bezeichnet, während gleiche Merkmale der einzelnen Bauelementzellen 101, 102 mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind. Bezug nehmend auf 1 umfasst jede Transistorzelle 101, 102 ein Driftgebiet 11, ein Sourcegebiet 12 und ein Bodygebiet 13. Das Bodygebiet 13 ist zwischen dem Sourcegebiet 12 und dem Driftgebiet 11 angeordnet. Jede Bauelementzelle 101, 102 umfasst außerdem ein Diodengebiet 30 und einen pn-Übergang, der zwischen dem Diodengebiet 30 und dem Driftgebiet 11 gebildet ist. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 teilen sich die einzelnen Bauelementzellen 101, 102 das Driftgebiet 11. Das heißt, die einzelnen Bauelementzellen 101, 102 haben ein Driftgebiet 11 gemeinsam.In 1 the two component cells 10 1 , 10 2 are denoted by different reference symbols, while identical features of the individual component cells 10 1 , 10 2 are denoted by the same reference symbols. Referring to 1 each transistor cell 10 1 , 10 2 includes a drift region 11 , a source region 12 and a body region 13 . The body region 13 is arranged between the source region 12 and the drift region 11 . Each device cell 10 1 , 10 2 also includes a diode region 30 and a pn junction formed between the diode region 30 and the drift region 11 . In the embodiment according to 1 the individual device cells 10 1 , 10 2 share the drift region 11. That is, the individual device cells 10 1 , 10 2 have a drift region 11 in common.

Bezug nehmend auf 1 umfasst jede Bauelementzelle 101, 102 außerdem eine Gateelektrode 21, die in einem Graben angeordnet ist und die die durch ein Gatedielektrikum dielektrisch gegenüber dem Bodygebiet 13, dem Diodengebiet 30, dem Sourcegebiet 12 und dem Driftgebiet 11 isoliert ist. Der Graben mit der Gateelektrode 21 jeder Bauelementzelle 101, 102 besitzt eine erste Seitenwand 1101, eine zweite Seitenwand 1102 gegenüber der ersten Seitenwand 1101 und einen Boden 1103. Das Bodygebiet 13 jeder Bauelementzelle 101, 102 grenzt an eine erste Seitenwand 1101 des zugehörigen Grabens an, das Diodengebiet 30 grenzt an die zweite Seitenwand 1102 des zugehörigen Grabens an und der pn-Übergang zwischen dem Driftgebiet und dem Diodengebiet 30 grenzt an den Boden 1103 des zugehörigen Grabens an. Jede Bauelementzelle umfasst weiterhin eine weiteren Graben, der sich von der ersten Oberfläche 101 des Halbleiterkörpers 100 in den Halbleiterkörper erstreckt. Dieser weitere Graben wird nachfolgend auch als Kontaktgraben bezeichnet. Eine Sourceelektrode 41 ist auf der ersten Oberfläche 101 angeordnet, und ein Elektrodenabschnitt 43 der Sourceelektrode 41 ist derart in dem Kontaktgraben angeordnet, dass der Elektrodenabschnitt 43 in dem Kontaktgraben an das Sourcegebiet 12 und das Diodengebiet 30 angrenzt. Das Diodengebiet umfasst ein unteres Diodengebiet, das unterhalb des Bodens 1103 des Grabens angeordnet ist. Dieses untere Diodengebiet umfasst ein Maximum einer Dotierungskonzentration beabstandet zu dem Boden 1103 des Grabens.Referring to 1 each component cell 10 1 , 10 2 also includes a gate electrode 21 which is arranged in a trench and which is dielectrically insulated from the body region 13, the diode region 30, the source region 12 and the drift region 11 by a gate dielectric. The trench with the gate electrode 21 of each component cell 10 1 , 10 2 has a first side wall 110 1 , a second side wall 110 2 opposite the first side wall 110 1 and a bottom 110 3 . The body region 13 of each component cell 10 1 , 10 2 borders on a first sidewall 1101 of the associated trench, the diode region 30 borders on the second sidewall 110 2 of the associated trench, and the pn junction between the drift region and the diode region 30 borders on the Bottom 110 3 of the associated ditch. Each device cell further comprises a further trench, which extends from the first surface 101 of the semiconductor body 100 into the semiconductor body. This further trench is also referred to below as a contact trench. A source electrode 41 is arranged on the first surface 101, and an electrode portion 43 of the source electrode 41 is arranged in the contact trench such that the electrode portion 43 is adjacent to the source region 12 and the diode region 30 in the contact trench. The diode region includes a lower diode region located below the bottom 110 3 of the trench. This lower diode region comprises a maximum of a doping concentration distant from the bottom 110 3 of the trench.

Bezug nehmend auf das in 1 gezeigte Ausführungsbeispiel grenzt das Diodengebiet 30 einer Bauelementzelle, wie beispielsweise der Bauelementzelle 101, an das Sourcegebiet 12 an und erstreckt sich von dem Sourcegebiet 12 durch das Bodygebiet 13 einer benachbarten Bauelementzelle, wie beispielsweise der Bauelementzelle 102, in das Driftgebiet 11, wo der pn-Übergang gebildet ist. Bei einem anderen Ausführungsbeispiel ist das Diodengebiet 30 vertikal zu dem Sourcegebiet 12 beabstandet.Referring to the in 1 In the exemplary embodiment shown, the diode region 30 of a device cell, such as device cell 10 1 , adjoins the source region 12 and extends from the source region 12 through the body region 13 of an adjacent device cell, such as device cell 10 2 , into the drift region 11, where the pn junction is formed. In another embodiment, diode region 30 is vertically spaced from source region 12 .

Bezugnehmend auf 1 umfasst jede Bauelementzelle 101, 102 außerdem den weiteren Graben, der sich von der ersten Oberfläche 101 durch das Sourcegebiet 12 in das Diodengebiet 30 erstreckt. Der weitere Graben jeder Bauelementzelle 101, 102 umfasst eine erste Seitenwand 1151, eine zweite Seitenwand 1152 gegenüber der ersten Seitenwand 1151 und einen Boden 1153. Das Sourcegebiet 12 grenzt an die ersten und zweiten Seitenwände 1151, 1152 des zugehörigen weiteren Grabens an. Das Diodengebiet 30 jeder Bauelementzelle 101, 102 grenzt an die ersten und zweiten Seitenwände 1151, 1152 und den Boden 1152 des zugehörigen Kontaktgrabens an. Dies ist jedoch nur ein Beispiel. Bei einem Ausführungsbeispiel (das in 1 durch strichpunktierte Linien veranschaulicht ist) grenzt das Diodengebiet 30 an die erste Seitenwand 1151 und den Boden 1152 und das Bodygebiet 13 grenzt an die zweite Seitenwand 1152 des zugehörigen Kontaktgrabens an. Das heißt, der Kontaktgraben erstreckt sich in das Diodengebiet 30 und das Bodygebiet 13 (was in 1 durch die strichpunktierten Linien veranschaulicht ist).Referring to 1 each device cell 10 1 , 10 2 also includes the further trench extending from the first surface 101 extends through the source region 12 into the diode region 30. The further trench of each device cell 10 1 , 10 2 comprises a first side wall 115 1 , a second side wall 115 2 opposite the first side wall 115 1 and a bottom 115 3 . The source region 12 borders on the first and second side walls 115 1 , 115 2 of the associated further trench. The diode region 30 of each device cell 10 1 , 10 2 adjoins the first and second side walls 115 1 , 115 2 and the bottom 115 2 of the associated contact trench. However, this is just an example. In one embodiment (that in 1 illustrated by dash-dotted lines), the diode region 30 borders on the first sidewall 115 1 and the bottom 115 2 and the body region 13 borders on the second sidewall 115 2 of the associated contact trench. That is, the contact trench extends into the diode region 30 and the body region 13 (which is 1 illustrated by the dotted lines).

Bezugnehmend auf 1 ist die Sourceelektrode 41 auf der Isolationsschicht 51 und in dem Kontaktgraben gebildet. Die Sourceelektrode 41 ist durch die Isolationsschicht 51 elektrisch gegenüber den Gateelektroden 21 isoliert und schließt die einzelnen Diodengebiete 30 und die einzelnen Sourcegebiete 12 elektrisch an einen Sourceanschluss S (in 1 nur schematisch dargestellt) an oder bildet den Sourceanschluss S in dem Kontaktgraben. Bei dem Ausführungsbeispiel, bei dem sich der Kontaktgraben in das Bodygebiet erstreckt (siehe die strichpunktierten Linien in 1), verbindet die Sourceelektrode 41 die einzelnen Bodygebiete 13 elektrisch mit dem Sourceanschluss S oder bildet den Sourceanschluss S in dem Kontaktgraben. Die Sourceelektrode 41 umfasst beispielsweise Titan (Ti), Platin (Pt), Nickellegierungen oder ähnliches. Die zweite Elektrodenschicht 412 umfasst beispielsweise Aluminium (AI), Kupfer (Cu) oder ähnliches. Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Sourceelektrodenschicht 41 eine zusammengesetzte Schicht, die mehrere unterschiedliche Schichten aufweist, wie beispielsweise eine an den Halbleiterkörper 100 angrenzende Titan-(Ti)-Schicht, eine Titannitrid-(TiN)-Schicht als Diffusionsbarriere und eine Aluminium-Kupfer-(AICu)-Schicht auf der TiN-Schicht. Bei dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel kontaktiert die Sourceelektrode 41 das Sourcegebiet 12, das Diodengebiet 30 und optional das Bodygebiet 13 in dem Kontaktgraben.Referring to 1 the source electrode 41 is formed on the insulating layer 51 and in the contact trench. The source electrode 41 is electrically insulated from the gate electrodes 21 by the insulating layer 51 and electrically connects the individual diode regions 30 and the individual source regions 12 to a source connection S (in 1 shown only schematically) or forms the source connection S in the contact trench. In the embodiment in which the contact trench extends into the body region (see the dot-dash lines in 1 ), the source electrode 41 electrically connects the individual body regions 13 to the source connection S or forms the source connection S in the contact trench. The source electrode 41 includes, for example, titanium (Ti), platinum (Pt), nickel alloy, or the like. The second electrode layer 41 2 includes, for example, aluminum (Al), copper (Cu), or the like. According to one embodiment, the source electrode layer 41 is a composite layer that includes several different layers, such as a titanium (Ti) layer adjacent to the semiconductor body 100, a titanium nitride (TiN) layer as a diffusion barrier, and an aluminum-copper ( AICu) layer on the TiN layer. At the in 1 In the exemplary embodiment shown, the source electrode 41 contacts the source region 12, the diode region 30 and optionally the body region 13 in the contact trench.

Bezug nehmend auf 1 umfasst das Halbleiterbauelement außerdem ein Draingebiet 14, das an das Driftgebiet 11 angrenzt. Optional ist ein Feldstoppgebiet (nicht dargestellt) des zweiten Dotierungstyps wie das Driftgebiet 11, jedoch höher dotiert, in dem Driftgebiet 11 zwischen dem Driftgebiet 11 und dem Draingebiet 14 angeordnet. Das Draingebiet 14 ist elektrisch an einen Drainanschluss D (in 1 nur schematisch dargestellt) angeschlossen. Die einzelnen Bauelementzellen 101, 102 teilen sich ein Draingebiet 14. Das heißt, ein Draingebiet 14 ist den einzelnen Bauelementzellen 101, 102 gemeinsam.Referring to 1 the semiconductor component also includes a drain region 14 which is adjacent to the drift region 11 . Optionally, a field stop region (not shown) of the second doping type like the drift region 11 but doped more heavily is arranged in the drift region 11 between the drift region 11 and the drain region 14 . The drain region 14 is electrically connected to a drain terminal D (in 1 shown only schematically) connected. The individual device cells 10 1 , 10 2 share a drain region 14. That is, a drain region 14 is common to the individual device cells 10 1 , 10 2 .

Die einzelnen Bauelementzellen 101, 102 sind dadurch parallel geschaltet, dass die Sourcegebiete 12 in dem Kontaktgraben über die Sourceelektrode 41 an den Sourceanschluss S angeschlossen sind, dass sie sich das Draingebiet 14 teilen und dass das Draingebiet 14 an den Drainanschluss D angeschlossen ist und dass die Gateelektroden 21 elektrisch an einen gemeinsamen Gateanschluss G angeschlossen sind. Das Anschließen der Gateelektroden 21 an den Gateanschluss G ist in 1 nur schematisch dargestellt. Ein möglicher Weg, die Gateelektroden 21 an den Gateanschluss D anzuschließen ist nachfolgend anhand der 2 und 3 erläutert.The individual component cells 10 1 , 10 2 are connected in parallel in that the source regions 12 in the contact trench are connected to the source connection S via the source electrode 41, that they share the drain region 14 and that the drain region 14 is connected to the drain connection D and that the gate electrodes 21 are electrically connected to a common gate terminal G. Connecting the gate electrodes 21 to the gate terminal G is in 1 shown only schematically. A possible way of connecting the gate electrodes 21 to the gate connection D is shown below with reference to FIG 2 and 3 explained.

Das in 1 gezeigte Halbleiterbauelement gemäß ist ein MOS-Transistorbauelement mit einer integrierten Diode. Das Transistorbauelement kann als n-leitendes Bauelement oder als p-leitendes Bauelement ausgebildet sein. Bei einem n-leitenden Bauelement sind die Sourcegebiete und das Driftgebiet 11 n-dotiert, während das Bodygebiet 13 p-dotiert ist. Bei einem p-leitenden Bauelement sind die Sourcegebiete 12 und das Driftgebiet 11 p-dotiert, während die Bodygebiete 13 n-dotiert sind. Das Transistorbauelement kann als ein Anreicherungs-(selbstsperrendes)-Bauelement oder als Verarmungs-(selbstleitendes)-Bauelement ausgebildet sein. Bei einem Anreicherungs-Bauelement grenzen die Bodygebiete 13 der einzelnen Bauelementzellen 101, 102 an das Gatedielektrikum 22 an. Bei einem Verarmungs-Bauelement gibt es Kanalgebiete 15 (in 1 in gestrichelten Linien dargestellt) desselben Dotierungstyps wie die Sourcegebiete 12 und das Driftgebiet 11 entlang des Gatedielektrikums 22. Das Kanalgebiet 15 jeder Bauelementzelle 101, 102 erstreckt sich von dem zugehörigen Sourcegebiet 12 zu dem Driftgebiet 11 entlang des Gatedielektrikums 22 und ist an Ladungsträgern verarmt, wenn das Transistorbauelement ausgeschaltet ist. Alternativ weist das Gatedielektrikum 22 feste Ladungen auf, die die Erzeugung eines leitenden Kanals in dem Bodygebiet 13 entlang des Gatedielektrikums 22 bewirken, wenn die Gate-Ansteuerspannung (Gate-Source-Spannung) Null ist.This in 1 The semiconductor device shown in FIG. 1 is a MOS transistor device with an integrated diode. The transistor component can be in the form of an n-conducting component or a p-conducting component. In the case of an n-conducting component, the source regions and the drift region 11 are n-doped, while the body region 13 is p-doped. In the case of a p-conducting component, the source regions 12 and the drift region 11 are p-doped, while the body regions 13 are n-doped. The transistor device may be formed as an enhancement (normally off) device or as a depletion (normally on) device. In the case of an enhancement component, the body regions 13 of the individual component cells 10 1 , 10 2 adjoin the gate dielectric 22 . In a depletion device, there are 15 (in 1 shown in dashed lines) of the same doping type as the source regions 12 and the drift region 11 along the gate dielectric 22. The channel region 15 of each component cell 10 1 , 10 2 extends from the associated source region 12 to the drift region 11 along the gate dielectric 22 and is depleted of charge carriers , when the transistor device is off. Alternatively, the gate dielectric 22 has fixed charges that cause a conductive channel to be created in the body region 13 along the gate dielectric 22 when the gate drive voltage (gate-source voltage) is zero.

Außerdem kann das Transistorbauelement als MOSFET oder als IGBT ausgebildet sein. Bei einem MOSFET besitzt das Draingebiet 14 denselben Dotierungstyp wie die Sourcegebiete 12 und das Driftgebiet 11, während bei einem IGBT das Draingebiet 14 einen Dotierungstyp komplementär zu dem Dotierungstyp der Sourcegebiete 12 und des Driftgebiets 11 aufweist. Bei einem IGBT wird das Draingebiet 14 auch als Kollektorgebiet bezeichnet.In addition, the transistor component can be in the form of a MOSFET or an IGBT. In a MOSFET, the drain region 14 has the same doping type as the source regions 12 and the drift region 11, while in an IGBT the drain region 14 has a doping type complementary to the doping type of the source regions 12 and the drift region 11. With an IGBT the drain region 14 is also referred to as the collector region.

Die Diodengebiete 30 besitzen denselben Dotierungstyp wie die Bodygebiete 13, dies ist ein Dotierungstyp komplementär zu dem Dotierungstyp des Driftgebiets 11. Da das Diodengebiet 30 einer Bauelementzelle, wie beispielsweise der Bauelementzelle 101 in 1, an das Bodygebiet 13 einer benachbarten Bauelementzelle, wie beispielsweise der Bauelementzelle 102 in 1, angrenzt, ist das Bodygebiet 13 jeder Bauelementzelle über das Diodengebiet 30 einer benachbarten Bauelementzelle elektrisch an die Sourceelektrode 41 angeschlossen. Bei einem Ausführungsbeispiel (das in 1 durch die strichpunktierten Linien veranschaulicht ist) grenzt die Sourceelektrode in dem Kontaktgraben an das Bodygebiet 13 jeder Bauelementzelle an, so dass das Bodygebiet 13 in dem Kontaktgraben elektrisch an die Sourceelektrode 41 angeschlossen ist.Diode regions 30 have the same doping type as body regions 13, which is a doping type complementary to the doping type of drift region 11. Since diode region 30 of a device cell, such as device cell 10, is 1 in 1 , to the body region 13 of an adjacent device cell, such as device cell 10 2 in 1 , Adjacent, the body region 13 of each device cell is electrically connected to the source electrode 41 via the diode region 30 of an adjacent device cell. In one embodiment (that in 1 illustrated by the dot-and-dash lines), the source electrode in the contact trench adjoins the body region 13 of each device cell, so that the body region 13 in the contact trench is electrically connected to the source electrode 41 .

Optional umfasst jedes Diodengebiet 30 zwei unterschiedlich dotierte Halbleitergebiete, nämlich ein erstes Gebiet 31, das an das Driftgebiet 11 angrenzt und das mit dem Driftgebiet 11 den pn-Übergang bildet, und ein zweites Gebiet 32, das das erste Gebiet 31 elektrisch an die Sourceelektrode 41 anschließt. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Sourceelektrode 41 in dem Kontaktgraben an das zweite Diodengebiet 32 angeschlossen. Das zweite Gebiet 32, das nachfolgend auch als Kontaktgebiet bezeichnet wird, kann eine höhere Dotierungskonzentration als das erste Gebiet 31 besitzen. Bei dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel grenzt das Kontaktgebiet 32 einer Bauelementzelle, wie beispielsweise der Bauelementzelle 101 in 1, an die zweite Seitenwand des zugehörigen Grabens, ebenso wie an die erste Seitenwand 1151 des zugehörigen weiteren Grabens an und schließt das Bodygebiet 13 der benachbarten Bauelementzelle, wie beispielsweise der Bauelementzelle 102 in 1, in dem Kontaktgraben an die Sourceelektrode 41 an.Optionally, each diode region 30 comprises two differently doped semiconductor regions, namely a first region 31, which adjoins the drift region 11 and which forms the pn junction with the drift region 11, and a second region 32, which electrically connects the first region 31 to the source electrode 41 connects. In this embodiment, the source electrode 41 is connected to the second diode region 32 in the contact trench. The second region 32, which is also referred to below as the contact region, can have a higher doping concentration than the first region 31. At the in 1 The exemplary embodiment shown delimits the contact region 32 of a component cell, such as the component cell 10 1 in 1 , to the second side wall of the associated trench, as well as to the first side wall 115 1 of the associated further trench and includes the body region 13 of the neighboring device cell, such as the device cell 10 2 in 1 , in the contact trench to the source electrode 41.

Das Diodengebiet 30 jeder Bauelementzelle 101, 102 bildet eine Bipolardiode mit dem Driftgebiet 11 und dem Draingebiet 14. Ein Schaltsymbol dieser Bipolardiode ist in 1 ebenfalls dargestellt (die Polung des in 1 dargestellten Schaltsymbols betrifft ein n-leitendes Halbleiterbauelement; bei einem p-leitenden Bauelement ist die Polung vertauscht). Die zwischen den Diodengebieten 30 der einzelnen Bauelementzellen 101, 102 und dem Driftgebiet 11 gebildeten Dioden sind parallel geschaltet und sind parallel zu einer Laststrecke (Drain-Source-Strecke) des MOS-Transistors geschaltet. Die Drain-Source-Strecke des MOS-Transistors ist eine interne Strecke zwischen dem Drainanschluss D und dem Sourceanschluss S. Die einzelnen Dioden sind rückwärtsgepolt (sperren), wenn eine Spannung mit einer ersten Polung zwischen die Drain- und Sourceanschlüsse D, S des MOS-Transistors angelegt wird, und die einzelnen Dioden sind vorwärtsgepolt (leiten), wenn eine Spannung mit einer zweiten Polung zwischen die Drain- und Sourceanschlüsse D, S angelegt wird. Bei einem n-leitenden Halbleiterbauelement sind die Dioden rückwärtsgepolt, wenn eine positive Spannung zwischen die Drain- und Sourceanschlüsse D, S angelegt wird, und die Dioden sind vorwärtsgepolt, wenn eine negative Spannung zwischen die Drain- und Sourceanschlüsse D, S angelegt wird (dies ist eine positive Spannung zwischen den Source- und Drainanschlüssen S, D). Die einzelnen Dioden sind parallel zu den Bodydioden der Transistorzellen. Die Bodydioden sind die Dioden, die durch die Bodygebiete 13 und das Driftgebiet 11 der einzelnen Bauelementzellen 101, 102 gebildet sind. Allerdings können, anders als bei den Bodydioden, die Eigenschaften der Dioden zwischen dem Diodengebiet 30 und dem Driftgebiet 11 weitgehend unabhängig von den Eigenschaften des MOS-Transistors eingestellt werden. Insbesondere können die Dioden zwischen den Diodengebieten 30 und dem Driftgebiet 11 so realisiert werden, dass sie eine hohe Strombelastbarkeit besitzen, indem das Diodengebiet 30 so realisiert wird, dass der pn-Übergang zwischen dem Diodengebiet 30 und dem Driftgebiet 11 eine relativ große Fläche besitzt.The diode region 30 of each component cell 10 1 , 10 2 forms a bipolar diode with the drift region 11 and the drain region 14. A circuit symbol for this bipolar diode is in 1 also shown (the polarity of the in 1 The circuit symbol shown relates to an n-conducting semiconductor component; in the case of a p-conducting component, the polarity is reversed). The diodes formed between the diode regions 30 of the individual component cells 10 1 , 10 2 and the drift region 11 are connected in parallel and are connected in parallel to a load path (drain-source path) of the MOS transistor. The drain-source path of the MOS transistor is an internal path between the drain terminal D and the source terminal S. The individual diodes are reverse-biased (block) when a voltage of a first polarity is applied between the drain and source terminals D, S of the MOS transistor is applied, and the individual diodes are forward-biased (conductive) when a voltage of a second polarity is applied between the drain and source terminals D,S. In an n-type semiconductor device, the diodes are reverse-biased when a positive voltage is applied between the drain and source terminals D,S, and the diodes are forward-biased when a negative voltage is applied between the drain and source terminals D,S (this is a positive voltage between the source and drain terminals S, D). The individual diodes are in parallel with the body diodes of the transistor cells. The body diodes are the diodes that are formed by the body regions 13 and the drift region 11 of the individual component cells 10 1 , 10 2 . However, unlike in the case of the body diodes, the properties of the diodes between the diode region 30 and the drift region 11 can be set largely independently of the properties of the MOS transistor. In particular, the diodes between the diode regions 30 and the drift region 11 can be implemented in such a way that they have a high current carrying capacity by the diode region 30 being implemented in such a way that the pn junction between the diode region 30 and the drift region 11 has a relatively large area.

Das Halbleiterbauelement gemäß 1 kann wie ein herkömmlicher MOS-Transistor betrieben werden durch Anlegen einer Lastspannung zwischen die Drain- und Sourceanschlüsse D, S und durch Anlegen eines Ansteuerpotenzials an die Gateelektrode G. Eine Betriebsart wird anhand eines n-leitenden Halbleiterbauelements kurz erläutert. Dieses Funktionsprinzip gilt jedoch auch für ein p-leitendes Bauelement, wobei bei einem p-leitenden Bauelement die Polaritäten der nachfolgend erläuterten Spannungen invertiert sind. Das Halbleiterbauelement ist in einem Vorwärtsbetriebszustand, wenn eine Lastspannung zwischen die Drain- und Sourceanschlüsse D, S angelegt wird, die die Bodydioden und die zusätzlichen Dioden (die Dioden zwischen den Diodengebieten 30 und dem Driftgebiet 11) der einzelnen Bauelementzellen 101, 102 rückwärts polen. Diese Spannung ist eine positive Spannung bei einem n-leitenden Bauelement. Im Vorwärtsbetriebszustand kann der MOS-Transistor über das an den Gateanschluss D angelegte Ansteuerpotenzial ein- und ausgeschaltet werden. Der MOS-Transistor ist eingeschaltet (in einem Ein-Zustand), wenn das an den Gateanschluss G angelegte Ansteuerpotenzial leitende Kanäle in den Bodygebieten 13 zwischen den Sourcegebieten 12 und dem Driftgebiet 11 erzeugt, und der MOS-Transistor ist ausgeschaltet (in einem Aus-Zustand), wenn die leitenden Kanäle in den Bodygebieten 13 unterbrochen sind. Der Betrag des Ansteuerpotenzial, das das Transistorbauelement ein- oder ausschaltet, ist abhängig von dem speziellen Typ des Transistorbauelements (Anreicherungsbauelement oder Verarmungsbauelement).The semiconductor device according to 1 can be operated like a conventional MOS transistor by applying a load voltage between the drain and source terminals D, S and by applying a drive potential to the gate electrode G. One operating mode is briefly explained using an n-conducting semiconductor component. However, this functional principle also applies to a p-conducting component, with the polarities of the voltages explained below being inverted in the case of a p-conducting component. The semiconductor device is in a forward operating state when a load voltage is applied between the drain and source terminals D, S, which reverses the body diodes and the additional diodes (the diodes between the diode regions 30 and the drift region 11) of the individual device cells 10 1 , 10 2 Poland. This voltage is a positive voltage for an n-type device. In the forward operating state, the MOS transistor can be switched on and off via the drive potential applied to the gate terminal D. The MOS transistor is on (in an on-state) when the drive potential applied to the gate terminal G creates conductive channels in the body regions 13 between the source regions 12 and the drift region 11, and the MOS transistor is off (in an off- condition) when the conductive channels in the body regions 13 are interrupted. The magnitude of the drive potential that turns the transistor device on or off depending on the particular type of transistor device (enhancement or depletion device).

Das Halbleiterbauelement ist in einem Rückwärtsbetriebszustand, wenn eine Spannung zwischen die Drain- und Sourceanschlüsse D, S angelegt wird, die die Bodydioden und die zusätzlichen Dioden vorwärts polt. In diesem Betriebszustand kann das Halbleiterbauelement hauptsächlich durch die Polarität der Lastspannung gesteuert werden. Es ist auch möglich, den Transistor durch Anlagen einer positiven Gate-Source-Spannung einzuschalten, so dass der MOS-Kanal den pn-Übergang zwischen dem Bodygebiet 13 und dem Driftgebiet 11 überbrückt.The semiconductor device is in a reverse operating state when a voltage is applied between the drain and source terminals D, S which forward biases the body diodes and the additional diodes. In this operating state, the semiconductor component can be controlled mainly by the polarity of the load voltage. It is also possible to turn on the transistor by applying a positive gate-source voltage so that the MOS channel bridges the pn junction between the body region 13 and the drift region 11 .

Wenn das Halbleiterbauelement im Vorwärtsbetriebszustand ist und wenn das Halbleiterbauelement ausgeschaltet ist, sind die pn-Übergänge zwischen den Diodengebieten 30 und dem Driftgebiet 11 und die pn-Übergänge zwischen den Bodygebieten 30 und dem Driftgebiet 11 rückwärtsgepolt, so dass sich ausgehend von den pn-Übergängen ein Verarmungsgebiet in dem Driftgebiet 11 ausbreitet. Wenn die Lastspannung ansteigt, bereitet sich das Verarmungsgebiet tiefer in Richtung des Draingebiets 14 in dem Driftgebiet 11 aus. Wenn die Lastspannung ansteigt und sich das Verarmungsgebiet tiefer in das Driftgebiet 11 ausbreitet, nimmt auch die elektrische Feldstärke an den pn-Übergängen zu. Da die pn-Übergänge zwischen den Bodygebieten 13 und dem Driftgebiet 11 nahe an dem Gatedielektrikum 22 sind, kann das Gatedielektrikum 22 beschädigt werden, wenn hohe Lastspannungen angelegt werden, das heißt, wenn hohe Feldstärken auftreten. Bei dem Halbleiterbauelement gemäß 1 funktionieren die Diodengebiete 30 von zwei benachbarten Bauelementzellen 101, 102 zusammen mit dem Driftgebiet 11 jedoch wie ein JFET (Junction Field-Effect Transistor). Dieser JFET besitzt Kanalgebiete 111 zwischen zwei benachbarten Diodengebieten 30. Wenn die Lastspannung zunimmt und wenn das elektrische Potenzial des Driftgebiets 11 zunimmt, schnürt der JFET die Kanalgebiete 111 ab und verhindert, dass eine Feldstärke eines elektrischen Felds an den pn-Übergängen zwischen den Bodygebieten 13 und dem Driftgebiet 11 weiter zunimmt, wenn die Lastspannung weiter zunimmt.When the semiconductor component is in the forward operating state and when the semiconductor component is switched off, the pn junctions between the diode regions 30 and the drift region 11 and the pn junctions between the body regions 30 and the drift region 11 are reverse-poled, so that starting from the pn junctions a depletion region in the drift region 11 spreads. As the load voltage increases, the depletion region deepens toward the drain region 14 in the drift region 11 . As the load voltage increases and the depletion region spreads deeper into the drift region 11, the electric field strength at the pn junctions also increases. Since the pn junctions between the body regions 13 and the drift region 11 are close to the gate dielectric 22, the gate dielectric 22 can be damaged when high load voltages are applied, ie when high field strengths occur. In the semiconductor device according to 1 However, the diode regions 30 of two adjacent component cells 10 1 , 10 2 together with the drift region 11 function like a JFET (Junction Field Effect Transistor). This JFET has channel regions 11 1 between two adjacent diode regions 30. When the load voltage increases and when the electric potential of the drift region 11 increases, the JFET pinches off the channel regions 11 1 and prevents a field strength of an electric field at the pn junctions between the Body regions 13 and the drift region 11 further increases as the load voltage further increases.

Die Lastspannung, bei der die Kanäle 111 des JFET abschnüren, ist beispielsweise abhängig von einem Abstand zwischen zwei benachbarten Diodengebieten 30 in einer lateralen Richtung des Halbleiterkörpers 100. Die „laterale Richtung“ des Halbleiterkörpers 100 ist senkrecht zu der vertikalen Richtung (in der das Draingebiet 14 von den Bodygebieten 13 und den Diodengebieten 30 beabstandet ist) und ist im Wesentlichen parallel zu der ersten Oberfläche 101. Dieser laterale Abstand zwischen zwei benachbarten Diodengebieten 30 ist beispielsweise zwischen 0,5 µm (Mikrometer) und 2 µm (Mikrometer) oder zwischen dem 0,25-fachen und 1,5-fachen der Breite der Gräben, die die Gateelektroden 21 aufnehmen. Die „Breite“ der Gräben ist der Abstand zwischen den ersten und zweiten Seitenwänden 1101, 1102. Wenn die Gräben abgeschrägt sind, wie bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 dargestellt ist, ist die Breite entweder der größte Abstand zwischen den ersten und zweiten Seitenwänden 1101, 1102 oder der Durchschnitt der Breite. Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel ist der laterale Abstand zwischen zwei benachbarten Diodengebieten 30 zwischen 30% und 60% einer Abmessung (Breite) der Diodengebiete 30 in der lateralen Richtung des Driftgebiets 11 unterhalb der Gräben 110. Wenn die Diodengebiete eine variierende Breite in dem Driftgebiet 11 aufweisen, ist die Breite entweder die maximale Breite oder die durchschnittliche Breite.The load voltage at which the channels 11 1 of the JFET pinch off depends, for example, on a distance between two adjacent diode regions 30 in a lateral direction of the semiconductor body 100. The "lateral direction" of the semiconductor body 100 is perpendicular to the vertical direction (in which the drain region 14 is spaced from the body regions 13 and the diode regions 30) and is substantially parallel to the first surface 101. This lateral spacing between two adjacent diode regions 30 is, for example, between 0.5 µm (microns) and 2 µm (microns) or between 0.25 and 1.5 times the width of the trenches accommodating the gate electrodes 21, respectively. The "width" of the trenches is the distance between the first and second sidewalls 110 1 , 110 2 . When the trenches are tapered, as in the embodiment of FIG 1 As shown, the width is either the largest distance between the first and second sidewalls 110 1 , 110 2 or the average of the width. According to another embodiment, the lateral distance between two adjacent diode regions 30 is between 30% and 60% of a dimension (width) of the diode regions 30 in the lateral direction of the drift region 11 below the trenches 110. When the diode regions have a varying width in the drift region 11 , the width is either the maximum width or the average width.

Jede Bauelementzelle 101, 102 umfasst ein Kanalgebiet, dies ist ein Gebiet des Bodygebiets 13 entlang des Gatedielektrikums 22 oder ist das optionale Kanalgebiet 15 (in 1 in gestrichelten Linien dargestellt). Das Kanalgebiet entlang des Gatedielektrikums 22 ermöglicht Ladungsträgern von den Sourcegebieten 12 zu den Driftgebieten 11 zu fließen, wenn das Transistorbauelement im Ein-Zustand ist. Bezugnehmend auf 1 kann das Sourcegebiet 12 an die erste Seitenwand 1101 und die zweite Seitenwand 1102 des Gategrabens (des Grabens, der die Gateelektrode 21 und das Gatedielektrikum 22 umfasst) angrenzen. Es kann wünschenswert sein, einen Stromfluss zwischen dem Sourcegebiet 12 und dem Driftgebiet 11 auf ein Kanalgebiet in dem Bodygebiet 13, das heißt, ein Kanalgebiet entlang der ersten Seitenwand 1101 zu konzentrieren. Hierzu kann das Diodengebiet 30, insbesondere der zweite Diodengebietabschnitt 32 eine höhere Dotierungskonzentration als das Bodygebiet 32 aufweisen. Die höhere Dotierungskonzentration des Diodengebiets hat den Effekt, dass bei einem Gatepotential (dem elektrischen Potential der Gateelektrode), das einen Inversionskanal in dem Bodygebiet 13 bewirkt, kein oder im Wesentlichen kein Inversionskanal in dem Diodengebiet 30 vorhanden ist. Das Diodengebiet 30 jeder Bauelementzelle 101, 102 überlappt das Kanalgebiet nicht. Das heißt, die pn-Übergänge zwischen den Diodengebieten 30 und dem Driftgebiet 11 grenzen an die Böden 1103 der einzelnen Gategräben an und erstrecken sich nicht in Richtung der Kanalgebiete über die Gategräben hinaus. Damit beschränken die Diodengebiete 30 einen Ladungsträgerfluss von den Kanalgebieten 30 zu dem Driftgebiet 11 bzw. dem Draingebiet 14 nicht.Each device cell 10 1 , 10 2 comprises a channel region, this is a region of the body region 13 along the gate dielectric 22 or is the optional channel region 15 (in 1 shown in dashed lines). The channel region along the gate dielectric 22 allows charge carriers to flow from the source regions 12 to the drift regions 11 when the transistor device is in the on-state. Referring to 1 For example, the source region 12 may adjoin the first sidewall 110 1 and the second sidewall 110 2 of the gate trench (the trench that includes the gate electrode 21 and the gate dielectric 22). It may be desirable to concentrate current flow between the source region 12 and the drift region 11 onto a channel region in the body region 13, that is, a channel region along the first sidewall 110 1 . For this purpose, the diode region 30, in particular the second diode region section 32, can have a higher doping concentration than the body region 32. The higher doping concentration of the diode region has the effect that no or essentially no inversion channel is present in the diode region 30 at a gate potential (the electrical potential of the gate electrode) which causes an inversion channel in the body region 13 . The diode region 30 of each device cell 10 1 , 10 2 does not overlap the channel region. This means that the pn junctions between the diode regions 30 and the drift region 11 adjoin the bottoms 110 3 of the individual gate trenches and do not extend beyond the gate trenches in the direction of the channel regions. The diode regions 30 thus do not restrict a charge carrier flow from the channel regions 30 to the drift region 11 or the drain region 14 .

Die Sperrspannungsfestigkeit des Halbleiterbauelements ist unter anderem abhängig von einem Abstand zwischen den Diodengebieten 30 und dem Draingebiet 14. Dieser Abstand kann während des Herstellungsprozesses entsprechend einer gewünschten Sperrspannungsfestigkeit eingestellt werden. Als Daumenregel gilt bei einem SiC-Halbleiterkörper 100, dass der Abstand zwischen dem Draingebiet 14 und dem Diodengebiet 30 pro 100 V Sperrspannungsfestigkeit zwischen 0,8 Mikrometer und 1,0 Mikrometer beträgt.The blocking voltage resistance of the semiconductor component depends, among other things, on a Distance between the diode regions 30 and the drain region 14. This distance can be adjusted during the manufacturing process according to a desired blocking voltage resistance. As a rule of thumb, for a SiC semiconductor body 100, the spacing between the drain region 14 and the diode region 30 per 100V reverse voltage withstand is between 0.8 microns and 1.0 microns.

Der Halbleiterkörper 100 kann ein herkömmliches Halbleitermaterial aufweisen, insbesondere ein Halbleitermaterial mit weitem Bandabstand (engl.: wide bandgap semiconductor material), wie beispielsweise Siliziumkarbid (SiC) oder ähnliches. Die in 1 dargestellte Bauelementtopologie ist insbesondere geeignet für Halbleiterbauelemente, die in SiC-Technologie realisiert sind. Wenn der Halbleiterkörper 100 beispielsweise SiC aufweist, kann das Gatedielektrikum 22 als ein Siliziumoxid (SiO2) realisiert sein. Ein Gatedielektrikum 22 aus SiO2 kann unter einer Degradation leiden, wenn es hohen elektrischen Feldstärken ausgesetzt ist, die bei Hochspannungsbauelementen auftreten können. Bei solchen Bauelementen schützt der durch die Diodengebiete 30 und das Driftgebiet 11 gebildete JFET das Gatedielektrikum 22 effektiv, wenn das Halbleiterbauelement ausgeschaltet wird und eine hohe Lastspannung zwischen die Drain- und Sourceanschlüsse D, S angelegt wird. Im Rückwärtsbetriebszustand ist die zusätzliche Diode, die direkt an die Sourceelektrode 41 angeschlossen ist, eine hoch effiziente Diode mit niedrigen Verlusten, die parallel zu der Laststrecke des MOS-Transistors geschaltet ist.The semiconductor body 100 may comprise a conventional semiconductor material, in particular a wide bandgap semiconductor material such as silicon carbide (SiC) or the like. In the 1 The component topology shown is particularly suitable for semiconductor components that are implemented using SiC technology. If the semiconductor body 100 comprises SiC, for example, the gate dielectric 22 can be implemented as a silicon oxide (SiO 2 ). A SiO 2 gate dielectric 22 may suffer degradation when exposed to high electric field strengths that can occur in high voltage devices. In such devices, the JFET formed by the diode regions 30 and the drift region 11 effectively protects the gate dielectric 22 when the semiconductor device is turned off and a high load voltage is applied between the drain and source terminals D,S. In the reverse mode, the additional diode connected directly to the source electrode 41 is a high-efficiency, low-loss diode connected in parallel with the load path of the MOS transistor.

Die Dotierungskonzentration des Driftgebiets 11 ist beispielsweise zwischen 1E14 cm-3 und 1E17 cm-3. Die Dotierungskonzentration der Bodygebiete 13 ist beispielsweise zwischen 5E16 cm-3 und 5E17 cm-3. Die Dotierungskonzentrationen der Source- und Draingebiete 12, 14 sind beispielsweise höher als 1E19 cm-3. Die Dotierungskonzentration der Diodengebiete 30 ist beispielsweise zwischen 1E18 cm-3 und 1E19 cm-3.The doping concentration of the drift region 11 is between 1E14 cm -3 and 1E17 cm -3 , for example. The doping concentration of the body regions 13 is between 5E16 cm -3 and 5E17 cm -3 , for example. The doping concentrations of the source and drain regions 12, 14 are, for example, higher than 1E19 cm -3 . The doping concentration of the diode regions 30 is between 1E18 cm -3 and 1E19 cm -3 , for example.

Bezug nehmend auf 1 grenzt das Bodygebiet 13 jeder Bauelementzelle 101, 102 an den zugehörigen Gategraben an der ersten Seitenwand 1101 an. Insbesondere, wenn die Gategräben abgeschrägte Seitenwände besitzen, können die ersten und zweiten Seitenwände 1101, 1102 unterschiedlichen Kristallebenen eines Kristallgitters des Halbleiterkörpers 100 entsprechen. Gemäß einem Ausführungsbeispiel umfasst der Halbleiterkörper 100 einen hexagonalen SiC-Kristall und die Gategräben besitzen abgeschrägte Seitenwände, so dass die erste Seitenwand 1101 der 11-20-Ebene in dem SiC-Kristall entspricht. In diesem Fall besitzen die einzelnen Kanalgebiete einen relativ geringen Widerstand. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die erste Seitenwand 1101 auf die c-Achse des Kristalles des SiC-Halbleiterkörpers ausgerichtet. Die c-Achse (hexagonale Hauptachse) ist senkrecht zu der Wachstumsebene (0001-Ebene) des SiC-Kristalls. Diese Wachstumsebene ist in 1 nicht dargestellt. Der Boden 1103 des Grabens ist im Wesentlichen parallel zu der ersten Oberfläche 101.Referring to 1 the body region 13 of each component cell 10 1 , 10 2 borders on the associated gate trench on the first side wall 110 1 . In particular, when the gate trenches have sloping side walls, the first and second side walls 110 1 , 110 2 can correspond to different crystal planes of a crystal lattice of the semiconductor body 100 . According to an embodiment, the semiconductor body 100 comprises a hexagonal SiC crystal and the gate trenches have sloping sidewalls such that the first sidewall 110 1 corresponds to the 11-20 plane in the SiC crystal. In this case, the individual channel regions have a relatively low resistance. In this embodiment, the first sidewall 110 1 is aligned with the c-axis of the crystal of the SiC semiconductor body. The c-axis (major hexagonal axis) is perpendicular to the growth plane (0001 plane) of the SiC crystal. This level of growth is in 1 not shown. The bottom 110 3 of the trench is substantially parallel to the first surface 101.

Ein Winkel α (alpha) zwischen der ersten Seitenwand 1101 und der ersten Oberfläche 101 des Grabens 110 ist abhängig von einer Orientierung der ersten Oberfläche relativ zu der Wachstumsebene (0001-Ebene). Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die erste Oberfläche 101 relativ zu der Wachstumsebene geneigt, wobei ein Winkel zwischen der ersten Oberfläche 101 und der Wachstumsebene zwischen 1° und 10°, insbesondere zwischen 2° und 8°. In diesem Fall ist α zwischen 80° (90° - 10°) und 89° (90° -1°) und insbesondere zwischen 82° (90° - 8°) und 88° (90° - 2°). Gemäß einem speziellen Ausführungsbeispiel ist der Winkel zwischen der ersten Oberfläche 101 und der Wachstumsebene 4°, so dass der Winkel α zwischen der ersten Oberfläche 101 und der ersten Seitenwand 1101 des Grabens 110 86° ist. In dem SiC-Kristall entlang der 11-20-Ebene (die auch als (1 1 -2 0)-Ebene geschrieben werden kann) ist eine hohe Ladungsträgermobilität vorhanden, so dass die Ausrichtung der ersten Seitenwand auf c-Achse zu einem niedrigen Widerstand in dem Kanalgebiet entlang des Gatedielektrikums 22 in dem Bodygebiet 13 führt.An angle α (alpha) between the first sidewall 110 1 and the first surface 101 of the trench 110 depends on an orientation of the first surface relative to the growth plane (0001 plane). According to an embodiment, the first surface 101 is inclined relative to the growth plane, with an angle between the first surface 101 and the growth plane being between 1° and 10°, in particular between 2° and 8°. In this case α is between 80° (90° - 10°) and 89° (90° - 1°) and in particular between 82° (90° - 8°) and 88° (90° - 2°). According to a specific embodiment, the angle between the first surface 101 and the growth plane is 4°, so that the angle α between the first surface 101 and the first sidewall 110 1 of the trench 110 is 86°. In the SiC crystal along the 11-20 plane (which can also be written as (1 1 -2 0) plane) there is high carrier mobility, so the alignment of the first sidewall with c-axis leads to a low resistance in the channel region along the gate dielectric 22 in the body region 13 .

Die Gategräben können langgestreckte Gräben sein, wobei die Gateelektrode 21 an Positionen, die in der vertikalen Schnittebene gemäß 1 außerhalb der Darstellung sind, an die Gateanschlusselektrode angeschlossen sein können.The gate trenches can be elongated trenches, with the gate electrode 21 at positions in accordance with the vertical sectional plane 1 are outside the illustration to which the gate terminal electrode may be connected.

2 zeigt eine horizontale Querschnittsansicht eines Ausführungsbeispiels des Halbleiterbauelements gemäß 1, das langgestreckte Gategräben aufweist. 2 zeigt Merkmale des Halbleiterbauelements in drei unterschiedlichen horizontalen Schichten des Halbleiterkörpers 100. In 2 sind die Gateelektroden 21 und die Gatedielektrika 22 in gepunkteten Linien dargestellt. Wie anhand von 2 ersichtlich ist, sind die Gategräben mit den Gateelektroden 21 und den Gatedielektrika 22 langgestreckte Gräben. Die Sourcegebiete 12 und die Diodengebiete 30 mit den optionalen Kontaktgebieten 32 verlaufen parallel zu den Gategräben. 2 veranschaulicht weiterhin (in gestrichelten Linien) die Kontaktgräben mit den Sourceelektrodenabschnitten 43. In strichpunktierten Linien dargestellt ist ein Ausführungsbeilspiel, bei dem die Kontaktgräben an die zugehörigen Bodygebiete 13 (siehe 1) angrenzen. Außerdem sind in 2 Kontaktöffnungen 53 der Isolationsschicht 51 zum Kontaktieren der Gateelektrode gestrichelt dargestellt Diese Öffnungen 53 sind in einer ersten lateralen Richtung z des Halbleiterkörpers 100 beabstandet zu den Kontaktgräben. Die einzelnen Gategräben und die einzelnen Diodengebiete 30 sind in einer zweiten lateralen Richtung y, die senkrecht zu der ersten lateralen Richtung z ist, in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel beabstandet. 2 FIG. 1 shows a horizontal cross-sectional view of an embodiment of the semiconductor device according to FIG 1 , which has elongated gate trenches. 2 10 shows features of the semiconductor device in three different horizontal layers of the semiconductor body 100. In 2 the gate electrodes 21 and the gate dielectrics 22 are shown in dotted lines. How based on 2 As can be seen, the gate trenches with the gate electrodes 21 and the gate dielectrics 22 are elongated trenches. The source regions 12 and the diode regions 30 with the optional contact regions 32 run parallel to the gate trenches. 2 further illustrates (in dashed lines) the contact trenches with the source electrode sections 43. Dashed lines show an exemplary embodiment in which the contact trenches are attached to the associated body regions 13 (see 1 ) adjoin. In addition, 2 Contact openings 53 of the insulating layer 51 for contacting the gate electrode in dashed lines shown These openings 53 are spaced apart from the contact trenches in a first lateral direction z of the semiconductor body 100 . The individual gate trenches and the individual diode regions 30 are spaced apart in a second lateral direction y, which is perpendicular to the first lateral direction z, in the present exemplary embodiment.

Bezug nehmend auf die 1 und 2 überdeckt die Sourceelektrode 41 die Isolationsschicht 51 in solchen Gebieten, in denen die Kontaktgräben angeordnet sind und ist in den Kontaktgräben elektrisch an die Kontaktgebiete 32 und die Sourcegebiete 12 angeschlossen.Referring to the 1 and 2 the source electrode 41 covers the insulating layer 51 in those regions in which the contact trenches are arranged and is electrically connected to the contact regions 32 and the source regions 12 in the contact trenches.

Eine Gateanschlusselektrode (gate runner) 42 ist in der ersten lateralen Richtung z beabstandet zu der Sourceelektrode 41 und überdeckt die Isolationsschicht 51 in solchen Gebieten, in denen die Kontaktöffnungen 53 angeordnet sind. Die Gateanschlusselektrode 42 ist elektrisch in den Kontaktöffnungen 53 an die Gateelektroden 21 angeschlossen. Bezug nehmend auf 2 können die Sourceelektrode 41 und die Gateanschlusselektrode 42 im Wesentlichen parallel sein.A gate connection electrode (gate runner) 42 is spaced apart from the source electrode 41 in the first lateral direction z and covers the insulating layer 51 in those regions in which the contact openings 53 are arranged. The gate terminal electrode 42 is electrically connected to the gate electrodes 21 in the contact openings 53 . Referring to 2 the source electrode 41 and the gate terminal electrode 42 may be substantially parallel.

Die vertikale Querschnittsansicht, die in 1 dargestellt ist, entspricht einer vertikalen Querschnittsansicht in Schnittebene A-A, die in 2 dargestellt ist. 3 veranschaulicht eine vertikale Querschnittsansicht in Schnittebene B-B, die in 2 dargestellt ist, wobei die Schnittebene B-B durch die Gateanschlusselektrode 42 und die Kontaktöffnungen 53 schneidet. Bezug nehmend auf 3 trennt die Isolationsschicht 51 die die Sourcegebiete 12 von der Gateanschlusselektrode 42, und die Gateanschlusselektrode 42 ist über die Kontaktöffnungen 53 elektrisch an die Gateelektroden 21 angeschlossen.The vertical cross-sectional view shown in 1 is shown corresponds to a vertical cross-sectional view in section plane AA, which is shown in 2 is shown. 3 illustrates a vertical cross-sectional view in section plane BB shown in FIG 2 is shown with the cutting plane BB cutting through the gate terminal electrode 42 and the contact openings 53 . Referring to 3 the insulating layer 51 separates the source regions 12 from the gate terminal electrode 42, and the gate terminal electrode 42 is electrically connected to the gate electrodes 21 via the contact openings 53. FIG.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel umfasst das Halbleiterbauelement eine Sourceelektrode 41, die an den Sourceanschluss S angeschlossen ist, und eine Gateanschlusselektrode 42, die an den Gateanschluss G angeschlossen ist. Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel (nicht dargestellt) umfasst das Halbleiterbauelement mehrere Gateanschlusselektroden 42, die jeweils an den Gateanschluss G angeschlossen sind, und mehrere Sourceelektroden 41, die jeweils an den Sourceanschluss S angeschlossen sind, wobei die Gateanschlusselektroden 42 und die Sourceelektroden 41 im Wesentlichen parallel und in der ersten lateralen Richtung z abwechselnd angeordnet sind.According to one embodiment, the semiconductor device includes a source electrode 41 connected to the source terminal S and a gate terminal electrode 42 connected to the gate terminal G. FIG. According to a further embodiment (not shown), the semiconductor device comprises a plurality of gate terminal electrodes 42, each connected to the gate terminal G, and a plurality of source electrodes 41, each connected to the source terminal S, the gate terminal electrodes 42 and the source electrodes 41 being substantially parallel and are alternately arranged in the first lateral direction z.

Bezugnehmend auf die 1 und 2 umfasst das Diodengebiet 30 ein Gebiet, dass in der vertikalen Richtung des Halbleiterkörpers 100 unterhalb des Bodens 1103 des Grabens angeordnet ist. Die „vertikale Richtung“ des Halbleiterkörpers 100 ist die Richtung senkrecht zu der ersten Oberfläche 101 des Halbleiterkörpers 100. Dieses Gebiet des Diodengebiets 30 unterhalb des Bodens 1103 wird nachfolgend als „unteres Diodengebiet“ bezeichnet. Bei einem Ausführungsbeispiel, bei dem das Diodengebiet 30 ein erstes Diodengebiet 31 und ein zweites Diodengebiet 32 aufweist, kann das untere Diodengebiet Abschnitte des ersten Diodengebiets 31 und des zweiten Diodengebiets 32 aufweisen.Referring to the 1 and 2 For example, the diode region 30 includes a region located below the bottom 110 3 of the trench in the vertical direction of the semiconductor body 100 . The "vertical direction" of the semiconductor body 100 is the direction perpendicular to the first surface 101 of the semiconductor body 100. This region of the diode region 30 below the bottom 110 3 is referred to below as the "lower diode region". In an embodiment where the diode region 30 includes a first diode region 31 and a second diode region 32 , the lower diode region may include portions of the first diode region 31 and the second diode region 32 .

Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist das untere Diodengebiet in der vertikalen Richtung eine variierende Dotierungskonzentration derart auf, dass ein Gebiet, wo das untere Diodengebiet eine maximale Dotierungskonzentration aufweist, vom Boden 1103 des Grabens beabstandet ist. Dies ist unten anhand von 4 erläutert.According to an embodiment, the bottom diode region has a varying doping concentration in the vertical direction such that a region where the bottom diode region has a maximum doping concentration is spaced from the bottom 110 3 of the trench. This is based on below 4 explained.

4 veranschaulicht die Dotierungskonzentration N30 des Diodengebiets 30 entlang einer in 1 dargestellten Linie I-I. in 4 repräsentiert x den Abstand zwischen der ersten Oberfläche 101 und den einzelnen Positionen für welche die Dotierungskonzentrationen in 4 veranschaulicht sind. x0 bezeichnet die Position eines oberen Endes des Diodengebiets 30, das heißt, eines Übergangs zwischen dem Sourcegebiet 12 und dem Diodengebiet 30, und x1 bezeichnet die Position des Grabenbodens 1103 und x2 bezeichnet ein unteres Ende des Diodengebiets 30, wo das Diodengebiet 30 den pn-Übergang mit dem Driftgebiet bildet. In 4 sind nur die Dotierungskonzentrationen der Dotierstoffe, die das Diodengebiet 30 bilden, veranschaulicht. Wie oben erläutert ist, sind diese Dotierstoffe in einem n-leitenden Transistorbauelement p-Dotierstoffe und in einem p-leitenden Transistorbauelement n-Dotierstoffe. Bezugnehmend auf 4 weist die Dotierungskonzentration des Diodengebiets 30 ein lokales Maximum in dem unteren Diodengebiet 20 an einer Position auf, die beabstandet zu Grabenboden 1103 ist. Ein kürzester Abstand b zwischen dem Grabenboden 1103 und der Position x3 des Maximums ist beispielsweise zwischen 200 Nanometer (nm) und 1 Mikrometer (µm), insbesondere zwischen 250 nm und 500 nm. Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist diese maximale Dotierungskonzentration in dem unteren Diodengebiet zwischen 1E18 cm-3 und 5E18 cm-3. 4 12 illustrates the doping concentration N 30 of the diode region 30 along an in 1 illustrated line II. in 4 x represents the distance between the first surface 101 and the individual positions for which the doping concentrations in 4 are illustrated. x0 denotes the position of an upper end of the diode region 30, that is, a junction between the source region 12 and the diode region 30, and x1 denotes the position of the trench bottom 110 3 and x2 denotes a lower end of the diode region 30 where the diode region 30 meets the pn -Transition forms with the drift area. In 4 only the doping concentrations of the dopants forming the diode region 30 are illustrated. As discussed above, these dopants are p-type in an n-type transistor device and n-type in a p-type transistor device. Referring to 4 For example, the doping concentration of diode region 30 has a local maximum in lower diode region 20 at a position spaced from trench bottom 110 3 . A shortest distance b between the trench floor 110 3 and the position x3 of the maximum is, for example, between 200 nanometers (nm) and 1 micrometer (μm), in particular between 250 nm and 500 nm. According to one embodiment, this maximum doping concentration in the lower diode region is between 1E18cm- 3 and 5E18cm- 3 .

Bezugnehmend auf 4 kann das Maximum der Dotierungskonzentration in dem unteren Diodengebiet ein lokales Maximum des gesamten Diodengebiets 30 sein. Das heißt, das Diodengebiet kann ein absolutes Maximum der Dotierungskonzentration oder weitere lokale Maxima der Dotierungskonzentration aufweisen, die außerhalb des unteren Diodengebiets liegen und höher sind als die maximale Dotierungskonzentration in dem unteren Diodengebiet 30. Bei dem in 4 gezeigten Ausführungsbeispiel weist das Diodengebiet 30 ein absolutes Maximum der Dotierungskonzentration nahe des oberen Endes (des Übergangs) an der Position x0 auf. Dieses Gebiet, welches das absolute Maximum der Dotierungskonzentration aufweist, dient als Kontaktgebiet, in dem die Sourceelektrode 41 in dem jeweiligen Kontaktgraben elektrisch an das Diodengebiet 30 angeschlossen ist. Die maximale Dotierungskonzentration in diesem Gebiet ist beispielsweise zwischen 1E19 cm-3 und 1E20 cm-3. Gemäß einem Ausführungsbeispiel gibt es ein (lokales) Minimum der Dotierungskonzentration zwischen dem Grabenboden 1103 und der Position x3 mit der (lokalen) maximalen Dotierungskonzentration. Diese minimale Dotierungskonzentration ist gemäß einem Ausführungsbeispiel in einem Gebiet benachbart zu dem Grabenboden. Gemäß einem Ausführungsbeispiel beträgt diese minimale Dotierungskonzentration zwischen 5E17 cm-3 und 1E18 cm-3.Referring to 4 For example, the maximum of the doping concentration in the lower diode region can be a local maximum of the entire diode region 30. That is, the diode region can have an absolute maximum of the doping concentration or further local maxima of the doping concentration, which lie outside the lower diode region and are higher than the maximum doping concentration in the lower diode region 30. In the case of FIG 4 shown off For example, the diode region 30 has an absolute maximum in doping concentration near the top (junction) at position x 0 . This region, which has the absolute maximum of the doping concentration, serves as a contact region in which the source electrode 41 is electrically connected to the diode region 30 in the respective contact trench. The maximum doping concentration in this area is between 1E19 cm -3 and 1E20 cm -3 , for example. According to one embodiment, there is a (local) minimum of the doping concentration between the trench bottom 110 3 and the position x3 with the (local) maximum doping concentration. According to one embodiment, this minimum doping concentration is in a region adjacent to the trench bottom. According to one embodiment, this minimum doping concentration is between 5E17 cm -3 and 1E18 cm -3 .

Das Realisieren des Diodengebiets 30 mit einem lokalen Maximum der Dotierungskonzentration des unteren Diodengebiets beabstandet zu dem Grabenbogen 1103 hilft, das Gatedielektrikum 22 effektiv vor hohen elektrischen Feldern zu schützen, wenn das Halbleiterbauelement sperrt.Realizing the diode region 30 with a local maximum of the doping concentration of the lower diode region at a distance from the moat arch 110 3 helps to effectively protect the gate dielectric 22 from high electric fields when the semiconductor device is turned off.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist das Driftgebiet 11 eine lokal erhöhte Dotierungskonzentration in dem Kanalgebiet 111 auf. Dies ist nachfolgend anhand von 5 erläutert. 5 zeigt die Dotierungskonzentration entlang einer Linie II-II, die in 1 gezeigt ist. In 5 sind die Dotierungskonzentrationen N12 des Sourcegebiets 12, N13 des Bodygebiets 13 und N11 des Driftgebiets 11 dargestellt. In 4 bezeichnet x0' die Position der ersten Oberfläche 101, x1 bezeichnet die Position des Grabenbodens 1103 und x2 bezeichnet eine Position des unteren Endes des Diodengebiets 30. Bezugnehmend auf 5 weist das Driftgebiet 11 in einem Gebiet, das an das Bodygebiet 13 angrenzt, eine höhere Dotierungskonzentration auf als in Gebieten, die in dem Driftgebiet 11 in Richtung des Draingebiets 14 weiter unten liegen. Das heißt, das Driftgebiet 11 weist ein Maximum der Dotierungskonzentration in einem Gebiet zwischen dem pn-Übergang an der Grenze zwischen dem Bodygebiet 13 und dem Driftgebiet 11 und einer vertikalen Position, die der vertikalen Position des unteren Endes des Diodengebiets 30 entspricht, auf. Eine Länge dieses Gebiets mit einer erhöhten Dotierungskonzentration ist beispielsweise zwischen 200 Nanometer und 1 Mikrometer. Die Dotierungskonzentration in diesem Gebiet ist beispielsweise wenigstens das Zweifache der Dotierungskonzentration außerhalb des Kanalgebiets 111. Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Dotierungskonzentration in dem höher dotierten Abschnitts des Kanalgebiets 111 zwischen 5E16 cm-3 und 1E17 cm-3. Außerhalb des Kanalgebiets 111 ist die Dotierungskonzentration des Driftgebiets 11 beispielsweise unterhalb von 2E16 cm-3. Die höhere Dotierung des Kanalgebiets 111 hilft, den Einschaltwiderstand des Halbleiterbauelements, welches der elektrische Widerstand im Ein-Zustand des Halbleiterbauelements ist, zu reduzieren. Gemäß einem Ausführungsbeispiel überdeckt der höher dotierte Abschnitt des Kanalgebiets 111 die vertikale Position x3, wo das untere Diodengebiet das Dotierungsmaximum aufweist.According to one embodiment, the drift region 11 has a locally increased doping concentration in the channel region 11 1 . This is shown below with the help of 5 explained. 5 shows the dopant concentration along a line II-II indicated in 1 is shown. In 5 the doping concentrations N 12 of the source region 12, N 13 of the body region 13 and N 11 of the drift region 11 are shown. In 4 x0' denotes the position of the first surface 101, x1 denotes the position of the trench bottom 110 3 and x2 denotes a position of the lower end of the diode region 30. Referring to FIG 5 the drift region 11 has a higher doping concentration in a region that adjoins the body region 13 than in regions that lie further down in the drift region 11 in the direction of the drain region 14 . That is, the drift region 11 has a maximum in impurity concentration in a region between the pn junction at the boundary between the body region 13 and the drift region 11 and a vertical position corresponding to the vertical position of the lower end of the diode region 30. A length of this region with an increased doping concentration is between 200 nanometers and 1 micrometer, for example. The doping concentration in this region is, for example, at least twice the doping concentration outside of the channel region 11 1 . According to one embodiment, the doping concentration in the more heavily doped section of the channel region 11 1 is between 5E16 cm -3 and 1E17 cm -3 . Outside the channel region 11 1 the doping concentration of the drift region 11 is, for example, below 2E16 cm -3 . The higher doping of the channel region 11 1 helps to reduce the on-resistance of the semiconductor device, which is the electrical resistance in the on-state of the semiconductor device. According to an embodiment, the more highly doped section of the channel region 11 1 covers the vertical position x3 where the lower diode region has the doping maximum.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel umfasst das Driftgebiet 11 ein weiteres höher dotiertes Gebiet 112 unterhalb des Diodengebiets 30. Dieses weitere höher dotierte Gebiet 112 (das in 1 in gestrichelten Linien dargestellt ist) kann an das Diodengebiet 30 angrenzen und sich in einer lateralen Richtung in Richtung des Kanalgebiets 111 über das Diodengebiet 30 hinaus erstrecken. Die Dotierungskonzentration dieses weiteren höher dotierten Gebiets 112 kann der Dotierungskonzentration des höher dotierten Gebiets in dem Kanalgebiet 111 entsprechen. Dieses weitere höher dotierte Gebiet 112 kann von dem höher dotierten Gebiet in den Kanalgebiet 111 beabstandet sein.According to a further exemplary embodiment, the drift region 11 comprises a further, more highly doped region 11 2 below the diode region 30. This further, more highly doped region 11 2 (which in 1 shown in dashed lines) may be adjacent to the diode region 30 and extend beyond the diode region 30 in a lateral direction toward the channel region 11 1 . The doping concentration of this further more highly doped region 11 2 can correspond to the doping concentration of the more highly doped region in the channel region 11 1 . This further more highly doped region 11 2 can be spaced apart from the more highly doped region in the channel region 11 1 .

Ein Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zum Herstellen eines zuvor erläuterten Halbleiterbauelements ist nachfolgend anhand der 6A bis 6J erläutert. Jede dieser Figuren zeigt eine vertikale Querschnittsansicht des Halbleiterkörpers 100 während einzelner Verfahrensschritte des Verfahrens.An exemplary embodiment of a method for producing a semiconductor component explained above is described below with reference to FIG 6A until 6y explained. Each of these figures shows a vertical cross-sectional view of the semiconductor body 100 during individual method steps of the method.

Bezug nehmend auf 6A umfasst das Verfahren das Bereitstellen eines Halbleiterkörpers 100 mit einer Driftgebietschicht 111, einer Bodygebietschicht 113, die an die Driftgebietschicht 111 angrenzt, und einer Sourcegebietschicht 112, die an die Bodygebietschicht 113 angrenzt. Die Sourcegebietschicht 112 bildet eine erste Oberfläche 101 des Halbleiterkörpers 100. Der Halbleiterkörper 100 umfasst außerdem eine Draingebietschicht 114, die entgegengesetzt der Bodygebietschicht 113 an die Driftgebietschicht 111 angrenzt. Optional ist eine Feldstoppgebietschicht (nicht dargestellt) des selben Dotierungstyps wie die Driftgebietschicht 111, jedoch höher dotiert als die Driftgebietschicht 111, zwischen der Draingebietschicht 114 und der Driftgebietschicht 111 angeordnet. Die Driftgebietschicht 111 bildet das Driftgebiet 11, die Bodygebietschicht 113 bildet die Bodygebiete 13, die Sourcegebietschicht 113 bildet die Sourcegebiete 12 und die Draingebietschicht 114 bildet das Draingebiet 14 des fertiggestellten Halbleiterbauelements. Die Dotierungstypen und die Dotierungskonzentrationen der einzelnen Halbleiterschichten 111-114 entsprechen den Dotierungstypen und Dotierungskonzentrationen der durch die einzelnen Halbleiterschichten gebildeten Bauelementgebiete. Diese Dotierungstypen und die Dotierungskonzentrationen der einzelnen Bauelementgebiete wurden zuvor erläutert.Referring to 6A For example, the method includes providing a semiconductor body 100 having a drift region layer 111, a body region layer 113 adjoining the drift region layer 111, and a source region layer 112 adjoining the body region layer 113. The source region layer 112 forms a first surface 101 of the semiconductor body 100. The semiconductor body 100 also comprises a drain region layer 114 which adjoins the drift region layer 111 opposite the body region layer 113. FIG. Optionally, a field stop region layer (not shown) of the same doping type as the drift region layer 111 but more heavily doped than the drift region layer 111 is arranged between the drain region layer 114 and the drift region layer 111 . The drift region layer 111 forms the drift region 11, the body region layer 113 forms the body regions 13, the source region layer 113 forms the source regions 12, and the drain region layer 114 forms the drain region 14 of the finished semiconductor device. The doping types and the doping concentrations of the individual semiconductor layers 111-114 correspond to the doping types and doping concentrations of the device regions formed by the individual semiconductor layers. These doping types and the dotie ment concentrations of the individual component regions have been explained above.

Der Halbleiterkörper 100 gemäß 6A kann unter Verwendung herkömmlicher Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterkörpers mit unterschiedlich dotierten Halbleiterschichten hergestellt werden. Gemäß einem Ausführungsbeispiel umfasst das Herstellen des Halbleiterkörpers 100 das Bereitstellen eines Halbleitersubstrats, das die Draingebietschicht 114 bildet, das Wachsen der Driftgebietschicht 111 als eine erste Epitaxieschicht auf der Draingebietschicht 114, das Wachsen der Bodygebietschicht 113 als zweite Epitaxieschicht auf der Driftgebietschicht 111 und das Wachsen der Sourcegebietschicht 112 als eine dritte Epitaxieschicht auf der Bodygebietschicht 113. Die einzelnen Epitaxieschichten können während der einzelnen Epitaxieprozesse in-situ dotiert werden.The semiconductor body 100 according to FIG 6A can be manufactured using conventional methods for manufacturing a semiconductor body with differentially doped semiconductor layers. According to one embodiment, fabricating the semiconductor body 100 includes providing a semiconductor substrate forming the drain region layer 114, growing the drift region layer 111 as a first epitaxial layer on the drain region layer 114, growing the body region layer 113 as a second epitaxial layer on the drift region layer 111, and growing the Source region layer 112 as a third epitaxial layer on body region layer 113. The individual epitaxial layers can be doped in-situ during the individual epitaxial processes.

Gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel wird ein Halbleitersubstrat bereitgestellt, das eine Dotierungskonzentration entsprechend der Dotierungskonzentration der Driftgebietschicht 111 aufweist. Durch Implantationsprozesse werden Dotierstoffatome durch die erste Oberfläche 101 in dieses Substrat implantiert, um die Bodygebietschicht 113 und die Sourcegebietschicht 112 herzustellen. Zusätzliche Dotierstoffatome werden durch eine der ersten Oberfläche 101 entgegengesetzte zweite Oberfläche 102 in das Substrat implantiert, um die Draingebietschicht 114 herzustellen.According to a second exemplary embodiment, a semiconductor substrate is provided which has a doping concentration corresponding to the doping concentration of the drift region layer 111. Dopant atoms are implanted into this substrate through the first surface 101 by implantation processes to form the body region layer 113 and the source region layer 112 . Additional dopant atoms are implanted into the substrate through a second surface 102 opposite the first surface 101 to form the drain region layer 114 .

Gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel wird ein Halbleitersubstrat bereitgestellt, das die Draingebietschicht 114 bildet. Eine Epitaxieschicht wird auf der Draingebietschicht 114 gewachsen, wobei die Epitaxieschicht eine Dotierungskonzentration entsprechend der Dotierungskonzentration der Driftgebietschicht 111 aufweist. Diese Epitaxieschicht bildet die erste Oberfläche 101 des Halbleiterkörpers. Abschließend werden Dotierstoffatome durch die erste Oberfläche 101 in die Epitaxieschicht implantiert, um die Bodygebietschicht 113 und die Sourcegebietschicht 112 herzustellen.According to a third embodiment, a semiconductor substrate forming the drain region layer 114 is provided. An epitaxial layer is grown on the drain region layer 114, the epitaxial layer having a doping concentration corresponding to the doping concentration of the drift region layer 111. FIG. This epitaxial layer forms the first surface 101 of the semiconductor body. Finally, dopant atoms are implanted into the epitaxial layer through the first surface 101 to form the body region layer 113 and the source region layer 112 .

Bezug nehmend auf 6B werden Diodengebiete 30, die in der zweiten lateralen Richtung y des Halbleiterkörpers 100 beabstandet sind, hergestellt. Das Herstellen der Diodengebiete 30 kann das Herstellen eines ersten Diodengebiets 31 in der Driftgebietschicht 111 und das Herstellen eines zweiten Diodengebiets (Kontaktgebiet) 32 umfassen, wobei sich das Kontaktgebiet 32 durch die Bodygebietschicht 113 in das erste Diodengebiet 31 erstreckt. Bei dem in 6B gezeigten Ausführungsbeispiel grenzt das Diodengebiet 32 an die Sourcegebietschicht 112 an. Dies ist jedoch nur ein Beispiel. Gemäß einem weiteren (nicht dargestellten) Ausführungsbeispiel ist das zweite Diodengebiet 32 in der vertikalen Richtung des Halbleiterkörpers 100 zu der Sourcegebietschicht 112 beabstandet. Gemäß noch einem weiteren (nicht dargestellten) Ausführungsbeispiel erstreckt sich das zweite Diodengebiet 32 in die Sourcegebietschicht 112, ist jedoch zu der ersten Oberfläche 101 beabstandet. Das Herstellen der ersten und zweiten Diodengebiete 31, 32 kann herkömmliche Implantationsprozesse umfassen. Ein Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zum Herstellen der Diodengebiete 30 ist weiter unten anhand der 7A und 7B erläutert.Referring to 6B Diode regions 30, which are spaced apart in the second lateral direction y of the semiconductor body 100, are produced. Forming the diode regions 30 may include forming a first diode region 31 in the drift region layer 111 and forming a second diode region (contact region) 32 , the contact region 32 extending through the body region layer 113 into the first diode region 31 . At the in 6B In the embodiment shown, the diode region 32 adjoins the source region layer 112 . However, this is just an example. According to a further embodiment (not shown), the second diode region 32 is spaced apart from the source region layer 112 in the vertical direction of the semiconductor body 100 . According to yet another embodiment (not shown), the second diode region 32 extends into the source region layer 112 but is spaced from the first surface 101 . Forming the first and second diode regions 31, 32 may include conventional implantation processes. An exemplary embodiment of a method for producing the diode regions 30 is described below with reference to FIG 7A and 7B explained.

Bezug nehmend auf 6C umfasst das Verfahren weiterhin das Herstellen von Gräben in der ersten Oberfläche 101 des Halbleiterkörpers 100. Die Gräben umfassen jeweils eine erste Seitenwand 1101, eine zweite Seitenwand 1102 gegenüber der ersten Seitenwand 1101 und einen Boden 1103. Die Gräben unterteilen die Bodygebietschicht 113 und die Sourcegebietschicht 112 in mehrere Abschnitte, wobei solche Gebiete, die vor dem Herstellen der Diodengebiete 30 die Dotierungskonzentration der Bodygebietschicht 113 aufweisen, die Bodygebiete 13 bilden, und solche Gebiete, die vor dem Herstellen der Diodengebiete 30 die Dotierungskonzentration der Sourcegebietschicht 112 aufweisen, die Sourcegebiete 12 des Halbleiterbauelements bilden. Bezugnehmend auf 6C werden die Gräben 110 so hergestellt, dass die erste Seitenwand 1101 jedes Grabens an ein Sourcegebiet 12 und ein Bodygebiet 13 angrenzt und das die zweite Seitenwand 1102 jedes Grabens an ein Sourcegebiet 12 und ein Diodengebiet 30, insbesondere das Kontaktgebiet 32 des Diodengebiets 30 angrenzt. In diesem Fall grenzt ein pn-Übergang, der zwischen dem Diodengebiet 30 und dem Driftgebiet 11 gebildet ist, an den Boden 1103 jedes Grabens 110 an. Das Herstellen der Gräben 110 kann herkömmliche Ätzprozesse unter Verwendung einer Ätzmaske 210 umfassen.Referring to 6C the method further comprises the production of trenches in the first surface 101 of the semiconductor body 100. The trenches each comprise a first sidewall 110 1 , a second sidewall 110 2 opposite the first sidewall 110 1 and a bottom 110 3 . The trenches divide the body region layer 113 and the source region layer 112 into several sections, with those regions that have the doping concentration of the body region layer 113 before the formation of the diode regions 30 forming the body regions 13, and those regions that have the doping concentration before the formation of the diode regions 30 of the source region layer 112 forming the source regions 12 of the semiconductor device. Referring to 6C the trenches 110 are produced in such a way that the first side wall 110 1 of each trench borders on a source region 12 and a body region 13 and the second side wall 110 2 of each trench borders on a source region 12 and a diode region 30, in particular the contact region 32 of the diode region 30 . In this case, a pn junction formed between the diode region 30 and the drift region 11 abuts the bottom 110 3 of each trench 110 . Forming the trenches 110 may include conventional etch processes using an etch mask 210 .

Optional gibt es eine Nachbehandlung der Gräben 110, in der Ecken zwischen den Seitenwänden 1101, 1102 und dem Boden 1103 der einzelnen Gräben abgerundet werden. Das Ergebnis eines solchen Abrundungsprozesses ist in 6D dargestellt. Der Abrundungsprozess kann eine thermische Behandlung in einer Wasserstoff enthaltenden Atmosphäre umfassen. Eine Temperatur bei dieser thermischen Behandlung ist beispielsweise zwischen 1200 °C und 1700 °C, die Dauer ist beispielsweise zwischen 1 Minute und 60 Minuten. Gemäß einem Ausführungsbeispiel werden die Ecken zwischen den Seitenwänden 1101, 1102 und dem Boden 1103 mit einem Radius hergestellt, der wenigstens das Zweifache der Dicke oder wenigstens das Vierfache der Dicke das das Gatedielektrikum 22 entlang der ersten Oberfläche 1101 hat. Das Gatedielektrikum wird in nächsten Verfahrensschritten hergestellt, die nachfolgend erläutert sind. Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist ein Radius der Ecken wenigstens 300 Nanometer (nm). Dieser Prozess rundet nicht nur die Ecken am Boden des Grabens, sondern auch die Ecken zwischen der ersten Oberfläche 101 und den Seitenwänden 1101, 1102 ab (nicht dargestellt).There is an optional post-treatment of the trenches 110, in which the corners between the side walls 110 1 , 110 2 and the bottom 110 3 of the individual trenches are rounded off. The result of such a rounding process is in 6D shown. The rounding process may include a thermal treatment in an atmosphere containing hydrogen. A temperature in this thermal treatment is, for example, between 1200° C. and 1700° C., the duration is, for example, between 1 minute and 60 minutes. According to one embodiment, the corners between the sidewalls 110 1 , 110 2 and the bottom 110 3 are made with a radius that is at least twice the thickness or at least four times the thickness of the gate dielectric 22 along the first surface 110 1 . The gate dielectric is produced in the next method steps, which are explained below. According to an execution For example, a radius of the corners is at least 300 nanometers (nm). This process rounds not only the corners at the bottom of the trench, but also the corners between the first surface 101 and the sidewalls 110 1 , 110 2 (not shown).

Gemäß einem Ausführungsbeispiel werden die Gräben 110 mit abgeschrägten Seitenwänden hergestellt. Gemäß einem Ausführungsbeispiel umfasst der Halbleiterkörper 100 SiC und die Gräben 110 werden derart mit abgeschrägten Seitenwänden hergestellt, dass die ersten Seitenwände 1101 auf die c-Achse des SiC-Halbleiterkristalls ausgerichtet sind.According to one embodiment, the trenches 110 are fabricated with sloped sidewalls. According to an embodiment, the semiconductor body 100 comprises SiC and the trenches 110 are fabricated with sloping sidewalls such that the first sidewalls 110 1 are aligned with the c-axis of the SiC semiconductor crystal.

Das Herstellen von Gräben mit abgeschrägten Seitenwänden kann einen Ätzprozess umfassen, der den Halbleiterkörper in der vertikalen Richtung bei einer ersten Ätzrate und in der lateralen Richtung bei einer zweiten Ätzrate, die geringer ist als die erste Ätzrate, ätzt. Da die Seitenwände 1101, 1102 des Grabens näher an der ersten Oberfläche 101 den Ätzmitteln länger ausgesetzt sind als Abschnitte näher am Boden 1103, wird der Graben an der ersten Oberfläche 101 weiter als am Boden 1103. Abhängig von der Genauigkeit des Ätzprozesses, abhängig davon, wie exakt die erste Oberfläche 101 des Halbleiterkörpers 100 auf eine gewünschte Kristallebene ausgerichtet ist, und abhängig davon wie exakt der Halbleiterkörper 100 auf die Ätzmaske (nicht dargestellt) im Ätzprozess ausgerichtet ist, kann die erste Seitenwand 1101 exakt mit der Kristallebene übereinstimmen, in der die Realisierung des Kanalgebiets gewünscht ist, oder nicht.Forming trenches with sloped sidewalls may include an etch process that etches the semiconductor body in the vertical direction at a first etch rate and in the lateral direction at a second etch rate that is less than the first etch rate. Because the sidewalls 110 1 , 110 2 of the trench closer to the first surface 101 are exposed to the etchants longer than portions closer to the bottom 110 3 , the trench becomes wider at the first surface 101 than at the bottom 110 3 . Depending on the accuracy of the etching process, depending on how exactly the first surface 101 of the semiconductor body 100 is aligned with a desired crystal plane, and depending on how exactly the semiconductor body 100 is aligned with the etching mask (not shown) in the etching process, the first side wall 110 1 may or may not coincide exactly with the crystal plane in which it is desired to realize the channel region.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel umfasst das Herstellen der Gräben einen Einstellprozess, der dazu dient, die erste Seitenwand 1101 auf die oben erläuterte Kristallebene auszurichten, d. h., die 11-20-Ebene. Dieser Prozess kann nach dem Herstellen der Gräben eine thermische Behandlung in einer wasserstoffhaltigen Atmosphäre umfassen. Während der thermischen Behandlung ist eine Temperatur beispielsweise zwischen 1200°C und 1700°C, und die Dauer ist beispielsweise zwischen 1 Minute und 60 Minuten. Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird dieselbe thermische Behandlung zum Abrunden der Ecken der Gräben und zum Feinjustieren der Ausrichtung der ersten Seitenwand 1101 verwendet.According to one embodiment, forming the trenches includes an alignment process that serves to align the first sidewall 110 1 with the crystal plane discussed above, ie, the 11-20 plane. This process can include a thermal treatment in a hydrogen-containing atmosphere after the trenches have been formed. During the thermal treatment, a temperature is, for example, between 1200°C and 1700°C, and the duration is, for example, between 1 minute and 60 minutes. According to one embodiment, the same thermal treatment is used to round the corners of the trenches and to fine tune the alignment of the first sidewall 110 1 .

In nächsten Verfahrensschritten, die in 6E dargestellt sind, wird das Gatedielektrikum 22 an den Seitenwänden 1101, 1102 und dem Boden 1103 der Gräben 110 hergestellt. Optional wird das Gatedielektrikum 22 auch auf der ersten Oberfläche 101 des Halbleiterkörpers 100 hergestellt. Gemäß einem Ausführungsbeispiel umfasst der Halbleiterkörper 100 SiC und das Gatedielektrikum 22 umfasst Siliziumdioxid (SiO2). Das Herstellen des Gatedielektrikums 22 kann einen Oxidationsprozess, einen Abscheideprozess oder eine Kombination eines Abscheideprozesses und eines Oxidationsprozesses umfassen.In the next procedural steps, which are 6E are shown, the gate dielectric 22 is formed on the sidewalls 110 1 , 110 2 and the bottom 110 3 of the trenches 110 . The gate dielectric 22 is optionally also produced on the first surface 101 of the semiconductor body 100 . According to an embodiment, the semiconductor body 100 comprises SiC and the gate dielectric 22 comprises silicon dioxide (SiO 2 ). Forming the gate dielectric 22 may include an oxidation process, a deposition process, or a combination of a deposition process and an oxidation process.

Bezug nehmend auf 6F wird eine Elektrodenschicht 21' in den Gräben 110 und oberhalb der ersten Oberfläche 101 des Halbleiterkörpers 100 hergestellt. Solche Abschnitte der Elektrodenschicht 21', die in den Gräben 110 angeordnet sind, bilden die Gateelektroden 21 der einzelnen Bauelementzellen. Die Elektrodenschicht 21' umfasst beispielsweise ein hochdotiertes polykristallines Halbleitermaterial, wie beispielsweise Polysilizium, oder ein Silizid.Referring to 6F an electrode layer 21 ′ is produced in the trenches 110 and above the first surface 101 of the semiconductor body 100 . Those sections of the electrode layer 21' that are arranged in the trenches 110 form the gate electrodes 21 of the individual component cells. The electrode layer 21' comprises, for example, a highly doped polycrystalline semiconductor material, such as polysilicon, or a silicide.

Bezug nehmend auf 6G wird die Elektrodenschicht 21' von der ersten Oberfläche 101 entfernt, verbleibt jedoch in den Gräben 110, wo sie die Gateelektroden 21 bildet. Das Entfernen der Elektrodenschicht 21' oberhalb der ersten Oberfläche 101 kann einen Ätzprozess umfassen, wie beispielsweise einen Trockenätzprozess.Referring to 6G the electrode layer 21' is removed from the first surface 101 but remains in the trenches 110 where it forms the gate electrodes 21. Removing the electrode layer 21' above the first surface 101 may include an etching process, such as a dry etching process.

Bezug nehmend auf 6H wird die Isolationsschicht 51 oberhalb der ersten Oberfläche 101 und der Gateelektroden 21 hergestellt. Die Isolationsschicht 42 kann eine herkömmliche elektrisch isolierende Schicht sein, wie beispielsweise ein Oxid. Das Herstellen der Isolationsschicht 51 kann eine chemische Dampfabscheidung (Chemical Vapor Deposition, CVD) umfassen.Referring to 6H the insulation layer 51 is produced above the first surface 101 and the gate electrodes 21 . The insulating layer 42 can be a conventional electrically insulating layer, such as an oxide. Manufacturing the insulating layer 51 may include chemical vapor deposition (CVD).

Bezug nehmend auf 6I werden Kontaktgräben 115 hergestellt, die sich durch die Isolationsschicht 51 in den Halbleiterkörper 100 erstrecken. In dem Halbleiterkörper 100 erstreckt sich jeder Kontaktgraben von der ersten Oberfläche 101 durch die Sourcegebietschicht 112 und in das Diodengebiet 30. Jeder Kontaktgraben 115 umfasst eine erste Seitenwand 1151, eine zweite Seitenwand 1152 gegenüber der ersten Seitenwand 1151 und einen Boden 1153. Das Herstellen der Kontaktgräben kann herkömmliche Ätzprozesse unter Verwendung von Ätzmasken umfassen.Referring to 6I contact trenches 115 are produced, which extend through the insulating layer 51 into the semiconductor body 100. In the semiconductor body 100, each contact trench extends from the first surface 101 through the source region layer 112 and into the diode region 30. Each contact trench 115 includes a first sidewall 115 1 , a second sidewall 115 2 opposite the first sidewall 115 1 and a bottom 115 3 . Forming the contact trenches may include conventional etch processes using etch masks.

Bezug nehmend auf das in 6I dargestellte Ausführungsbeispiel können die weiteren Gräben 115 mit abgeschrägten Seitenwänden hergestellt werden. Ein Winkel zwischen Seitenwänden dieser Gräben und der ersten Oberfläche ist beispielsweise zwischen 50° und 88°, insbesondere zwischen 60° und 70°. Das Herstellen der Kontaktgräben 115 mit abgeschrägten Seitenwänden kann einen Ätzprozess umfassen, der den Halbleiterkörper in der vertikalen Richtung mit einer ersten Ätzrate und in der lateralen Richtung mit einer zweiten Ätzrate, die niedriger als die erste Ätzrate ist, ätzt. Da die Seitenwände 1151, 1152 jedes Kontaktgrabens nahe einer oberen Oberfläche der Isolationsschicht 51 dem Ätzmittel länger ausgesetzt sind als Abschnitte näher am Boden, wird der jeweilige Kontaktgraben 115 an der oberen Oberfläche der Isolationsschicht 51 breiter als am Boden 1153.Referring to the in 6I In the exemplary embodiment shown, the further trenches 115 can be produced with slanted side walls. An angle between side walls of these trenches and the first surface is, for example, between 50° and 88°, in particular between 60° and 70°. Forming the contact trenches 115 with sloped sidewalls may include an etch process that etches the semiconductor body in the vertical direction at a first etch rate and in the lateral direction at a second etch rate that is lower than the first etch rate. Since the sidewalls 115 1 , 115 2 of each contact trench are close to a top surface of the insulating layer 51 are exposed to the etchant longer than portions closer to the bottom, the respective contact trench 115 becomes wider at the top surface of the insulating layer 51 than at the bottom 115 3 .

Abschließend wird die Sourceelektrode 41 auf der Isolationsschicht 51 und in den Kontaktgräben 115 hergestellt. Bezug nehmend auf 6J füllt die Sourceelektrode 41 die Kontaktgräben und kontaktiert damit elektrisch die Diodengebiete 30 und die Sourcegebiete 12 in den Kontaktgräben. Das Herstellen der Sourceelektrode 41 kann einen Metallabscheidprozess umfassen, wie beispielsweise einen CVD-Prozess, einen Evaporationsprozess, einen galvanischen Prozess und einen Sputterprozess. Die Sourceelektrode 41 umfasst ein elektrisch leitendes Material, wie beispielsweise ein Metall oder ein Silizid. Entsprechend wird die Gateanschlusselektrode 42 in Gebieten hergestellt, die in 6J außerhalb der Darstellung sind und die Gateelektrode 21 in den zweiten Kontaktöffnungen 53 kontaktiert.Finally, the source electrode 41 is produced on the insulation layer 51 and in the contact trenches 115. FIG. Referring to 6y the source electrode 41 fills the contact trenches and thus electrically contacts the diode regions 30 and the source regions 12 in the contact trenches. Forming the source electrode 41 may include a metal deposition process such as a CVD process, an evaporation process, an electroplating process, and a sputtering process. The source electrode 41 comprises an electrically conductive material such as a metal or a silicide. Correspondingly, the gate terminal electrode 42 is formed in areas that are in 6y are outside the illustration and contacted the gate electrode 21 in the second contact openings 53 .

In dem zuvor erläuterten Verfahren kann die vertikale Position x3 (vgl. 4) und die Dotierungskonzentration des Dotierungsmaximums in dem unteren Diodengebiet 30 in dem anhand von 6B erläuterten Implantationsprozess eingestellt werden. Insbesondere die vertikale Position kann durch Einstellen der Implantationsenergie solcher Ionen, die implantiert werden, um das Dotierungsmaximum zu bilden, eingestellt werden, und die Dotierungskonzentration kann eingestellt werden durch Einstellen der Implantationsdosis. Es sei erwähnt, dass das Herstellen eines Diodengebiets 30 mehrere Implantationsprozesse umfassen kann, die hinsichtlich der Implantationsenergie und der Implantationsdosis unterschiedlich sein können, um ein Diodengebiet 30 mit einer Dotierungskonzentration herzustellen, die in der vertikalen Richtung des Halbleiterkörpers variiert.In the method explained above, the vertical position x3 (cf. 4 ) and the doping concentration of the doping maximum in the lower diode region 30 in the basis of FIG 6B explained implantation process can be adjusted. In particular, the vertical position can be adjusted by adjusting the implantation energy of those ions implanted to form the doping peak, and the doping concentration can be adjusted by adjusting the implantation dose. It should be noted that forming a diode region 30 may involve multiple implantation processes, which may differ in terms of implant energy and implant dose, in order to form a diode region 30 with a doping concentration that varies in the vertical direction of the semiconductor body.

Die 7A und 7B veranschaulichen ein Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zum Herstellen der Diodengebiete 30. Bei dem in den 7A und 7B gezeigten Verfahren werden die Diodengebiete 30 mit einem ersten Diodengebiet 31 und einem zweiten Diodengebiet 32 hergestellt. Bezug nehmend auf 7A kann das Herstellen des ersten Diodengebiets 31 wenigstens einen Implantationsprozess unter Verwendung einer Implantationsmaske 210 umfassen. Die Implantationsenergie dieses Implantationsprozesses ist so eingestellt, dass die Dotierstoffatome in die Driftgebietschicht 111 implantiert werden.the 7A and 7B illustrate an embodiment of a method for forming the diode regions 30. In the in the 7A and 7B According to the method shown, the diode regions 30 are produced with a first diode region 31 and a second diode region 32 . Referring to 7A For example, forming the first diode region 31 may include at least one implantation process using an implantation mask 210 . The implantation energy of this implantation process is adjusted so that the impurity atoms are implanted into the drift region layer 111 .

Bezug nehmend auf 7B umfasst das Herstellen der zweiten Diodengebiete (Kontaktgebiete) 32 wenigstens einen weiteren Implantationsprozess unter Verwendung einer weiteren Implantationsmaske. Eine weitere Implantationsmaske kann erhalten werden durch Herstellen von Spacern 220 entlang der Seitenwände der Öffnungen der ersten Implantationsmaske 210. Das Herstellen des Kontaktgebiets 32 kann mehrere aufeinanderfolgende Implantationsprozesse mit unterschiedlichen Implantationsenergien umfassen. Außerdem umfasst jeder Implantationsprozess, auch die zuvor anhand der 6A bis 6J erläuterten Implantationsprozesse, eine thermische Behandlung zum Aktivieren der implantierten Dotierstoffatome.Referring to 7B For example, the production of the second diode regions (contact regions) 32 includes at least one further implantation process using a further implantation mask. A further implantation mask can be obtained by producing spacers 220 along the sidewalls of the openings of the first implantation mask 210. The production of the contact region 32 can comprise several successive implantation processes with different implantation energies. Also, each implantation process, including those previously referred to in the 6A until 6y explained implantation processes, a thermal treatment to activate the implanted dopant atoms.

Die Implantationsenergien und die Implantationsdosen in dem wenigstens einen Implantationsprozess und dem wenigstens einen weiteren Implantationsprozess sind derart gewählt, dass das untere Diodengebiet des fertigen Bauelements ein Maximum der Dotierungskonzentration an der gewünschten vertikalen Position x3 (vgl. 4) besitzt. Gemäß einem Ausführungsbeispiel werden die Position und die Dotierungskonzentration des Maximums in dem Prozess definiert, der das erste Diodengebiet 31 bildet. Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel definieren sowohl der Prozess zum Herstellen des ersten Diodengebiets 31 als auch der Prozess zum Herstellen des zweiten Diodengebiets 32 die Position und Dotierungskonzentration des Dotierungsmaximums.The implantation energies and the implantation doses in the at least one implantation process and the at least one further implantation process are selected in such a way that the lower diode region of the finished component has a maximum of the doping concentration at the desired vertical position x3 (cf. 4 ) owns. According to an embodiment, the position and the doping concentration of the maximum are defined in the process that forms the first diode region 31 . According to a further embodiment, both the process of forming the first diode region 31 and the process of forming the second diode region 32 define the position and doping concentration of the doping maximum.

Bei dem in den 7A-7B gezeigten Ausführungsbeispiel grenzt das zweite Diodengebiet 32 an die Sourcegebietschicht 112 an. Dies ist jedoch nur ein Beispiel. Gemäß anderer (nicht dargestellter) Ausführungsbeispiele ist das zweite Diodengebiet in einer vertikalen Richtung des Halbleiterkörpers 100 zu der Sourcegebietschicht 112 beabstandet oder erstreckt sich in die Sourcegebietschicht 112 hinein.At the in the 7A-7B In the exemplary embodiment shown, the second diode region 32 adjoins the source region layer 112 . However, this is just an example. According to other embodiments (not shown), the second diode region is spaced apart from the source region layer 112 in a vertical direction of the semiconductor body 100 or extends into the source region layer 112 .

Bei dem in dem 7A-7B gezeigten Ausführungsbeispiel erstreckt sich das zweite Diodengebiet 32 tief (mehr als 50% einer vertikalen Abmessung des ersten Diodengebiets 31) in das erste Diodengebiet 31. Dies ist jedoch nur ein Beispiel. Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel erstreckt sich das zweite Diodengebiet 32 weniger als 50% oder sogar weniger als 25% der vertikalen Abmessung des ersten Diodengebiets 31 in das erste Diodengebiet 31.At the in the 7A-7B In the embodiment shown, the second diode region 32 extends deep (more than 50% of a vertical dimension of the first diode region 31) into the first diode region 31. However, this is just an example. According to a further embodiment, the second diode region 32 extends into the first diode region 31 less than 50% or even less than 25% of the vertical dimension of the first diode region 31.

Außerdem ist das Herstellen des ersten Diodengebiets 31 und des zweiten Diodengebiets 32 mit unterschiedlichen lateralen Abmessungen, d. h., unter Verwendung von zwei unterschiedlichen Implantationsmasken zum Herstellen dieser ersten und zweiten Diodengebiete 331, 32, optional. Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird nur eine Maske, wie beispielsweise die in 7A gezeigte Maske 210, dazu verwendet, sowohl das erste Diodengebiet 31 in dem Driftgebiet 11, als auch das zweite Diodengebiet 32, das das erste Diodengebiet 31 in dem fertigen Bauelement an die Sourceelektrode anschließt, herzustellen.Furthermore, fabricating the first diode region 31 and the second diode region 32 with different lateral dimensions, ie using two different implantation masks for fabricating these first and second diode regions 331, 32 is optional. According to one embodiment, only one mask, such as the one in 7A shown mask 210, used both the first diode region 31 in the drift region 11, and the second diode region 32, the first diode region 31 adjoins the source electrode in the finished component.

Bezugnehmend auf 5 kann das Kanalgebiet 111 ein Gebiet mit einer höheren Dotierungskonzentration als andere Abschnitte des Driftgebiets 11 aufweisen. Die höhere Dotierungskonzentration des Kanalgebiets kann erhalten werden durch Implantieren von Dotierstoffatomen über die erste Oberfläche 101 in den Halbleiterkörper 100. Eine Implantationsmaske kann verwendet werden, um die Dotierstoffatome nur in solche Gebiete zu implantieren, wo das fertige Bauelement das Kanalgebiet 111 aufweist. Die vertikale Position eines Abschnitts des Kanalgebiets 111 mit der höheren Dotierungskonzentration und die Dotierungskonzentration kann eingestellt werden durch geeignetes Einstellen der Implantationsenergie und der Implantationsdosis in diesem Prozess. Das weitere höher dotierte Gebiet 112 (vgl. 1) kann hergestellt werden durch implantieren von Dotierstoffatomen in den Halbleiterkörper 100 über den Boden 1103 des Grabens nach den oben anhand von 6D erläuterten Prozessschritten.Referring to 5 the channel region 11 1 may have a region with a higher doping concentration than other portions of the drift region 11 . The higher doping concentration of the channel region can be obtained by implanting dopant atoms into the semiconductor body 100 via the first surface 101. An implantation mask can be used to implant the dopant atoms only into those regions where the finished device comprises the channel region 11 1 . The vertical position of a portion of the channel region 11 1 with the higher impurity concentration and the impurity concentration can be adjusted by appropriately adjusting the implantation energy and the implantation dose in this process. The other more highly doped area 11 2 (cf. 1 ) can be fabricated by implanting dopant atoms into the semiconductor body 100 via the bottom 110 3 of the trench as shown in FIG 6D explained process steps.

8 veranschaulicht eine vertikale Querschnittsansicht eines Halbleiterbauelements gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist das Gatedielektrikum 22 dicker am Grabenboden 1103 als an der ersten Seitenwand 1101. D. h., das Gatedielektrikum 22 besitzt eine erste Dicke an der ersten Seitenwand 1101 und eine zweite Dicke am Boden 1102, wobei die zweite Dicke größer ist als die erste Dicke. Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die zweite Dicke wenigstens das 1,5-fache der ersten Dicke, wenigstens das 2-fache der ersten Dicke, oder sogar wenigstens das 3-fache der ersten Dicke. Aufgrund von Variationen oder Ungenauigkeiten im Herstellungsprozess kann die Dicke des Gatedielektrikums 22 entlang der ersten Seitenwand 1101 und des Bodens 1103 variieren. Daher wird unter der „Dicke“ des Gatedielektrikums 22 an einer der Seitenwände 1101, 1102 bzw. dem Boden 1103 die durchschnittliche Dicke oder die minimale Dicke des Gatedielektrikums 22 an der jeweiligen Seitenwand/Boden verstanden. 8th 12 illustrates a vertical cross-sectional view of a semiconductor device according to another embodiment. In this exemplary embodiment, the gate dielectric 22 is thicker at the trench bottom 110 3 than at the first sidewall 110 1 . That is, the gate dielectric 22 has a first thickness at the first sidewall 110 1 and a second thickness at the bottom 110 2 , the second thickness being greater than the first thickness. According to an embodiment, the second thickness is at least 1.5 times the first thickness, at least 2 times the first thickness, or even at least 3 times the first thickness. Due to variations or inaccuracies in the manufacturing process, the thickness of the gate dielectric 22 may vary along the first sidewall 110 1 and the bottom 110 3 . The “thickness” of the gate dielectric 22 on one of the side walls 110 1 , 110 2 or the bottom 110 3 is therefore understood to mean the average thickness or the minimum thickness of the gate dielectric 22 on the respective side wall/bottom.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel, das in 9 gezeigt ist, ist das Gatedielektrikum 22 nicht nur am Boden 1103 des Grabens, sondern auch an der zweiten Seitenwand 1102 dicker als an der ersten Seitenwand 1101. D. h., das Gatedielektrikum 22 besitzt eine dritte Dicke an der zweiten Seitenwand 1103, die größer ist als die erste Dicke an der ersten Seitenwand 1101. Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die dritte Dicke wenigstens das 1,5-fache der ersten Dicke, wenigstens das 2-fache der ersten Dicke, oder sogar wenigstens das 3-fache der ersten Dicke. Die dritte Dicke kann im Wesentlichen gleich der zweiten Dicke am Boden 1103 sein oder kann sich von der zweiten Dicke unterscheiden. Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die erste Dicke zwischen 40 Nanometern und 100 Nanometern. Die zweite Dicke bzw. die dritte Dicke ist beispielsweise zwischen 60 Nanometern und 300 Nanometern.According to a further embodiment, which is 9 As shown, the gate dielectric 22 is not only thicker at the bottom 110 3 of the trench but also at the second sidewall 110 2 than at the first sidewall 110 1 . That is, the gate dielectric 22 has a third thickness at the second sidewall 110 3 that is greater than the first thickness at the first sidewall 110 1 . According to an embodiment, the third thickness is at least 1.5 times the first thickness, at least 2 times the first thickness, or even at least 3 times the first thickness. The third thickness may be substantially the same as the second bottom thickness 110 3 or may be different than the second thickness. According to one embodiment, the first thickness is between 40 nanometers and 100 nanometers. The second thickness or the third thickness is between 60 nanometers and 300 nanometers, for example.

Die 10A-10D veranschaulichen ein Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zum Herstellen eines dickeren Gatedielektrikums 22 am Boden 1103 und, optional, der zweiten Seitenwand 1102 des Grabens 110. Die 10A-10C zeigen eine vertikale Querschnittsansicht des Halbleiterkörpers 100 während/nach verschiedenen Prozessabfolgen des Verfahrens. Das anhand der 10A-10C erläuterte Verfahren beginnt nach Herstellen des Grabens 110 in dem Halbleiterkörper 100, d. h., nach der zuvor anhand der 6A-6D erläuterten Prozessabfolge.the 10A-10D 11 illustrate an embodiment of a method for forming a thicker gate dielectric 22 at the bottom 110 3 and, optionally, the second sidewall 110 2 of the trench 110. FIGS 10A-10C 12 show a vertical cross-sectional view of the semiconductor body 100 during/after various process sequences of the method. That based on 10A-10C Explained method begins after producing the trench 110 in the semiconductor body 100, ie, after the previously based on 6A-6D explained process sequence.

Bezugnehmend auf 10A umfasst das Verfahren das Herstellen einer ersten Dielektrikumsschicht 221 an den Seitenwänden 1101, 1102 und dem Boden 1103 des Grabens 110. Optional wird diese Dielektrikumsschicht 221 auch auf der ersten Oberfläche 101 hergestellt. Die erste Dielektrikumsschicht 221 kann ein Oxid umfassen. Das Herstellen dieser Dielektrikumsschicht 221 kann einen Oxidationsprozess, einen Abscheideprozess oder eine Kombination eines Oxidationsprozesses und eines Abscheideprozesses umfassen. Der Abscheideprozess umfasst beispielsweise einen CVD-(Chemical Vapor Deposition)-Prozess.Referring to 10A the method includes the production of a first dielectric layer 221 on the sidewalls 110 1 , 110 2 and the bottom 110 3 of the trench 110 . Optionally, this dielectric layer 221 is also produced on the first surface 101 . The first dielectric layer 221 may include an oxide. The production of this dielectric layer 221 can include an oxidation process, a deposition process or a combination of an oxidation process and a deposition process. The deposition process includes, for example, a CVD (Chemical Vapor Deposition) process.

Bezugnehmend auf 10B umfasst das Verfahren weiterhin das Füllen des Grabens 110 mit einer ersten Schutzschicht 301. Die Schutzschicht 301 umfasst beispielsweise ein polykristallines oder amorphes Halbleitermaterial, wie beispielsweise polykristallines oder amorphes Silizium. Optional wird eine zweite Schutzschicht 302 derart oberhalb der ersten Schutzschicht 301 und der ersten Oberfläche 101 hergestellt, dass die zweite Schutzschicht 302 oberhalb des Abschnitts der ersten Dielektrikumsschicht 221 angeordnet ist, der die zweite Seitenwand 1102 überdeckt. Die zweite Schutzschicht 302 ist optional und kann bei solchen Ausführungsbeispielen weggelassen werden, bei denen ein dickeres Gatedielektrikum 22 nur am Boden 1103 hergestellt werden soll. Die zweite Schutzschicht 302 kann ein polykristallines oder amorphes Halbleitermaterial, einen Fotolack oder ähnliches aufweisen.Referring to 10B For example, the method further includes filling the trench 110 with a first protective layer 301. The protective layer 301 comprises, for example, a polycrystalline or amorphous semiconductor material, such as polycrystalline or amorphous silicon. Optionally, a second protective layer 302 is formed above the first protective layer 301 and the first surface 101 such that the second protective layer 302 is arranged above the portion of the first dielectric layer 221 that covers the second sidewall 110 2 . The second protective layer 302 is optional and can be omitted in such embodiments in which a thicker gate dielectric 22 is only to be produced at the bottom 110 3 . The second protective layer 302 can comprise a polycrystalline or amorphous semiconductor material, a photoresist or the like.

Das Verfahren umfasst außerdem das Ätzen der ersten Dielektrikumsschicht 221 selektiv gegenüber dem Halbleiterkörper 100, der ersten Schutzschicht 301 und der optionalen zweiten Schutzschicht 302. In diesem Prozess schützt die erste Schutzschicht 201 die erste Dielektrikumsschicht 221 am Boden 1103 davor, geätzt zu werden, während die erste Dielektrikumsschicht 221 auf der ersten Oberfläche 101 und entlang der ersten Seitenwand 1101 geätzt werden kann. Wenn die zweite Schutzschicht 302 weggelassen wird, wird die erste Dielektrikumsschicht 221 entlang der zweiten Seitenwand 1102 ebenfalls geätzt, so dass nach dem Ätzprozess nur die erste Dielektrikumsschicht 221 am Boden 1103 verbleibt. Wenn es nur die zweite Schutzschicht 302 oberhalb der zweiten Seitenwand 1102 gibt, verbleibt nicht nur die erste Dielektrikumsschicht 221 am Boden 1103, sondern verbleibt auch die erste Dielektrikumsschicht 221 entlang der zweiten Seitenwand 1102.The method also includes etching the first dielectric layer 221 selectively to the semiconductor body 100, the first protective layer 301 and the optional second protective layer 302. In this process, the first protective layer 201 protects the first dielectric layer 221 at the bottom 110 3 from being etched while the first dielectric layer 221 on the ers th surface 101 and along the first sidewall 110 1 can be etched. If the second protective layer 302 is omitted, the first dielectric layer 221 along the second sidewall 110 2 is also etched, so that only the first dielectric layer 221 at the bottom 1103 remains after the etching process. When there is only the second protective layer 302 above the second sidewall 110 2 , not only does the first dielectric layer 221 remain at the bottom 110 3 , but also the first dielectric layer 221 remains along the second sidewall 110 2 .

10C zeigt den Halbleiterkörper 100 nach diesen Prozessschritten und nach Entfernen der ersten Schutzschicht 301 und der optionalen zweiten Schutzschicht 302. In 10C ist die erste Dielektrikumsschicht 221 entlang der zweiten Seitenwand 1102 in gestrichelten Linien dargestellt, da dieser Teil der ersten Dielektrikumsschicht 221 optional ist und nur verbleibt, wenn die zweite Schutzschicht 302 hergestellt wird. 10C shows the semiconductor body 100 after these process steps and after removal of the first protective layer 301 and the optional second protective layer 302. In 10C For example, the first dielectric layer 221 along the second sidewall 110 2 is shown in dashed lines since this portion of the first dielectric layer 221 is optional and only remains when the second protective layer 302 is formed.

Bezugnehmend auf 10D umfasst das Verfahren außerdem das Herstellen einer zweiten Dielektrikumsschicht 222 an den Seitenwänden 1101, 1102 und dem Boden 1103 des Grabens 110. In dem Graben 110 ist diese zweite Dielektrikumsschicht 222 zusätzlich zu der ersten Dielektrikumsschicht 221 vorhanden. Die erste Dielektrikumsschicht 221 und die zweite Dielektrikumsschicht 222 bilden das Gatedielektrikum 22. Das Gatedielektrikum 22 ist dicker an der ersten Seitenwand 1101, wo nur die zweite Dielektrikumsschicht 222 hergestellt wird, ist dicker am Boden 1103, wo die erste Dielektrikumsschicht 221 und die zweite Dielektrikumsschicht 222 hergestellt werden, und kann dicker an der zweiten Seitenwand 1102 sein, wo die zweite Dielektrikumsschicht 222 und, optional, die erste Dielektrikumsschicht 221 hergestellt wird. Die weiteren Verfahrensschritte zum Herstellen des Halbleiterbauelements können den zuvor anhand der 6F-6J erläuterten Verfahrensschritten entsprechen.Referring to 10D the method also includes the production of a second dielectric layer 222 on the sidewalls 110 1 , 110 2 and the bottom 110 3 of the trench 110 . The first dielectric layer 221 and the second dielectric layer 222 form the gate dielectric 22. The gate dielectric 22 is thicker at the first sidewall 110 1 , where only the second dielectric layer 222 is made, is thicker at the bottom 110 3 , where the first dielectric layer 221 and the second Dielectric layer 222 may be formed, and may be thicker at second sidewall 110 2 where second dielectric layer 222 and, optionally, first dielectric layer 221 is formed. The further method steps for producing the semiconductor device can be the previously based on the 6F-6J correspond to the process steps explained.

Die 11A-11C veranschaulichen ein Verfahren zum Herstellen des Gatedielektrikums 22 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel. Bezugnehmend auf 11A umfasst das Verfahren das Herstellen einer ersten Dielektrikumsschicht 221 an den Seitenwänden 1101, 1102 und dem Boden 1103 des Grabens 110. Die erste Dielektrikumsschicht 221 kann wie zuvor anhand von 10A erläutert hergestellt werden.the 11A-11C 12 illustrate a method for forming the gate dielectric 22 according to another embodiment. Referring to 11A the method includes forming a first dielectric layer 221 on the sidewalls 110 1 , 110 2 and the bottom 110 3 of the trench 110. The first dielectric layer 221 can be formed as before with reference to FIG 10A explained to be produced.

Das Verfahren umfasst außerdem das Entfernen der ersten Dielektrikumsschicht 221 wenigstens entlang der ersten Seitenwand 1101. Optional wird die erste Dielektrikumsschicht 221 auch entlang der zweiten Seitenwand 1102 entfernt. Das Entfernen der ersten Dielektrikumsschicht 221 entlang der ersten Seitenwand 1101 kann das Herstellen einer Maskenschicht auf der ersten Dielektrikumsschicht 221 oberhalb des Bodens und, optional, oberhalb der zweiten Seitenwand 1102 umfassen.The method also includes removing the first dielectric layer 221 along at least the first sidewall 110 1 . Optionally, the first dielectric layer 221 is also removed along the second sidewall 110 2 . Removing the first dielectric layer 221 along the first sidewall 110 1 may include forming a mask layer on the first dielectric layer 221 above the bottom and, optionally, above the second sidewall 110 2 .

Bezugnehmend auf 11B kann das Herstellen dieser Maskenschicht das Herstellen einer Opferschicht 224 oberhalb der ersten Dielektrikumsschicht 221 umfassen. Gemäß einem Ausführungsbeispiel umfasst diese Opferschicht 224 ein polykristallines Halbleitermaterial, wie beispielsweise Polysilizium. Bezugnehmend auf 11B wird diese Opferschicht 224 in den Bereichen, in denen das Entfernen der Opferschicht 224 erwünscht ist, einer Schädigungsimplantation ausgesetzt. Bezugnehmend auf 11B kann die Opferschicht 224 entlang der ersten Oberfläche 101 und entlang der ersten Seitenwand 1101 der Schädigungsimplantation ausgesetzt werden. Eine Schrägimplantation (engl.: tilted implantation) kann verwendet werden, um die Opferschicht 224 am Boden 1103 und an der zweiten Seitenwand 1102 davor zu schützen, implantiert zu werden. Beispiele von Ionen, die in dem Schädigungsimplantationsprozess verwendet werden, umfassen Edelgasionen, wie beispielsweise Argon oder Xenonionen.Referring to 11B For example, forming this mask layer may include forming a sacrificial layer 224 over the first dielectric layer 221 . According to one embodiment, this sacrificial layer 224 comprises a polycrystalline semiconductor material, such as polysilicon. Referring to 11B For example, this sacrificial layer 224 is subjected to damage implantation in the areas where removal of the sacrificial layer 224 is desired. Referring to 11B For example, the sacrificial layer 224 may be subjected to damage implantation along the first surface 101 and along the first sidewall 110 1 . A tilted implantation can be used to protect the sacrificial layer 224 on the bottom 110 3 and on the second sidewall 110 2 from being implanted. Examples of ions used in the damage implantation process include noble gas ions such as argon or xenon ions.

In den nächsten Prozessschritten werden solche Abschnitte der Opferschicht 224, die schädigungsimplantiert wurden, in einem Ätzprozess entfernt, der geschädigte Abschnitte der Opferschicht gegenüber nicht-geschädigten Abschnitten der Opferschicht selektiv ätzt. 11C zeigt die Opferschicht 224 nach diesem selektiven Ätzprozess. Die verbleibenden Abschnitte der Opferschicht 224 werden dann als Ätzmaske zum Ätzen solcher Abschnitte der e4rsten Dielektrikumsschicht 221 verwendet die nicht durch die Opferschicht 224 bedeckt sind. Das Ergebnis hiervon ist in 11D veranschaulicht.In the next process steps, those portions of the sacrificial layer 224 that have been damage implanted are removed in an etch process that selectively etches damaged portions of the sacrificial layer over non-damaged portions of the sacrificial layer. 11C 12 shows the sacrificial layer 224 after this selective etching process. The remaining portions of the sacrificial layer 224 are then used as an etch mask to etch those portions of the first dielectric layer 221 that are not covered by the sacrificial layer 224. FIG. The result of this is in 11D illustrated.

Bezugnehmend auf 11D verbleibt die erste Dielektrikumsschicht 221 am Boden 1103 und der zweiten Seitenwand 1102 des Grabens 110. Diese Struktur entspricht der zuvor anhand von 10C beschriebenen Struktur. Damit können die weiteren Prozessschritte zum Herstellen des Gatedielektrikums 22 wie zuvor anhand von 10D beschriebenen Prozessschritten entsprechen.Referring to 11D the first dielectric layer 221 remains on the bottom 110 3 and the second side wall 110 2 of the trench 110. This structure corresponds to that previously based on FIG 10C described structure. The further process steps for producing the gate dielectric 22 can thus be carried out as before with reference to FIG 10D correspond to the process steps described.

Basierend auf dem anhand der 11A-11D erläuterten Verfahren wird ein dickeres Gatedielektrikum 22 am Boden 1103 und der zweiten Seitenwand 1102 hergestellt, da die erste Dielektrikumsschicht 221 in diesem Verfahren am Boden 1103 und der zweiten Seitenwand 1102 verbleibt. Allerdings kann dieses Verfahren leicht modifiziert werden, um die erste Dielektrikumsschicht 221 nur am Boden 1103 des Grabens 110 herzustellen. Das modifizierte Verfahren umfasst einen weiteren Schädigungsimplantationsprozess, der derart gewählt ist, dass die Opferschicht 224 nicht nur oberhalb der ersten Seitenwand 1101 schädigungsimplantiert wird, sondern auch oberhalb der zweiten Seitenwand 1102. Eine Schrägimplantation, die einen Implantationswinkel verwendet, der sich von dem Implantationswinkel in den in 11B gezeigten Verfahren unterscheidet, kann verwendet werden. Zum Beispiel sei β (beta), bei dem in 11B gezeigten Verfahren der Implantationswinkel relativ zu der ersten Oberfläche 101 sein, dann ist der in dem modifizierten Verfahren zusätzlich verwendete Implantationswinkel - β (in 11B in gepunkteten Linien dargestellt).Based on the using the 11A-11D In the method explained, a thicker gate dielectric 22 is produced on the bottom 110 3 and the second side wall 110 2 since the first dielectric layer 221 remains on the bottom 110 3 and the second side wall 110 2 in this method. However, this method can be easily modified to form the first dielectric layer 221 only at the bottom 110 3 of the trench 110 . The modified procedure includes an additional damage plan tation process that is chosen such that the sacrificial layer 224 is not only damage-implanted above the first sidewall 110 1 , but also above the second sidewall 110 2 . An oblique implantation that uses an implantation angle that differs from the implantation angle in the in 11B shown differs, can be used. For example, let β (beta) where in 11B method shown may be the implantation angle relative to the first surface 101, then the additional implantation angle used in the modified method - β (in 11B shown in dotted lines).

Allerdings wird bei dem modifizierten Verfahren die Opferschicht 224 am Boden 1103 nicht schädigungsimplantiert. Wenn die Opferschicht 224 oberhalb der zweiten Seitenwand 1102 schädigungsimplantiert wird, ätzt der anhand von 11C erläuterte Ätzprozess die Opferschicht 224 auch oberhalb der zweiten Seitenwand 1102, so dass die Opferschicht 224 als Maskenschicht nur oberhalb des Bodens 1103 verbleibt. Folglich belässt der Ätzprozess, der die erste Dielektrikumsschicht 221 ätzt, die erste Dielektrikumsschicht 221 nur am Boden 1103 des Grabens 110.However, in the modified method, the sacrificial layer 224 at the bottom 110 3 is not damage implanted. When the sacrificial layer 224 is damage implanted above the second sidewall 110 2 , the base of FIG 11C explained etching process, the sacrificial layer 224 also above the second side wall 110 2 , so that the sacrificial layer 224 remains as a mask layer only above the bottom 110 3 . Consequently, the etch process that etches the first dielectric layer 221 leaves the first dielectric layer 221 only at the bottom 110 3 of the trench 110.

12 veranschaulicht ein Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zum Herstellen eines dritten Diodengebiets 33 in dem Diodengebiet 30 vor Herstellen des Gatedieleketrikums in dem Gategraben, d. h., vor den in 6E gezeigten Verfahrensschritten. Bezugnehmend auf 12 wird eine Implantationsmaske 300 auf der ersten Oberfläche 101 außerhalb der Gategräben hergestellt. Dann werden Dotierstoffatome desselben Dotierungstyps wie die Dotierstoffatome des Diodengebiets 30 in das zweite Diodengebiet 32 implantiert. Bei dem Implantationsprozess wird ein Implantationswinkel, der sich von 0° unterscheidet, relativ zu der vertikalen Richtung des Halbleiterkörpers 100 verwendet. Dieser Implantationswinkel ist derart gewählt, dass die Dotierstoffatome im Wesentlichen in solche Gebiete des zweiten Diodengebiets 32 implantiert werden, die an die zweite Seitenwand 1102 des Gategrabens angrenzen. Bei dem Implantationsprozess schützt die Implantationsmaske die Sourcegebietschicht 112 davor, dass Dotierstoffatome dort implantiert werden. 12 11 illustrates an embodiment of a method for forming a third diode region 33 in the diode region 30 before forming the gate dielectric in the gate trench, ie, before the in 6E shown process steps. Referring to 12 an implantation mask 300 is produced on the first surface 101 outside the gate trenches. Then, dopant atoms of the same doping type as the dopant atoms of the diode region 30 are implanted into the second diode region 32 . In the implantation process, an implantation angle other than 0° relative to the vertical direction of the semiconductor body 100 is used. This implantation angle is selected in such a way that the dopant atoms are essentially implanted into those regions of the second diode region 32 which adjoin the second sidewall 110 2 of the gate trench. In the implantation process, the implantation mask protects the source region layer 112 from dopant atoms being implanted there.

Das Herstellen des dritten Diodengebiets 33 kann mehrere aufeinanderfolgende Implantationsprozesse mit unterschiedlichen Implantationsenergien umfassen. Außerdem werden die implantierten Dotierstoffatome unter Verwendung eines Aufheizprozesses aktiviert, um das dritte Diodengebiet 33 herzustellen. Einer oder mehrere solcher Aufheizprozesse können durchgeführt werden. Die wenigstens eine Implantationsenergie und die wenigstens eine Implantationsdosis in dem wenigstens einen Implantationsprozess sind so gewählt, dass das dritte Diodengebiet 33 in dem fertiggestellten Bauelement eine höhere Dotierungskonzentration besitzt als das zweite Diodengebiet 32 (Kontaktgebiet). Bei einem Ausführungsbeispiel ist die Dotierungskonzentration des dritten Diodengebiets zwischen 5E18cm-3 und 5E19cm-3.The formation of the third diode region 33 may include multiple consecutive implantation processes with different implantation energies. In addition, the implanted dopant atoms are activated using a heating process to form the third diode region 33 . One or more such heating processes can be carried out. The at least one implantation energy and the at least one implantation dose in the at least one implantation process are chosen such that the third diode region 33 in the finished component has a higher doping concentration than the second diode region 32 (contact region). In one embodiment, the doping concentration of the third diode region is between 5E18cm -3 and 5E19cm -3 .

13 veranschaulicht eine vertikale Querschnittsansicht eines Halbleiterbauelements gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel. Bei diesem Ausführungsbeispiel erstrecken sich die weiteren Gräben durch das Kontaktgebiet 32 in das Driftgebiet 11. Das Driftgebiet 11 grenzt damit in dem Kontaktgraben an die Sourceelektrode 41 an. Wenigstens in solchen Gebieten, in denen die Sourceelektrode 41 das Driftgebiet 11 kontaktiert, ist ein Material der Sourceelektrode 41 so gewählt, dass ein Schottkykontakt zwischen der Sourceelektrode 41 und dem Driftgebiet 11 vorhanden ist. Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist dieses Material aus wenigstens einem der folgenden ausgewählt: Titan (Ti), Wolfram (W), Molybdän (Mo), Tantal (Ta), und ein Nitrid von einem der folgenden: Ti, W, Mo und Ta. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist eine Tiefe des Kontaktgrabens in der vertikalen Richtung des Halbleiterkörpers 100 derart, dass ein vertikaler Abstand zwischen der ersten Oberfläche 01 und dem Boden 1153 des Kontaktgrabens kleiner ist als ein vertikaler Abstand zwischen der ersten Oberfläche 101 und dem unteren Ende des Diodengebiets 30. Mit anderen Worten: Der Kontaktgraben erstreckt sich nicht so tief (in einer vertikalen Richtung) in den Halbleiterkörper wie das Diodengebiet. Dies stellt sicher, dass die JFET-Struktur mit dem Kanalgebiet 111, die durch die Diodengebiete 30 und die Bauelementzellen 101, 102 gebildet ist, auch den Schottkykontakt vor hohen Feldstärken schützt, wenn das Bauelement im Aus-Zustand ist. Da die Durchlassspannung der Schottkydiode geringer ist als die Durchlassspannung der (durch das Bodygebiet 13 und das Driftgebiet 11 gebildeten) Bodydiode, führt das Vorhandensein der Schottkydiode zu niedrigeren Leitungsverlusten, wenn das Bauelement im Rückwärtsbetrieb betrieben wird (in diesem Fall überbrückt die Schottkydiode die Bodydiode). Damit sind die Leitungsverluste im rückwärts gepolten Betrieb gering, auch wenn das Bauelement nicht im Ein-Zustand betrieben wird. 13 12 illustrates a vertical cross-sectional view of a semiconductor device according to another embodiment. In this exemplary embodiment, the further trenches extend through the contact region 32 into the drift region 11. The drift region 11 thus borders on the source electrode 41 in the contact trench. At least in those regions in which the source electrode 41 contacts the drift region 11, a material of the source electrode 41 is selected such that a Schottky contact is present between the source electrode 41 and the drift region 11. According to one embodiment, this material is selected from at least one of the following: titanium (Ti), tungsten (W), molybdenum (Mo), tantalum (Ta), and a nitride of one of the following: Ti, W, Mo and Ta. Bei In this exemplary embodiment, a depth of the contact trench in the vertical direction of the semiconductor body 100 is such that a vertical distance between the first surface 01 and the bottom 115 3 of the contact trench is smaller than a vertical distance between the first surface 101 and the lower end of the diode region 30 In other words, the contact trench does not extend as deep (in a vertical direction) into the semiconductor body as the diode region. This ensures that the JFET structure with the channel region 11 1 formed by the diode regions 30 and the device cells 10 1 , 10 2 also protects the Schottky contact from high field strengths when the device is in the off-state. Since the forward voltage of the Schottky diode is lower than the forward voltage of the body diode (formed by body region 13 and drift region 11), the presence of the Schottky diode results in lower conduction losses when the device is operated in reverse mode (in which case the Schottky diode bridges the body diode) . This means that the conduction losses in reverse-biased operation are low, even if the component is not operated in the on-state.

14 zeigt eine Draufsicht auf das Halbleiterbauelement in einem Gebiet, in dem die Sourceelektrode 41 angeordnet ist. 14 zeigt eine Draufsicht auf die Sourceelektrode 41. Das Bezugszeichen 21 bezeichnet die Gateelektrode unterhalb der Sourceelektrode (das Gatedielektrikum ist nicht dargestellt), und das Bezugszeichen 43 bezeichnet den Kontaktgraben, der durch die Sourceelektrode 41 aufgefüllt ist. Bei dem in 14 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Kontaktgraben 43 ein langgestreckter Graben, der im Wesentlichen parallel zu der Gateelektrode 21 und zu der Gateelektrode 21 und dem Gategraben beabstandet ist. Eine Längsrichtung des Kontaktgrabens 43 entspricht im Wesentlichen der ersten lateralen Richtung x des Halbleiterkörpers 100. 14 FIG. 12 shows a plan view of the semiconductor device in a region where the source electrode 41 is arranged. 14 12 shows a plan view of the source electrode 41. Reference number 21 denotes the gate electrode below the source electrode (the gate dielectric is not shown), and reference number 43 denotes the contact trench which is filled by the source electrode 41. FIG. At the in 14 illustrated embodiment, the contact trench 43 is an elongated trench in the Substantially parallel to the gate electrode 21 and spaced apart from the gate electrode 21 and the gate trench. A longitudinal direction of the contact trench 43 essentially corresponds to the first lateral direction x of the semiconductor body 100.

Eine vertikale Schnittansicht des in 14 gezeigten Bauelements in einer zweiten Schnittebene A-A entspricht der in 1 gezeigten Ansicht.A vertical sectional view of the in 14 The component shown in a second sectional plane AA corresponds to that in 1 shown view.

15 zeigt eine Draufsicht auf ein Halbleiterbauelement, das eine Modifikation des in 14 gezeigten Bauelements ist. Bei dem in 15 gezeigten Bauelement umfasst der Kontaktgraben 43 entlang einer Gateelektrode 21 mehrere Grabenabschnitte, die in der ersten lateralen Richtung z beabstandet sind. 15 shows a plan view of a semiconductor device, which is a modification of the in 14 component shown is. At the in 15 In the component shown, the contact trench 43 comprises a plurality of trench sections along a gate electrode 21, which are spaced apart in the first lateral direction z.

In 15 schneidet eine Schnittebene A-A durch die Abschnitte des Kontaktgrabens 43, so dass die vertikale Querschnittsansicht des Bauelements in der Schnittebene A-A der in 1 gezeigten Ansicht entspricht. Eine vertikale Querschnittsansicht in einer Schnittebene C-C, die in der ersten lateralen Richtung zu der Schnittebene A-A beabstandet ist und die durch das Bauelement zwischen den Abschnitten des Kontaktgrabens 43 schneidet, ist in 16 gezeigt. In dieser Schnittebene C-C kontaktiert die Sourceelektrode 41 nur das Sourcegebiet 12, erstreckt sich aber nicht in den Halbleiterkörper hinein. Das Bereitstellen mehrerer beabstandeter Grabenabschnitte anstatt nur eines langgestreckten Grabens kann hinsichtlich des Herstellens der Sourceelektrode 41 ohne Hohlräume vorteilhaft sein.In 15 a sectional plane AA cuts through the sections of the contact trench 43, so that the vertical cross-sectional view of the component in the sectional plane AA of FIG 1 corresponds to the view shown. A vertical cross-sectional view in a sectional plane CC, which is spaced apart from the sectional plane AA in the first lateral direction and which cuts through the device between the portions of the contact trench 43, is shown in FIG 16 shown. In this sectional plane CC, the source electrode 41 only contacts the source region 12, but does not extend into the semiconductor body. Providing multiple spaced apart trench sections instead of just one elongate trench may be advantageous in terms of making the source electrode 41 void-free.

Claims (29)

Halbleiterbauelement, das einen Halbleiterkörper und wenigstens eine Bauelementzelle (101, 102), die in dem Halbleiterkörper integriert sind, aufweist, wobei die wenigstens eine Bauelementzelle aufweist: ein Driftgebiet (11), ein Sourcegebiet (12) und ein Bodygebiet (13), das zwischen dem Sourcegebiet (12) und dem Driftgebiet (11) angeordnet ist; ein Diodengebiet (30) und einen pn-Übergang zwischen dem Diodengebiet (30) und dem Driftgebiet (11); einen Graben mit einer ersten Seitenwand (1101), einer zweiten Seitenwand (1102) gegenüber der ersten Seitenwand (1101) und einen Boden (1103), wobei das Bodygebiet (13) an die erste Seitenwand angrenzt, das Diodengebiet (30) an die zweite Seitenwand (1102) angrenzt, der pn-Übergang an den Boden (1103) des Grabens (110) angrenzt und das Sourcegebiet (12) an die erste Seitenwand (1101) und die zweite Seitenwand (1102) des Grabens angrenzt; eine Gateelektrode (21), die in dem Graben angeordnet ist und die durch ein Gatedielektrikum (22) gegenüber dem Sourcegebiet (12), Bodygebiet (13), dem Diodengebiet (30) und dem Driftgebiet (11) isoliert ist; einen weiteren Graben, der sich von einer ersten Oberfläche (101) des Halbleiterkörpers (100) in den Halbleiterkörper (100) erstreckt; eine Sourceelektrode (41) die in dem weiteren Graben angeordnet ist und die an das Sourcegebiet (12) und das Diodengebiet (30) in dem weiteren Graben angrenzt; wobei das Diodengebiet (30) ein unteres Diodengebiet, das unterhalb des Bodens (1103) des Grabens angeordnet ist, aufweist.A semiconductor device comprising a semiconductor body and at least one device cell (10 1 , 10 2 ) integrated in the semiconductor body, the at least one device cell comprising: a drift region (11), a source region (12) and a body region (13) , which is arranged between the source region (12) and the drift region (11); a diode region (30) and a pn junction between the diode region (30) and the drift region (11); a trench having a first sidewall (110 1 ), a second sidewall (110 2 ) opposite the first sidewall (110 1 ), and a bottom (110 3 ), wherein the body region (13) is adjacent to the first sidewall, the diode region (30 ) adjoins the second sidewall (110 2 ), the pn junction adjoins the bottom (110 3 ) of the trench (110) and the source region (12) adjoins the first sidewall (110 1 ) and the second sidewall (110 2 ) of the moat adjacent; a gate electrode (21) which is arranged in the trench and which is insulated from the source region (12), body region (13), the diode region (30) and the drift region (11) by a gate dielectric (22); a further trench extending from a first surface (101) of the semiconductor body (100) into the semiconductor body (100); a source electrode (41) which is arranged in the further trench and which adjoins the source region (12) and the diode region (30) in the further trench; wherein the diode region (30) comprises a lower diode region located below the bottom (110 3 ) of the trench. Halbleiterbauelement nach Anspruch 1, bei dem die Sourceelektrode (41) in dem weiteren Graben an das Bodygebiet (13) der wenigstens einen Bauelementzelle (101) angrenzt.semiconductor device claim 1 , In which the source electrode (41) in the further trench to the body region (13) of the at least one component cell (10 1 ) is adjacent. Halbleiterbauelement nach Anspruch 1, bei dem der weitere Graben (115) eine erste Seitenwand (1151), eine zweite Seitenwand (1152) gegenüber der ersten Seitenwand (1151) und einen Boden (1153) aufweist, wobei das Sourcegebiet (12) an die ersten und zweiten Seitenwände (1151, 1152) und das Diodengebiet (30) wenigstens an die erste Seitenwand (1151) des weiteren Grabens angrenzt.semiconductor device claim 1 , wherein the further trench (115) has a first side wall (115 1 ), a second side wall (115 2 ) opposite the first side wall (115 1 ) and a bottom (115 3 ), the source region (12) adjoining the first and second sidewalls (115 1 , 115 2 ) and the diode region (30) adjoins at least the first sidewall (115 1 ) of the further trench. Halbleiterbauelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, das wenigstens zwei Bauelementzellen aufweist, wobei die Diodengebiete (30) der wenigstens zwei Bauelementzellen (101, 102) in einer lateralen Richtung des Halbleiterkörpers (100) beabstandet sind.A semiconductor device as claimed in any one of the preceding claims, comprising at least two device cells, the diode regions (30) of the at least two device cells (10 1 , 10 2 ) being spaced apart in a lateral direction of the semiconductor body (100). Halbleiterbauelement nach Anspruch 4, bei dem ein Abstand zwischen dem Diodengebiet (30) der wenigstens zwei Bauelementzellen (101, 102) aus einer Gruppe ausgewählt ist, die besteht aus: zwischen 0,5 µm und 2 µm; zwischen dem 0,25-fachen und dem 1,5-fachen einer Breite des Grabens; und zwischen 30% und 60% einer lateralen Breite des Diodengebiets (30) in dem Driftgebiet (11) unterhalb des Grabens.semiconductor device claim 4 wherein a spacing between the diode region (30) of the at least two device cells (10 1 , 10 2 ) is selected from a group consisting of: between 0.5 µm and 2 µm; between 0.25 and 1.5 times a width of the trench; and between 30% and 60% of a lateral width of the diode region (30) in the drift region (11) below the trench. Halbleiterbauelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem die Sourceelektrode (41) in dem weiteren Graben an das Driftgebiet (11) angrenzt und bei dem ein Schottkykontakt zwischen dem Driftgebiet (11) und der Sourceelektrode (41) gebildet ist.Semiconductor component according to one of the preceding claims, in which the source electrode (41) in the further trench is adjacent to the drift region (11) and in which a Schottky contact is formed between the drift region (11) and the source electrode (41). Halbleiterbauelement nach Anspruch 6, bei dem ein vertikaler Abstand zwischen der ersten Oberfläche (101) und dem Boden (1153) des weiteren Grabens geringer ist als ein Abstand zwischen der ersten Oberfläche (101) und einem unteren Ende des Diodengebiets (30).semiconductor device claim 6 , in which a vertical distance between the first surface (101) and the bottom (115 3 ) of the further trench is less than a distance between the first surface (101) and a lower end of the diode region (30). Halbleiterbauelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem ein Abstand zwischen dem Boden des Grabens (1103) und einer Position eines Maximums der Dotierungskonzentration des unteren Diodengebiets zwischen 200 Nanometern und 1 Mikrometer beträgt.A semiconductor device according to any one of the preceding claims, wherein a distance between the bottom of the trench (110 3 ) and a position of a maximum of the doping concentration of the lower diode region is between 200 nanometers and 1 micrometer. Halbleiterbauelement nach Anspruch 8, bei dem ein Abstand zwischen dem Boden des Grabens (1102) und einer Position des Maximums der Dotierungskonzentration des unteren Diodengebiets zwischen 250 Nanometern und 500 Nanometern beträgt.semiconductor device claim 8 , in which a distance between the bottom of the trench (110 2 ) and a position of the maximum of the doping concentration of the lower diode region is between 250 nanometers and 500 nanometers. Halbleiterbauelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem die maximale Dotierungskonzentration zwischen 1E18 cm-3 und 5E18 cm-3 ist.A semiconductor device according to any one of the preceding claims, wherein the maximum doping concentration is between 1E18 cm -3 and 5E18 cm -3 . Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 8 bis 10, bei dem das Diodengebiet (30) weiterhin ein lokales Minimum der Dotierungskonzentration zwischen einer Position der maximalen Dotierungskonzentration und dem Boden (1103) des Grabens aufweist.Semiconductor component according to one of Claims 8 until 10 , wherein the diode region (30) further has a local minimum of the doping concentration between a position of the maximum doping concentration and the bottom (110 3 ) of the trench. Halbleiterbauelement nach Anspruch 11, bei dem die lokale minimale Dotierungskonzentration zwischen 5E17 cm-3 und 1E18 cm-3 ist.semiconductor device claim 11 , where the local minimum doping concentration is between 5E17 cm -3 and 1E18 cm -3 . Halbleiterbauelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem das Gatedielektrikum (22) eine erste Dicke an der ersten Seitenwand (1101) des Grabens und eine zweite Dicke an der zweiten Seitenwand (1102) des Grabens aufweist, wobei die zweite Dicke größer ist als die erste Dicke.The semiconductor device of any preceding claim, wherein the gate dielectric (22) has a first thickness at the first sidewall (110 1 ) of the trench and a second thickness at the second sidewall (110 2 ) of the trench, the second thickness being greater than the first thickness. Halbleiterbauelement nach Anspruch 13, bei dem die zweite Dicke wenigstens das 1,5-fache der ersten Dicke ist.semiconductor device Claim 13 wherein the second thickness is at least 1.5 times the first thickness. Halbleiterbauelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem das Gatedielektrikum (22) eine erste Dicke an der ersten Seitenwand (1101) des Grabens und eine dritte Dicke am Boden (1103) des Grabens aufweist, wobei die dritte Dicke größer ist als die erste Dicke.The semiconductor device of any preceding claim, wherein the gate dielectric (22) has a first thickness at the first sidewall (110 1 ) of the trench and a third thickness at the bottom (110 3 ) of the trench, the third thickness being greater than the first Thickness. Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 13-15, bei dem die dritte Dicke wenigstens das 1,5-fache der ersten Dicke ist.Semiconductor component according to one of Claims 13 - 15 wherein the third thickness is at least 1.5 times the first thickness. Halbleiterbauelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem der Graben eine abgerundete Ecke zwischen der ersten Seitenwand (1101) und dem Boden (1103) aufweist und bei dem ein Radius der abgerundeten Ecke wenigstens das 2-fache einer Dicke des Gatedielektrikums (22) an der ersten Seitenwand (1101) ist.Semiconductor device according to one of the preceding claims, in which the trench has a rounded corner between the first sidewall (110 1 ) and the bottom (110 3 ) and in which a radius of the rounded corner is at least twice a thickness of the gate dielectric (22) on the first side wall (110 1 ). Halbleiterbauelement nach einem der Ansprühe 4-17, bei dem das Driftgebiet ein lokales Maximum der Dotierungskonzentration zwischen den Diodengebieten (30) von zwei benachbarten Bauelementzellen der wenigstens zwei Bauelementzellen aufweist.Semiconductor component according to one of claims 4-17, in which the drift region has a local maximum of the doping concentration between the diode regions (30) of two adjacent component cells of the at least two component cells. Halbleiterbauelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem jedes Diodengebiet (30) aufweist: ein erstes Diodengebiet (31), das den pn-Übergang mit dem Driftgebiet (11) bildet; ein zweites Diodengebiet (32), das höher dotiert ist als das erste Diodengebiet (31) und das an die Sourceelektrode (41) angeschlossen ist.A semiconductor device as claimed in any preceding claim, wherein each diode region (30) comprises: a first diode region (31) forming the pn junction with the drift region (11); a second diode region (32) which is more heavily doped than the first diode region (31) and which is connected to the source electrode (41). Halbleiterbauelement nach Anspruch 19, bei dem das zweite Diodengebiet (32) an die zweite Seitenwand des Grabens angrenzt.semiconductor device claim 19 , wherein the second diode region (32) is adjacent to the second sidewall of the trench. Halbleiterbauelement nach den Ansprüchen 19-20, bei dem jedes Diodengebiet (30) ein drittes Diodengebiet (33) aufweist, das höher als das zweite Diodengebiet (32) dotiert ist, wobei das dritte Diodengebiet (33) an die zweite Seitenwand (1102) des Grabens angrenzt.Semiconductor device according to claims 19 - 20 wherein each diode region (30) has a third diode region (33) doped more heavily than the second diode region (32), the third diode region (33) adjoining the second sidewall (110 2 ) of the trench. Halbleiterbauelement nach Anspruch 21, bei dem die Dotierungskonzentration des dritten Diodengebiets (33) zwischen 5E18 cm-3 und 5E19 cm-3 ist.semiconductor device Claim 21 , in which the doping concentration of the third diode region (33) is between 5E18 cm -3 and 5E19 cm -3 . Halbleiterbauelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem die wenigstens zwei Bauelementzellen benachbart sind und bei dem das Diodengebiet (30) einer Bauelementzelle an das Bodygebiet (13) der anderen Bauelementzelle angrenzt.Semiconductor component according to one of the preceding claims, wherein the at least two device cells are adjacent and in which the diode region (30) of one component cell is adjacent to the body region (13) of the other component cell. Halbleiterbauelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem die erste Seitenwand (1101) des Grabens auf eine c-Achse des SiC-Kristalls ausgerichtet ist.A semiconductor device according to any one of the preceding claims, wherein the first sidewall (110 1 ) of the trench is aligned with a c-axis of the SiC crystal. Halbleiterbauelement nach Anspruch 24, bei dem ein Winkel zwischen der ersten Oberfläche (101) des ersten Halbleiterkörpers (100) und der ersten Seitenwand (1101) zwischen 80° und 89° ist.semiconductor device Claim 24 , at which an angle between the first surface (101) of the first semiconductor body (100) and the first side wall (110 1 ) is between 80° and 89°. Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterbauelements, wobei das Verfahren aufweist: Bereitstellen eines Halbleiterkörpers, der eine Driftgebietschicht (111), eine Bodygebietschicht (113), die an die Driftgebietschicht (111) angrenzt, und eine Sourcegebietschicht (112), die an die Bodygebietschicht (113) angrenzt, und die eine erste Oberfläche (101) des Halbleiterkörpers (100) bildet, aufweist, Herstellen wenigstens eines Diodengebiets (30) derart, dass sich das Diodengebiet (30) von der Sourcegebietschicht (112) durch die Bodygebietschicht (113) in die Driftgebietschicht (111) erstreckt, wobei das Diodengebiet (30) und die Driftgebietschicht (111) einen pn-Übergang bilden; Herstellen wenigstens eines Grabens (110), der eine erste Seitenwand (1101) und eine zweite Seitenwand (1102) gegenüber der ersten Seitenwand (1101) und einen Boden (1103) aufweist, derart, dass der wenigstens eine Graben (110) an die Bodygebietschicht (113) an einer Seitenwand, das Diodengebiet (30) an der zweiten Seitenwand und den pn-Übergang am Boden (1103) angrenzt; Herstellen einer Gateelektrode (21) und eines Gatedielektrikums (22), das die Gateelektrode (21) dielektrisch gegenüber dem Halbleiterkörper (100) isoliert, in dem wenigstens einen Graben, Herstellen wenigstens eines weiteren Grabens (115) derart, dass der wenigstens eine weitere Graben (115) an die Sourcegebietschicht (112) und das Diodengebiet (30) angrenzt; Herstellen einer Sourceelektrode (41) in dem wenigstens einen weiteren Graben (115), die in dem weiteren Graben (115) an die Sourcegebietschicht (112) und das Diodengebiet (30) angrenzt; wobei Abschnitte der Sourcegebietschicht (112), die nach dem Herstellen der Diodengebiete (30) verbleiben, die Sourcegebiete (12) bilden, und wobei Abschnitte der Bodygebietschicht (113), die nach dem Herstellen des wenigstens einen Diodengebiets (30) verbleiben, ein Bodygebiet (13) bilden und wobei Abschnitte der Driftgebietschicht (111), die nach dem Herstellen des wenigstens einen Diodengebiets (30) verbleiben ein Driftgebiet (11) bilden, wobei das Herstellen des wenigstens einen Diodengebiets (30) das Herstellen eines unteren Diodengebiets unterhalb des Bodens (1103) des Grabensaufweist und wobei der weitere Graben (115) so hergestellt wird, dass ein Abschnitt der Sourcegebietsschicht (112) zwischen der zweiten Seitenwand (1102) des Grabens und dem weiteren Graben verbleibt.A method of manufacturing a semiconductor device, the method comprising: providing a semiconductor body having a drift region layer (111), a body region layer (113) adjoining the drift region layer (111), and a source region layer (112) adjoining the body region layer (113 ) and which forms a first surface (101) of the semiconductor body (100), Producing at least one diode region (30) in such a way that the diode region (30) extends from the source region layer (112) through the body region layer (113) into the drift region layer (111), the diode region (30) and the drift region layer (111) having a pn -form transition; Producing at least one trench (110) which has a first side wall (110 1 ) and a second side wall (110 2 ) opposite the first side wall (110 1 ) and a bottom (110 3 ) such that the at least one trench (110 ) adjacent to the body region layer (113) at one sidewall, the diode region (30) at the second sidewall and the pn junction at the bottom (110 3 ); Production of a gate electrode (21) and a gate dielectric (22), which dielectrically insulates the gate electrode (21) from the semiconductor body (100), in the at least one trench, production of at least one further trench (115) such that the at least one further trench (115) adjacent to the source region layer (112) and the diode region (30); producing a source electrode (41) in the at least one further trench (115) which is adjacent to the source region layer (112) and the diode region (30) in the further trench (115); wherein portions of the source region layer (112) remaining after forming the diode regions (30) form the source regions (12), and wherein portions of the body region layer (113) remaining after forming the at least one diode region (30) form a body region (13) and wherein portions of the drift region layer (111) remaining after forming the at least one diode region (30) form a drift region (11), wherein forming the at least one diode region (30) includes forming a bottom diode region below the bottom (110 3 ) of the trench and wherein the further trench (115) is formed such that a portion of the source region layer (112) remains between the second sidewall (110 2 ) of the trench and the further trench. Verfahren nach Anspruch 26, das weiterhin aufweist: Herstellen einer Isolationsschicht (51) auf der ersten Oberfläche (101) vor dem Herstellen des wenigstens einen weiteren Grabens (115).procedure after Claim 26 , further comprising: producing an insulation layer (51) on the first surface (101) before producing the at least one further trench (115). Verfahren nach Anspruch 27, das weiterhin aufweist: Herstellen einer Kontaktöffnung (53) in der Isolationsschicht (51) oberhalb jeder Gateelektrode (22); und Herstellen einer Gateanschlusselektrode (42), die elektrisch an die Gateelektrode (22) angeschlossen ist, in jeder zweiten Kontaktöffnung (53).procedure after Claim 27 further comprising: forming a contact opening (53) in the insulating layer (51) above each gate electrode (22); and forming a gate terminal electrode (42) electrically connected to the gate electrode (22) in every other contact hole (53). Verfahren nach einem der Ansprüche 26-28, das weiterhin aufweist: nach Herstellen des Grabens (110), Unterziehen des Halbleiterkörpers einer thermischen Behandlung in einer Wasserstoffatmosphäre.Procedure according to one of Claims 26 - 28 , further comprising: after forming the trench (110), subjecting the semiconductor body to a thermal treatment in a hydrogen atmosphere.
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