DE102017117442B3 - Transistorbauelement mit Grabenrandabschluss - Google Patents
Transistorbauelement mit Grabenrandabschluss Download PDFInfo
- Publication number
- DE102017117442B3 DE102017117442B3 DE102017117442.7A DE102017117442A DE102017117442B3 DE 102017117442 B3 DE102017117442 B3 DE 102017117442B3 DE 102017117442 A DE102017117442 A DE 102017117442A DE 102017117442 B3 DE102017117442 B3 DE 102017117442B3
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- region
- semiconductor body
- recess
- doping
- transistor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 99
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 claims abstract description 54
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 30
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims abstract description 21
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 claims abstract description 15
- 210000000746 body region Anatomy 0.000 claims description 17
- 238000002513 implantation Methods 0.000 claims description 16
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 5
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 10
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 7
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 6
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 4
- 239000002800 charge carrier Substances 0.000 description 3
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 3
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 1
- 239000003989 dielectric material Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000007943 implant Substances 0.000 description 1
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
- H01L29/76—Unipolar devices, e.g. field effect transistors
- H01L29/772—Field effect transistors
- H01L29/78—Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
- H01L29/7801—DMOS transistors, i.e. MISFETs with a channel accommodating body or base region adjoining a drain drift region
- H01L29/7802—Vertical DMOS transistors, i.e. VDMOS transistors
- H01L29/7811—Vertical DMOS transistors, i.e. VDMOS transistors with an edge termination structure
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/06—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions
- H01L29/0603—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions characterised by particular constructional design considerations, e.g. for preventing surface leakage, for controlling electric field concentration or for internal isolations regions
- H01L29/0607—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions characterised by particular constructional design considerations, e.g. for preventing surface leakage, for controlling electric field concentration or for internal isolations regions for preventing surface leakage or controlling electric field concentration
- H01L29/0611—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions characterised by particular constructional design considerations, e.g. for preventing surface leakage, for controlling electric field concentration or for internal isolations regions for preventing surface leakage or controlling electric field concentration for increasing or controlling the breakdown voltage of reverse biased devices
- H01L29/0615—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions characterised by particular constructional design considerations, e.g. for preventing surface leakage, for controlling electric field concentration or for internal isolations regions for preventing surface leakage or controlling electric field concentration for increasing or controlling the breakdown voltage of reverse biased devices by the doping profile or the shape or the arrangement of the PN junction, or with supplementary regions, e.g. junction termination extension [JTE]
- H01L29/0619—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions characterised by particular constructional design considerations, e.g. for preventing surface leakage, for controlling electric field concentration or for internal isolations regions for preventing surface leakage or controlling electric field concentration for increasing or controlling the breakdown voltage of reverse biased devices by the doping profile or the shape or the arrangement of the PN junction, or with supplementary regions, e.g. junction termination extension [JTE] with a supplementary region doped oppositely to or in rectifying contact with the semiconductor containing or contacting region, e.g. guard rings with PN or Schottky junction
- H01L29/0623—Buried supplementary region, e.g. buried guard ring
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/06—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions
- H01L29/0603—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions characterised by particular constructional design considerations, e.g. for preventing surface leakage, for controlling electric field concentration or for internal isolations regions
- H01L29/0607—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions characterised by particular constructional design considerations, e.g. for preventing surface leakage, for controlling electric field concentration or for internal isolations regions for preventing surface leakage or controlling electric field concentration
- H01L29/0611—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions characterised by particular constructional design considerations, e.g. for preventing surface leakage, for controlling electric field concentration or for internal isolations regions for preventing surface leakage or controlling electric field concentration for increasing or controlling the breakdown voltage of reverse biased devices
- H01L29/0615—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions characterised by particular constructional design considerations, e.g. for preventing surface leakage, for controlling electric field concentration or for internal isolations regions for preventing surface leakage or controlling electric field concentration for increasing or controlling the breakdown voltage of reverse biased devices by the doping profile or the shape or the arrangement of the PN junction, or with supplementary regions, e.g. junction termination extension [JTE]
- H01L29/063—Reduced surface field [RESURF] pn-junction structures
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/06—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions
- H01L29/0603—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions characterised by particular constructional design considerations, e.g. for preventing surface leakage, for controlling electric field concentration or for internal isolations regions
- H01L29/0607—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions characterised by particular constructional design considerations, e.g. for preventing surface leakage, for controlling electric field concentration or for internal isolations regions for preventing surface leakage or controlling electric field concentration
- H01L29/0611—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions characterised by particular constructional design considerations, e.g. for preventing surface leakage, for controlling electric field concentration or for internal isolations regions for preventing surface leakage or controlling electric field concentration for increasing or controlling the breakdown voltage of reverse biased devices
- H01L29/0615—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions characterised by particular constructional design considerations, e.g. for preventing surface leakage, for controlling electric field concentration or for internal isolations regions for preventing surface leakage or controlling electric field concentration for increasing or controlling the breakdown voltage of reverse biased devices by the doping profile or the shape or the arrangement of the PN junction, or with supplementary regions, e.g. junction termination extension [JTE]
- H01L29/063—Reduced surface field [RESURF] pn-junction structures
- H01L29/0634—Multiple reduced surface field (multi-RESURF) structures, e.g. double RESURF, charge compensation, cool, superjunction (SJ), 3D-RESURF, composite buffer (CB) structures
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/06—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions
- H01L29/0684—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions characterised by the shape, relative sizes or dispositions of the semiconductor regions or junctions between the regions
- H01L29/0692—Surface layout
- H01L29/0696—Surface layout of cellular field-effect devices, e.g. multicellular DMOS transistors or IGBTs
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/06—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions
- H01L29/08—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions with semiconductor regions connected to an electrode carrying current to be rectified, amplified or switched and such electrode being part of a semiconductor device which comprises three or more electrodes
- H01L29/0843—Source or drain regions of field-effect devices
- H01L29/0847—Source or drain regions of field-effect devices of field-effect transistors with insulated gate
- H01L29/0852—Source or drain regions of field-effect devices of field-effect transistors with insulated gate of DMOS transistors
- H01L29/0856—Source regions
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/06—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions
- H01L29/08—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions with semiconductor regions connected to an electrode carrying current to be rectified, amplified or switched and such electrode being part of a semiconductor device which comprises three or more electrodes
- H01L29/0843—Source or drain regions of field-effect devices
- H01L29/0847—Source or drain regions of field-effect devices of field-effect transistors with insulated gate
- H01L29/0852—Source or drain regions of field-effect devices of field-effect transistors with insulated gate of DMOS transistors
- H01L29/0873—Drain regions
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/06—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions
- H01L29/08—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions with semiconductor regions connected to an electrode carrying current to be rectified, amplified or switched and such electrode being part of a semiconductor device which comprises three or more electrodes
- H01L29/0843—Source or drain regions of field-effect devices
- H01L29/0847—Source or drain regions of field-effect devices of field-effect transistors with insulated gate
- H01L29/0852—Source or drain regions of field-effect devices of field-effect transistors with insulated gate of DMOS transistors
- H01L29/0873—Drain regions
- H01L29/0878—Impurity concentration or distribution
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/06—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions
- H01L29/10—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions with semiconductor regions connected to an electrode not carrying current to be rectified, amplified or switched and such electrode being part of a semiconductor device which comprises three or more electrodes
- H01L29/1095—Body region, i.e. base region, of DMOS transistors or IGBTs
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/40—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/402—Field plates
- H01L29/407—Recessed field plates, e.g. trench field plates, buried field plates
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/40—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/41—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape, relative sizes or dispositions
- H01L29/417—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape, relative sizes or dispositions carrying the current to be rectified, amplified or switched
- H01L29/41725—Source or drain electrodes for field effect devices
- H01L29/41766—Source or drain electrodes for field effect devices with at least part of the source or drain electrode having contact below the semiconductor surface, e.g. the source or drain electrode formed at least partially in a groove or with inclusions of conductor inside the semiconductor
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/40—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/41—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape, relative sizes or dispositions
- H01L29/423—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape, relative sizes or dispositions not carrying the current to be rectified, amplified or switched
- H01L29/42312—Gate electrodes for field effect devices
- H01L29/42316—Gate electrodes for field effect devices for field-effect transistors
- H01L29/4232—Gate electrodes for field effect devices for field-effect transistors with insulated gate
- H01L29/42372—Gate electrodes for field effect devices for field-effect transistors with insulated gate characterised by the conducting layer, e.g. the length, the sectional shape or the lay-out
- H01L29/4238—Gate electrodes for field effect devices for field-effect transistors with insulated gate characterised by the conducting layer, e.g. the length, the sectional shape or the lay-out characterised by the surface lay-out
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66007—Multistep manufacturing processes
- H01L29/66075—Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials
- H01L29/66227—Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials the devices being controllable only by the electric current supplied or the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched, e.g. three-terminal devices
- H01L29/66234—Bipolar junction transistors [BJT]
- H01L29/66325—Bipolar junction transistors [BJT] controlled by field-effect, e.g. insulated gate bipolar transistors [IGBT]
- H01L29/66333—Vertical insulated gate bipolar transistors
- H01L29/66348—Vertical insulated gate bipolar transistors with a recessed gate
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66007—Multistep manufacturing processes
- H01L29/66075—Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials
- H01L29/66227—Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials the devices being controllable only by the electric current supplied or the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched, e.g. three-terminal devices
- H01L29/66409—Unipolar field-effect transistors
- H01L29/66477—Unipolar field-effect transistors with an insulated gate, i.e. MISFET
- H01L29/66674—DMOS transistors, i.e. MISFETs with a channel accommodating body or base region adjoining a drain drift region
- H01L29/66712—Vertical DMOS transistors, i.e. VDMOS transistors
- H01L29/66727—Vertical DMOS transistors, i.e. VDMOS transistors with a step of recessing the source electrode
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66007—Multistep manufacturing processes
- H01L29/66075—Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials
- H01L29/66227—Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials the devices being controllable only by the electric current supplied or the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched, e.g. three-terminal devices
- H01L29/66409—Unipolar field-effect transistors
- H01L29/66477—Unipolar field-effect transistors with an insulated gate, i.e. MISFET
- H01L29/66674—DMOS transistors, i.e. MISFETs with a channel accommodating body or base region adjoining a drain drift region
- H01L29/66712—Vertical DMOS transistors, i.e. VDMOS transistors
- H01L29/66734—Vertical DMOS transistors, i.e. VDMOS transistors with a step of recessing the gate electrode, e.g. to form a trench gate electrode
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
- H01L29/70—Bipolar devices
- H01L29/72—Transistor-type devices, i.e. able to continuously respond to applied control signals
- H01L29/739—Transistor-type devices, i.e. able to continuously respond to applied control signals controlled by field-effect, e.g. bipolar static induction transistors [BSIT]
- H01L29/7393—Insulated gate bipolar mode transistors, i.e. IGBT; IGT; COMFET
- H01L29/7395—Vertical transistors, e.g. vertical IGBT
- H01L29/7396—Vertical transistors, e.g. vertical IGBT with a non planar surface, e.g. with a non planar gate or with a trench or recess or pillar in the surface of the emitter, base or collector region for improving current density or short circuiting the emitter and base regions
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
- H01L29/70—Bipolar devices
- H01L29/72—Transistor-type devices, i.e. able to continuously respond to applied control signals
- H01L29/739—Transistor-type devices, i.e. able to continuously respond to applied control signals controlled by field-effect, e.g. bipolar static induction transistors [BSIT]
- H01L29/7393—Insulated gate bipolar mode transistors, i.e. IGBT; IGT; COMFET
- H01L29/7395—Vertical transistors, e.g. vertical IGBT
- H01L29/7396—Vertical transistors, e.g. vertical IGBT with a non planar surface, e.g. with a non planar gate or with a trench or recess or pillar in the surface of the emitter, base or collector region for improving current density or short circuiting the emitter and base regions
- H01L29/7397—Vertical transistors, e.g. vertical IGBT with a non planar surface, e.g. with a non planar gate or with a trench or recess or pillar in the surface of the emitter, base or collector region for improving current density or short circuiting the emitter and base regions and a gate structure lying on a slanted or vertical surface or formed in a groove, e.g. trench gate IGBT
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
- H01L29/76—Unipolar devices, e.g. field effect transistors
- H01L29/772—Field effect transistors
- H01L29/78—Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
- H01L29/7801—DMOS transistors, i.e. MISFETs with a channel accommodating body or base region adjoining a drain drift region
- H01L29/7802—Vertical DMOS transistors, i.e. VDMOS transistors
- H01L29/7813—Vertical DMOS transistors, i.e. VDMOS transistors with trench gate electrode, e.g. UMOS transistors
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Composite Materials (AREA)
- Thin Film Transistor (AREA)
Abstract
Ein Transistorbauelement und ein Verfahren werden beschrieben. Das Transistorbauelement umfasst einen Halbleiterkörper mit einer ersten Oberfläche, einem Innengebiet und einem Randgebiet, einem Driftgebiet eines ersten Dotierungstyps in dem Innengebiet und dem Randgebiet, mehrere Transistorzellen in dem Innengebiet und eine Abschlussstruktur in dem Randgebiet. Die Abschlussstruktur umfasst eine Aussparung, die sich von der ersten Oberfläche in dem Randgebiet in den Halbleiterkörper erstreckt, wenigstens ein floatendes Kompensationsgebiet mit Dotierstoffatomen eines zu dem ersten Dotierungstyp komplementären zweiten Dotierungstyps in dem Driftgebiet benachbart der Aussparung.
Description
- Diese Beschreibung betrifft allgemein ein Halbleiterbauelement, insbesondere ein Leistungshalbleiterbauelement mit einem vertikalen Randabschluss.
- Leistungshalbleiterbauelemente, wie beispielsweise Leistungsdioden, Leistungs-MOSFETs, Leistungs-IGBTs oder Leistungsthyristoren sind dazu ausgelegt, hohen Sperrspannungen standzuhalten. Diese Leistungsbauelemente umfassen einen pn-Übergang, der zwischen einem p-dotierten Halbleitergebiet und einem n-dotierten Halbleitergebiet gebildet ist. Das Bauelement sperrt (ist ausgeschaltet), wenn der pn-Übergang durch Anlegen einer Spannung an den pn-Übergang in Sperrrichtung gepolt wird. In diesem Fall breitet sich ein Verarmungsgebiet oder Raumladungsgebiet in dem p-dotierten Gebiet und in dem n-dotierten Gebiet aus. Üblicherweise ist eines dieser p-dotierten und n-dotierten Gebiete niedriger dotiert als das andere dieser p-dotierten und n-dotierten Gebiete, so dass sich das Verarmungsgebiet hauptsächlich in dem niedriger dotierten Gebiet ausbreitet, welches die an den pn-Übergang angelegte Spannung hauptsächlich übernimmt. Das niedriger dotierte Gebiet, das die Sperrspannung übernimmt, wird in einem MOSFET oder IGBT üblicherweise als Driftgebiet oder in einer Diode oder einem Thyristor als Basisgebiet bezeichnet.
- Die Fähigkeit, eines pn-Übergangs, hohe Spannungen zu übernehmen, wird durch das Lawinendurchbruchphänomen begrenzt. Wenn eine an einen pn-Übergang angelegte Spannung ansteigt, steigt ein elektrisches Feld in den Halbleitergebieten, die den pn-Übergang bilden, an. Das elektrische Feld führt zu einer Beschleunigung von mobilen Ladungsträgern, die in dem Raumladungsgebiet thermisch generiert werden. Ein Lawinendurchbruch tritt auf, wenn aufgrund des elektrischen Feldes die Ladungsträger so beschleunigt werden, dass sie durch Stoßionisation Elektronen-Loch-Paare erzeugen. Ladungsträger, die durch Stoßionisation erzeugt werden, erzeugen neue Ladungsträger, so dass es einen Multiplikationseffekt gibt. Bei Einsetzen eines Lawinendurchbruchs fließt über den pn-Übergang ein erheblicher Strom in Sperrrichtung. Das elektrische Feld, bei dem der Lawinendurchbruch einsetzt, wird als kritisches elektrisches Feld bezeichnet. Der Absolutwert des kritischen elektrischen Feldes ist hauptsächlich abhängig von der Art des Halbleitermaterials, das zur Herstellung des pn-Übergangs verwendet wird, und ist schwach abhängig von der Dotierungskonzentration des niedriger dotierten Halbleitergebiets. Eine Sperrspannungsfestigkeit des Halbleiterbauelements ist die an den pn-Übergang angelegte Spannung, bei der das kritische elektrische Feld in dem Halbleiterbauelement auftritt. Diese Spannung wird häufig als Durchbruchsspannung bezeichnet.
- Die Sperrspannungsfestigkeit ist nicht nur abhängig von der Art des Halbleitermaterials und dessen Dotierung, sondern auch von der speziellen Geometrie des Halbleiterbauelements. Ein Leistungshalbleiterbauelement umfasst einen Halbleiterkörper endlicher Größe, der in lateralen Richtungen des Halbleiterkörpers durch Randoberflächen begrenzt ist. In einem vertikalen Leistungshalbleiterbauelement, welches ein Halbleiterbauelement ist, in dem sich der pn-Übergang hauptsächlich in einer horizontalen Ebene des Halbleiterkörpers erstreckt, erstreckt sich der pn-Übergang üblicherweise nicht bis an die Randoberfläche des Halbleiterkörpers. Stattdessen ist der pn-Übergang in einer lateralen Richtung zu der Randoberfläche des Halbleiterkörpers beabstandet. In diesem Fall hat ein Halbleitergebiet (Randgebiet) des Halbleiterkörpers, das in der lateralen Richtung an den pn-Übergang angrenzt, der an den pn-Übergang angelegten Spannung ebenfalls standzuhalten.
- Das Randgebiet könnte mit einer planaren Randabschlussstruktur realisiert werden. In diesem Fall ist allerdings die Abmessung des Randgebiets in der lateralen Richtung des Halbleiterkörpers üblicherweise wenigstens zwischen dem zweifachen und dem dreifachen der Abmessung (Länge) des Driftgebiets (Basisgebiets) in der vertikalen Richtung. Die Länge des Driftgebiets (Basisgebiets) ist abhängig von der gewünschten Sperrspannungsfestigkeit des Bauelements und kann bis zu einigen 10 µm betragen, so dass ein zugehöriger Randabschluss sehr platzaufwendig wäre.
- Um den Platz zu reduzieren, der notwendig ist, um der Sperrspannung im Randbereich standzuhalten, kann ein vertikaler Randabschluss, der manchmal auch als Mesa-Randabschluss bezeichnet wird, vorgesehen werden. Ein solcher vertikaler Randabschluss umfasst einen Graben in einem Randgebiet des Halbleiterkörpers.
- Die
DE 198 39 970 A1 beschreibt ein vertikales Transistorbauelement mit einem in einem Innengebiet und in einem Randgebiet eines Halbleiterkörpers angeordneten Driftgebiet, mit mehreren Transistorzellen im Innengebiet und mit einer Abschlussstruktur im Randgebiet. Die Abschlussstruktur weist mehrere im Bereich einer Oberfläche des Halbleiterkörpers in dem Driftgebiet angeordnete Schutzringe auf, die komplementär zu dem Driftgebiet dotiert sind und die jeweils an Feldplatten angeschlossen sind, die in einer Isolationsschicht oberhalb der Oberfläche des Halbleiterkörpers angeordnet sind. Einige dieser Schutzringe grenzen an Implantationsgebiete desselben Dotierungstyps wie das Driftgebiet an. - Die
DE 10 2006 047 489 A1 und dieDE 10 2014 119 384 A1 beschreiben jeweils ein vertikales Transistorbauelement, das nach dem Kompensationsprinzip funktioniert und das ein in einem Innengebiet und einem Randgebiet eines Halbleiterkörpers angeordnetes Driftgebiet aufweist. Sowohl im Innengebiet als auch im Randgebiet sind komplementär zu dem Driftgebiet dotierte Kompensationszonen in dem Driftgebiet angeordnet. - Die
DE 10 2009 038 731 A1 beschreibt ein vertikales Transistorbauelement, das nach dem Kompensationsprinzip funktioniert und das sowohl in einem Innengebiet als auch einem Randgebiet eines Halbleiterkörpers ein Driftgebiet und in dem Driftgebiet angeordnete, komplementär zu dem Driftgebiet dotierte Kompensationsgebiete aufweist. Im Bereich einer Oberfläche des Halbleiterkörpers ist im Randgebiet außerdem ein sehr schwach dotiertes oder intrinsisches Halbleitergebiet vorhanden. - Die
DE 10 2011 075 601 A1 beschreibt ein vertikales Halbleiterbauelement mit einem in einem Randgebiet eines Halbleiterkörpers angeordneten Graben mit schräg verlaufenden Seitenwänden. An die Grabenseitenwände grenzt ein Halbleitergebiet eines zu einem Driftgebiet oder Basisgebiet des Halbleiterbauelements komplementären Dotierungstyps an. - Die
US 2012/0122305 A1 - Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, einen verbesserten Randabschluss für Transistorbauelemente, insbesondere Transistorbauelemente, die einen Halbleiterkörper mit einer rechteckförmigen Geometrie aufweisen, zur Verfügung zu stellen. Diese Aufgabe wird durch ein Transistorbauelement nach Anspruch 1 und ein Verfahren nach Anspruch 16 gelöst.
- Ein Beispiel betrifft ein Transistorbauelement. Das Transistorbauelement umfasst einen Halbleiterkörper mit einer ersten Oberfläche, einem Innengebiet und einem Randgebiet, einem Driftgebiet eines ersten Dotierungstyps in dem Innengebiet und dem Randgebiet, mehrere Transistorzellen in dem Innengebiet und eine Abschlussstruktur in dem Randgebiet. Die Abschlussstruktur umfasst eine Aussparung, die sich von der ersten Oberfläche im Randgebiet in den Halbleiterkörper erstreckt, wenigstens ein floatendes Kompensationsgebiet mit Dotierstoffatomen eines zu dem ersten Dotierungstyp komplementären zweiten Dotierungstyps in dem Driftgebiet benachbart zu der Aussparung.
- Ein weiteres Beispiel betrifft ein Verfahren. Das Verfahren umfasst das Herstellen eines Driftgebiets eines ersten Dotierungstyps in einem Innengebiet und einem Randgebiet eines Halbleiterkörpers, das Herstellen mehrerer Transistorzellen in dem Innengebiet und das Herstellen einer Abschlussstruktur in dem Randgebiet. Das Herstellen der Abschlussstruktur umfasst das Herstellen einer Aussparung, die sich in dem Randgebiet von der ersten Oberfläche im Randgebiet in den Halbleiterkörper erstreckt, das Herstellen wenigstens eines floatenden Kompensationsgebiets, das Dotierstoffatome eines zu dem ersten Dotierungstyp komplementären zweiten Dotierungstyps aufweist, in dem Driftgebiet benachbart zu der Aussparung.
- Beispiele sind nachfolgend anhand von Zeichnungen erläutert. Die Zeichnungen dienen zum Veranschaulichen bestimmter Prinzipien, so dass nur solche Aspekte, die zum Verständnis dieser Prinzipien notwendig sind, dargestellt sind. Die Zeichnungen sind nicht maßstabsgerecht. In den Zeichnungen bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche Merkmale.
-
1 zeigt eine vertikale Schnittansicht eines Transistorbauelements mit mehreren Transistorzellen in einem Innengebiet eines Halbleiterkörpers und eine Abschlussstruktur in einem Randgebiet des Halbleiterkörpers; -
2 zeigt eine Modifikation des in1 gezeigten Transistorbauelements; -
3 zeigt eine weitere Modifikation des in1 gezeigten Transistorbauelements; -
4 zeigt eine horizontale Schnittansicht des Transistorbauelements gemäß einem Beispiel; -
5 zeigt eine horizontale Schnittansicht des Transistorbauelements gemäß einem weiteren Beispiel; -
6A und6B veranschaulichen Dotierungsprofile; -
7 zeigt eine horizontale Schnittansicht des Transistorbauelements gemäß noch einem weiteren Beispiel; -
8 zeigt detailliertere vertikale Schnittansicht einer Transistorzelle gemäß einem Beispiel; -
9 zeigt eine detailliertere vertikale Schnittansicht einer Transistorzelle gemäß einem weiteren Beispiel; -
10A und10B zeigen horizontale Schnittansichten mehrerer Transistorzellen gemäß verschiedener Beispiele; -
11 zeigt einen Abschnitt der Abschlussstruktur gemäß einem weiteren Beispiel; und -
12A bis12C veranschaulichen ein Beispiel eines Verfahrens zum Herstellen eines floatenden Kompensationsgebiets in der Grabenabschlussstruktur. - In der folgenden detaillierten Beschreibung wird auf die beigefügten Zeichnungen bezuggenommen. Die Zeichnungen bilden einen Teil der Beschreibung und zeigen zur Veranschaulichung Beispiele, wie die Erfindung verwendet und realisiert werden kann. Selbstverständlich können die Merkmale der verschiedenen hierin beschriebenen Beispiele miteinander kombiniert werden, sofern nicht explizit etwas anderes angegeben ist.
-
1 veranschaulicht eine vertikale Schnittansicht eines Transistorbauelements gemäß einem Beispiel. Das Transistorbauelement umfasst einen Halbleiterkörper100 mit einer ersten Oberfläche101 , einem Innengebiet104 und einem Randgebiet105 . Das Randgebiet105 grenzt an das Innengebiet104 in einer lateralen Richtung des Halbleiterkörpers100 an, wobei die laterale Richtung eine Richtung parallel zu der ersten Oberfläche101 ist. - Gemäß einem Beispiel umgibt das Randgebiet
105 das Innengebiet104 in lateralen Richtungen des Halbleiterkörpers. Dies ist in den4 und5 veranschaulicht, die jeweils eine horizontale Schnittansicht des Halbleiterkörpers100 zeigen. Gemäß einem in4 gezeigten Beispiel grenzt das Randgebiet105 an die Randoberfläche103 des Halbleiterkörpers100 an, wobei die Randoberfläche den Halbleiterkörper100 in lateralen Richtungen begrenzt. Gemäß einem in5 gezeigten Beispiel umgibt das Randgebiet105 das Innengebiet104 , grenzt aber nicht an die Randoberfläche an. In diesem Beispiel können weitere Halbleiterbauelemente in dem Halbleiterkörper100 zwischen dem Randgebiet105 und der Randoberfläche103 integriert sein. In jedem Fall bildet allerdings das Randgebiet105 den Rand des in dem Halbleiterkörper100 integrierten Transistorbauelements. - Bezugnehmend auf
1 umfasst das Transistorbauelement ein Driftgebiet11 eines ersten Dotierungstyps in dem Innengebiet104 und dem Randgebiet105 , mehrere Transistorzellen10 in dem Innengebiet104 und eine Abschlussstruktur in dem Randgebiet105 . Die Transistorzellen10 umfassen jeweils ein Sourcegebiet13 , ein Bodygebiet12 , das zwischen dem Sourcegebiet13 und dem Driftgebiet11 angeordnet ist, und eine Gateelektrode21 . Die Gateelektrode21 ist benachbart zu dem Bodygebiet12 und durch ein Gatedielektrikum dielektrisch gegenüber dem Bodygebiet12 isoliert. Lediglich zur Veranschaulichung sind die Gateelektroden21 der einzelnen Transistorzellen in Gräben angeordnet, die sich von der ersten Oberfläche101 in den Halbleiterkörper100 erstrecken. Gemäß einem weiteren Beispiel (nicht dargestellt) sind die Gateelektroden21 planare Elektroden, die auf der ersten Oberfläche101 des Halbleiterkörpers100 angeordnet sind. Die Gateelektroden21 sind elektrisch an einen GateknotenG angeschlossen, wobei elektrische Verbindungen zwischen den Gateelektroden21 und dem GateknotenG in1 nur schematisch dargestellt sind. Außerdem sind die Sourcegebiete13 und die Bodygebiete12 der einzelnen Transistorzellen elektrisch an einen SourceknotenS angeschlossen, wobei Verbindungen zwischen den Sourcegebieten13 und den Bodygebieten12 und dem SourceknotenS in1 nur schematisch dargestellt sind. - Bezugnehmend auf
1 umfasst das Transistorbauelement außerdem ein Draingebiet14 . Das Draingebiet14 ist in einer vertikalen Richtung des Halbleiterkörpers100 zu den Bodygebieten12 beabstandet. Die „vertikale Richtung“ ist eine Richtung senkrecht zu der ersten Oberfläche101 . Das Draingebiet14 kann an eine der ersten Oberfläche101 des Halbleiterkörpers100 gegenüberliegende zweite Oberfläche102 angrenzen. Das Driftgebiet11 ist zwischen den Bodygebieten12 der einzelnen Transistorzellen10 und dem Draingebiet14 angeordnet. Gemäß einem Beispiel grenzt das Draingebiet14 an das Driftgebiet11 an. Gemäß einem weiteren Beispiel ist ein Feldstoppgebiet15 , das vom selben Dotierungstyp wie das Driftgebiet11 , jedoch höher dotiert ist als das Driftgebiet11 , zwischen dem Driftgebiet11 und dem Draingebiet14 angeordnet. Ein solches Feldstoppgebiet15 ist in1 in gestrichelten Linien dargestellt. - Das Transistorbauelement kann als n-leitendes Transistorbauelement oder als p-leitendes Transistorbauelement realisiert sein. In einem n-leitenden Transistorbauelement sind das Driftgebiet
11 und die Sourcegebiete13 n-dotiert, während das Bodygebiet12 p-dotiert ist. In einem p-leitenden Transistorbauelement sind die Dotierungstypen der einzelnen Bauelementgebiete komplementär zu den Dotierungstypen der Bauelementgebiete in einem n-leitenden Transistorbauelement. Das Transistorbauelement kann als Anreicherungsbauelement (sebstsperrendes Bauelement) oder als Verarmungsbauelement (selbstleitendes Bauelement) realisiert sein. In einem Anreicherungsbauelement grenzt das Bodygebiet12 , das einen Dotierungstyp komplementär zu dem Dotierungstyp der Sourcegebiete13 und des Driftgebiets11 hat, an das Gatedielektrikum22 an. In einem Verarmungsbauelement gibt es ein Kanalgebiet desselben Dotierungstyps wie das Driftgebiet11 und das Sourcegebiet13 entlang des Gatedielektrikums22 zwischen dem Sourcegebiet13 und dem Driftgebiet11 . In jedem Fall dient die Gateelektrode21 dazu, einen leitenden Kanal um das Gatedielektrikum22 zwischen dem Sourcegebiet13 und dem Driftgebiet11 zu steuern. Das Transistorbauelement ist in einem Ein-Zustand, wenn ein leitender Kanal entlang des Gatedielektrikums22 vorhanden ist, und in einem Aus-Zustand, wenn kein solcher leitender Kanal vorhanden ist. Ein Anreicherungsbauelement ist im Ein-Zustand, wenn die Gateelektrode21 so angesteuert wird, dass ein Inversionskanal in dem Bodygebiet12 entlang des Gatedielektrikums22 vorhanden ist, und im Aus-Zustand, wenn der Inversionskanal unterbrochen ist. Ein Verarmungsbauelement ist im Aus-Zustand, wenn die Gateelektrode21 so angesteuert wird, dass das Kanalgebiet entlang des Gatedielektrikums21 verarmt ist, und ein Verarmungsbauelement ist im Ein-Zustand, wenn das Kanalgebiet nicht verarmt ist. - Außerdem kann das Transistorbauelement als MOSFET oder als IGBT realisiert sein. In einem MOSFET hat das Draingebiet
14 denselben Dotierungstyp wie das Driftgebiet11 , und in einem IGBT hat das Draingebiet14 (das auch als Kollektorgebiet bezeichnet werden kann) einen Dotierungstyp komplementär zu dem Dotierungstyp des Driftgebiets11 . - Eine Dotierungskonzentration des Draingebiets
14 ist beispielsweise zwischen 1E19 cm-3 und 1E22 cm-3, eine Dotierungskonzentration des Driftgebiets11 ist beispielsweise zwischen 1E13 cm-3 und 1E17 cm-3, insbesondere zwischen 1E14 cm-3 und 1E16 cm-3, eine Dotierungskonzentration des Bodygebiets12 ist beispielsweise zwischen 1E15 cm-3 und 1E18 cm-3, und die Dotierungskonzentration des Sourcegebiets13 ist beispielsweise zwischen 1E19 cm-3 und 1E21 cm-3. - Bezugnehmend auf
1 umfasst die Abschlussstruktur, die in dem Randgebiet105 des Halbleiterkörpers100 angeordnet ist, eine Aussparung106 , die sich von der ersten Oberfläche101 in den Halbleiterkörper100 erstreckt. Diese Aussparung kann sich in einer lateralen Richtung des Halbleiterkörpers100 an die Randoberfläche103 erstrecken. Letzteres gilt insbesondere dann, wenn sich, wie in4 gezeigt, das Randgebiet105 an die Randoberfläche103 anschließt. Das heißt, bei einem Beispiel, bei dem das Randgebiet105 an die Randoberfläche103 angrenzt, kann sich die Aussparung106 bis an die Randoberfläche103 erstrecken. Außerdem kann in einer horizontalen Ebene des Halbleiterkörpers100 die Aussparung106 ringförmig sein und das Zellengebiet des Transistorbauelements umgeben. Das „Zellengebiet“ ist das Gebiet, dass die mehreren Transistorzellen umfasst. - Gemäß einem in
2 gezeigten Beispiel ist eine Feldelektrode31 , die durch ein Feldelektrodendielektrikum32 dielektrisch gegenüber dem Halbleiterkörper100 isoliert ist, in der Aussparung angeordnet. Gemäß einem Beispiel ist die Feldelektrode31 elektrisch an den Sourceknoten angeschlossen. Gemäß einem weiteren Beispiel ist die Feldelektrode31 elektrisch an dem GateknotenG angeschlossen. Gemäß noch einem weiteren Beispiel ist die Feldelektrode31 floatend, das heißt, nicht an irgendeinen von den GateknotenG , den SourceknotenS und dem DrainknotenD angeschlossen. Gemäß einem weiteren Beispiel, das in3 gezeigt ist, wird die Feldelektrode31 weggelassen und die Aussparung ist wenigstens teilweise mit dem Dielektrikum32 gefüllt. Bei dem in3 gezeigten Beispiel ist die Aussparung106 vollständig mit dem Dielektrikum32 gefüllt. Dies ist jedoch nur ein Beispiel. Gemäß einem weiteren (nicht gezeigten) Beispiel überdeckt das Dielektrikum den Halbleiterkörper100 in der Aussparung, füllt die Aussparung106 aber nicht vollständig. - Bezugnehmend auf die
1 bis3 umfasst die Randabschlussstruktur in jedem Fall außerdem ein floatendes Kompensationsgebiet40 eines zweiten Dotierungstyps, der komplementär zu dem ersten Dotierungstyp ist. Das floatende Kompensationsgebiet40 ist in dem Driftgebiet11 im Randgebiet105 angeordnet. In der vertikalen Richtung des Halbleiterkörpers100 ist das floatende Kompensationsgebiet40 betrachtet von der ersten Oberfläche101 unterhalb der Aussparung106 angeordnet. - Gemäß einem Beispiel (das in den
1 bis3 gezeigt ist) ist das floatende Kompensationsgebiet40 in der vertikalen Richtung des Halbleiterkörpers100 von einem Boden der Aussparung106 beabstandet, so dass bei den in den2 und3 gezeigten Beispielen das floatende Kompensationsgebiet40 von dem (Feldelektroden-)Dielektrikum beabstandet ist. Gemäß einem weiteren (nicht gezeigten) Beispiel grenzt das floatende Kompensationsgebiet40 an den Boden der Aussparung106 an, so dass bei den in den2 und3 gezeigten Beispielen das floatende Kompensationsgebiet40 an das (Feldelektroden-)Dielektrikum32 angrenzt. Das floatende Kompensationsgebiet40 ist jedoch von den Bodygebieten12 der einzelnen Transistorzellen beabstandet und ist nicht an diese Bodygebiete12 über ein Halbleitergebiet des zweiten Dotierungstyp angeschlossen, so dass das Kompensationsgebiet40 nicht an den SourceknotenS angeschlossen ist. Außerdem ist das floatende Kompensationsgebiet40 weder an den GateknotenG noch an den DrainknotenD angeschlossen. - Das Driftgebiet
11 hat eine erste Längel1 in der vertikalen Richtung des Halbleiterkörpers100 . Die erste Längel1 ist der Abstand zwischen den Bodygebieten12 und dem Draingebiet14 oder zwischen den Bodygebieten12 und dem Feldstoppgebiet15 , wenn ein Feldstoppgebiet15 vorhanden ist. Das floatende Kompensationsgebiet40 hat eine zweite Längel2 in der vertikalen Richtung des Halbleiterkörpers100 . Gemäß einem Beispiel ist ein Längenverhältnisl2 /l1 zwischen der zweiten Längel2 und der ersten Länge l1 zwischen 0,4 und 1, insbesondere zwischen 0,5 und 0,9. - Das floatende Kompensationsgebiet
40 umfasst Dotierstoffe (Dotieratome) eines zweiten Dotierungstyps, der komplementär ist zu einem Dotierungstyp des Driftgebiets11 . Wenn beispielsweise das Transistorbauelement ein n-leitendes Transistorbauelement ist, sind die Dotierstoffe des zweiten Dotierungstyps p-Dotierstoffe. p-Dotierstoffe sind beispielsweise Aluminium-(Al)-Atome oder Bor-(B)-Atome. Zusätzlich zu diesen Dotierstoffen des zweiten Typs kann das floatende Kompensationsgebiet40 Dotierstoffe des ersten Typs umfassen. In einem n-leitenden Transistorbauelement sind die Dotierstoffe des ersten Typs beispielsweise n-Dotierstoffe. n-Dotierstoffe sind beispielsweise Phosphor-(p)-Atome. Gemäß einem Beispiel entspricht ein Dotierprofil der Dotierstoffe des ersten Typs in dem floatenden Kompensationsgebiet40 einem Dotierprofil des ersten Typs in angrenzenden Gebieten des Driftgebiets11 . Dies ist in den6A und6B veranschaulicht.6A zeigt das Dotierprofil des Driftgebiets11 und des Draingebiets14 (lediglich zur Veranschaulichung sei angenommen, dass kein Feldstoppgebiet15 vorhanden ist) entlang einer LinieI , die sich in der vertikalen Richtung z beginnend bei der vertikalen Positionz0 des Halbleiterkörpers100 erstreckt. Die vertikale Positionz0 ist die Position einer Grenzfläche zwischen dem Feldelektrodendielektrikum32 und dem Driftgebiet11 . Die LinieI ist benachbart zu dem floatenden Kompensationsgebiet40 . In6A bezeichnetN11 die Dotierungskonzentration des Driftgebiets11 entlang einer LinieI , und zeigt damit das Dotierprofil des Driftgebiets11 entlang der LinieI . Lediglich zur Veranschaulichung hat das Driftgebiet11 bei dem in6A gezeigten Beispiel ein im Wesentlichen homogenes Dotierprofil, das heißt, die DotierungskonzentrationN11 ist im Wesentlichen konstant. Gemäß einem weiteren (nicht gezeigten) Beispiel kann die DotierungskonzentrationN11 des Driftgebiets11 in Richtung des Draingebiets14 zunehmen oder abnehmen. -
6B zeigt das Dotierprofil entlang einer LinieII , die sich in der vertikalen Richtung z erstreckt und die durch das floatende Kompensationsgebiet40 geht. In6B bezeichnetN11 die Dotierungskonzentration oder das Dotierungsprofil von Dotierstoffatomen des ersten Typs, die aus der Dotierung des Driftgebiets11 resultieren. Zusätzlich zu diesen Dotierstoffen des ersten Typs umfasst das Kompensationsgebiet40 Dotierstoffe des zweiten Typs. Die Dotierungskonzentration oder das Dotierungsprofil dieser Dotierstoffe des zweiten Typs ist in6B mitN40 bezeichnet und in gestrichelten Linien dargestellt. Lediglich zur Veranschaulichung ist die Dotierungskonzentration der Dotierstoffe des zweiten Typs in dem Kompensationsgebiet40 bei dem in6B gezeigten Beispiel so gezeichnet, dass sie im Wesentlichen konstant ist. Die effektive Dotierungskonzentration des Kompensationsgebiets40 ist abhängig davon, welche von den Dotierstoffen des ersten Typs und den Dotierstoffen des zweiten Typs in dem Kompensationsgebiet40 überwiegen. Das heißt, das Kompensationsgebiet40 ist effektiv ein Gebiet des zweiten Dotierungstyps wenn die DotierungskonzentrationN40 des zweiten Typs höher ist als die DotierungskonzentrationN11 des ersten Typs, und das Kompensationsgebiet ist effektiv ein Gebiet des ersten Dotierungstyps, wenn die DotierungskonzentrationN40 des zweiten Typs niedriger ist als die DotierungskonzentrationN11 des ersten Typs. - Das Driftgebiet
11 hat eine DotierungsdosisD11 , wobei die Dotierungsdosis D11 das Integral der DotierungskonzentrationN11 entlang einer Linie in der vertikalen Richtung z zwischen den vertikalen Positionenz0 undz3 , das heißt zwischen dem Feldelektrodendielektrikum32 und dem Draingebiet14 ist. Das heißt, die DotierungsdosisD11 ist gegeben durch: - Eine Dotierungsdosis der Dotierstoffatome des zweiten Typs in dem Kompensationsgebiet
40 ist gegeben durch das Integral in der vertikalen Richtung z zwischen den Positionen z1 und z2, wobei diese Positionenz1 undz2 die vertikalen Positionen der Grenzflächen zwischen den Kompensationsgebieten40 und dem Driftgebiet11 sind. Das heißt, diese Positionen definieren ein oberes Ende und ein unteres Ende des Kompensationsgebiets40 . Damit ist die DotierungsdosisD40 des zweiten Typs gegeben durch: - Nachfolgend wird
D11 als erste Dotierungsdosis bezeichnet undD40 wird als zweite Dotierungsdosis bezeichnet. Außerdem wird ein VerhältnisD40 /D11 zwischen der zweiten DotierungsdosisD40 und der ersten DotierungsdosisD11 als Dosisverhältnis bezeichnet. Gemäß einem Beispiel werden das Driftgebiet11 und das floatende Kompensationsgebiet40 so hergestellt, dass das DosisverhältnisD40 /D11 zwischen 0,5 und 4, insbesondere zwischen 0,7 und 2,5 ist. Gemäß einem Beispiel ist die zweite DotierungsdosisD40 ausgewählt zwischen 1E11 cm-2 und 1E13 cm-2. Wie oben erläutert kann das Kompensationsgebiet40 Dotierstoffe des ersten Typs umfassen. Wenn beispielsweise ein Dotierungsprofil der Dotierstoffe des ersten Typs in dem Kompensationsgebiet40 gleich einem Dotierungsprofil der Dotierstoffe des ersten Typs in dem Driftgebiet ist, ist eine Dotierungsdosis der Dotierstoffe des ersten Typs in dem Kompensationsgebiet gegeben durch:N11 des ersten Typs zwischen dem oberen Ende (Positionz1 ) und dem unteren Ende (Positionz2 ) des Kompensationsgebiets40 ist. - Abhängig von dem Dosisverhältnis
D40 /D11 kann das Kompensationsgebiet40 eine effektive Dotierungskonzentration des zweiten Typs oder eine effektive Dotierungskonzentration des ersten Dotierungstyps haben. Das Kompensationsgebiet hat eine effektive Dotierungskonzentration des zweiten Typs, wenn die Gesamtzahl der Dotierstoffe des zweiten Typs in dem Kompensationsgebiet40 die Gesamtzahl der Dotierstoffe des ersten Typs in dem Kompensationsgebiet40 überwiegt, und eine effektive Dotierungskonzentration des ersten Typs, wenn die Gesamtzahl der Dotierstoffe des ersten Typs in dem Kompensationsgebiet40 die Gesamtzahl der Dotierstoffe des zweiten Typs in dem Kompensationsgebiet40 überwiegt. In jedem Fall ist das Kompensationsgebiet40 das Gebiet in dem Driftgebiet, das Dotierstoffe des zweiten Typs umfasst. Die Gesamtzahl der Dotierstoffe des zweiten Typs in dem Kompensationsgebiet40 ist durch die zweite DotierungsdosisD40 gegeben, und die Gesamtzahl der Dotierstoffatome des ersten Typs in dem Kompensationsgebiet40 ist gemäß Gleichung (3) durchD11' gegeben. - Das Transistorbauelement umfasst wenigstens ein floatendes Kompensationsgebiet
40 des zuvor erläuterten Typs. Gemäß einem Beispiel umfasst das Transistorbauelement - wie schematisch in den2 und3 dargestellt ist - nur ein floatendes Kompensationsgebiet40 , wobei dieses floatende Kompensationsgebiet40 in einer horizontalen Schnittebene des Halbleiterkörpers100 ringförmig ist und das Driftgebiet11 in dem Innengebiet11 umgibt. Gemäß einem weiteren, in7 gezeigten Beispiel umfasst das Transistorbauelement mehrere floatende Kompensationsgebiete40 , wobei die mehreren floatenden Kompensationsgebiete40 einen Ring um das Driftgebiet11 in dem Innengebiet104 bilden. - Das Transistorbauelement mit den mehreren Transistorzellen und der Abschlussstruktur mit dem wenigstens einen floatenden Kompensationsgebiet
40 kann wie ein herkömmliches Transistorbauelement betrieben werden. Wenn das Transistorbauelement im Ein-Zustand ist und die Spannung zwischen dem DrainknotenD und dem SourceknotenS angelegt wird, kann ein Strom zwischen dem DrainknotenD und dem SourceknotenS fließen. Wenn das Transistorbauelement im Aus-Zustand ist und eine Spannung zwischen dem DrainknotenD und dem Sourceknoten S so angelegt wird, dass ein pn-Übergang zwischen dem Driftgebiet11 und den Bodygebieten12 in Sperrrichtung gepolt ist, breitet sich ein Raumladungsgebiet (Verarmungsgebiet) in dem Driftgebiet11 aus, wobei sich dieses Verarmungsgebiet in Richtung des Draingebiets14 ausbreitet, wenn die Spannung, die den pn-Übergang in Sperrrichtung polt, zunimmt. Dieses Verarmungsgebiet ist mit einem elektrischen Feld verbunden, wobei ein Lawinendurchbruch auftritt, wenn die Feldstärke des elektrischen Feldes einen kritischen Wert (der häufig als kritisches elektrisches Feld bezeichnet wird) erreicht. Das sich in dem Driftgebiet11 ausbreitende Verarmungsgebiet11 ist mit der Ionisation von Dotierstoffatomen in dem Driftgebiet11 und der Ionisation von Dotierstoffatomen in dem Bodygebiet12 verbunden. Die ionisierten Dotierstoffatome haben eine positive Ladung, wenn das jeweilige Halbleitergebiet n-dotiert ist, und eine negative Ladung, wenn das jeweilige Halbleitergebiet p-dotiert ist. Das heißt, in dem Driftgebiet11 sind positive Dotierstoffladungen enthalten und in dem Bodygebiet12 sind negative Dotierstoffladungen enthalten, wenn das Driftgebiet11 n-dotiert ist und das Bodygebiet12 p-dotiert ist. - Jedes ionisierte Dotierstoffatom in dem Driftgebiet
11 hat eine Gegenladung eines entgegengesetzten Typs. Bei dem Transistorbauelement gemäß einem der1 bis3 wird diese Gegenladung im Innengebiet104 durch ionisierte Dotierstoffatome in dem Bodygebiet12 bereitgestellt. Im Randgebiet105 , wenn das Verarmungsgebiet das Kompensationsgebiet40 erreicht, werden Dotierstoffe des zweiten Typs in dem Kompensationsgebiet40 ionisiert und bilden eine Gegenladung zu ionisierten Dotierstoffatomen in dem Driftgebiet11 . Aufgrund des floatenden Kompensationsgebiets40 ist die Sperrspannungsfestigkeit des Transistorbauelements in der Abschlussstruktur in dem Randgebiet105 höher als im Innengebiet104 . Damit tritt ein Lawinendurchbruch zuerst in dem Innengebiet104 auf, welches üblicherweise eine viel größere Fläche als das Randgebiet105 hat. Das Ionisieren der Dotierstoffatome des zweiten Typs in dem Kompensationsgebiet40 , wenn das Transistorbauelement ausschaltet, ist gleichbedeutend mit einem Laden des Kompensationsgebiets40 . Das Kompensationsgebiet40 wird entladen, wenn das Transistorbauelement wieder einschaltet, wobei ein solches Entladen durch unvermeidliche Leckströme erreicht wird. -
8 zeigt ein Beispiel, wie die Bodygebiete12 und die Sourcegebiete13 der einzelnen Transistorzellen10 an den Sourceknoten angeschlossen werden können. Bei diesem Beispiel ist eine Sourceelektrode41 , die an den SourceknotenS angeschlossen ist oder den SourceknotenS bildet, auf der ersten Oberfläche101 angeordnet und hat einen Stöpselabschnitt, der sich durch das Sourcegebiet13 in das Bodygebiet12 erstreckt, so dass sowohl das Sourcegebiet13 als auch das Bodygebiet12 elektrisch an die Sourceelektrode41 angeschlossen sind. Optional umfasst das Bodygebiet12 ein Kontaktgebiet16 desselben Dotierungstyps wie das Bodygebiet12 , das jedoch niedriger dotiert ist. Dieses Kontaktgebiet16 bildet einen Ohm'schen Kontakt zwischen dem Bodygebiet12 und der Sourceelektrode41 . - Gemäß einem weiteren Beispiel, das in
9 gezeigt ist, ist die Sourceelektrode41 nur auf der ersten Oberfläche101 des Halbleiterkörpers angeordnet. Bei diesem Beispiel erstreckt sich ein Abschnitt des Bodygebiets12 zu der ersten Oberfläche101 , so dass sowohl das Bodygebiet12 als auch das Sourcegebiet13 im Bereich der Oberfläche101 an die Sourceelektrode41 angeschlossen sind. Optional hat das Bodygebiet12 in dem Abschnitt, der sich zu der ersten Oberfläche101 erstreckt, ein Kontaktgebiet desselben Dotierungstyps wie das Bodygebiet12 , das jedoch höher dotiert ist als andere Abschnitte des Bodygebiets12 . Dieses Kontaktgebiet16 bildet einen Ohm'schen Kontakt zwischen der Sourceelektrode41 und dem Bodygebiet12. - Die
10A und10B zeigen verschiedene Beispiele, wie die Transistorzellen10 realisiert werden können, das heißt, wie die Gateelektroden21 und die Bodygebiete12 realisiert werden können. Es sei erwähnt, dass die10A und10B zwei von vielen möglichen Beispielen zeigen, so dass das Transistorbauelement nicht darauf beschränkt ist, mit einer dieser in den10A und10B gezeigten Transistorzellen realisiert zu werden. - Bei dem in
10A gezeigten Beispiel sind die Transistorzellen10 langgestreckte Transistorzellen. Bei diesem Beispiel sind die Gateelektroden21 in einer lateralen Richtung des Halbleiterkörpers100 langgestreckt. Entsprechend sind die Bodygebiete12 in dieser lateralen Richtung des Halbleiterkörpers100 langgestreckt, wobei jedes Bodygebiet zwischen zwei Gateelektroden21 angeordnet ist. Bei diesem Beispiel teilen sich zwei benachbarte Transistorzellen eine Gateelektrode und zwei benachbarte Transistorzellen teilen sich ein Bodygebiet12 . Das heißt, die Gateelektroden von zwei benachbarten Transistorzellen sind durch eine Elektrode gebildet und die Bodygebiete von zwei benachbarten Transistorzellen sind durch ein dotiertes Halbleitergebiet gebildet. - Bei dem in
10 B gezeigten Beispiel gibt es nur eine Elektrode, die die Gateelektrode21 der einzelnen Transistorzellen bildet. Diese Elektrode hat eine Gitterform, wobei lediglich zur Veranschaulichung bei dem in10B gezeigten Beispiel Öffnungen des Gitters eine hexagonale Form haben. Allerding können andere Arten von Öffnungen, wie beispielsweise rechteckförmige, kreisförmige oder eine beliebige andere Art von polygonalen Öffnungen ebenso realisiert werden. -
11 zeigt ein Beispiel des Feldelektrodendielektrikums32 . Bei diesem Beispiel hat das Feldelektrodendielektrikum32 einen ersten Abschnitt321 mit einer ersten Dicke und einen zweiten Abschnitt322 mit einer zweiten Dicke. Der erste Abschnitt grenzt an das Sourcegebiet13 und das Bodygebiet12 der äußersten Transistorzelle an. Die „äußerste Transistorzelle“ ist die Transistorzelle, die neben der Feldelektrode31 angeordnet ist. Der zweite Abschnitt322 des Feldelektrodendielektrikums ist dicker als der erste Abschnitt321 und grenzt an das Driftgebiet11 an. Gemäß einem Beispiel ist eine Dicke des ersten Abschnitts311 zwischen dem 0,8-fachen und dem 2-fachen der Dicke des Gatedielektrikums22 . Gemäß einem Beispiel ist die Dicke des Gatedielektrikums22 ausgewählt aus zwischen 20 Nanometern (nm) und 50 Nanometern, insbesondere zwischen 30 Nanometern und 40 Nanometern. Gemäß einem Beispiel ist eine Dicke des zweiten Abschnitts322 wenigstens das 5-fache oder wenigstens das 10-fache der Dicke des ersten Abschnitts321 . - Die
12A bis12C veranschaulichen ein Beispiel eines Verfahrens zum Herstellen des floatenden Kompensationsgebiets40 . Die12A bis12C zeigen jeweils eine vertikale Querschnittsansicht des Halbleiterkörpers100 in dem Randgebiet105 während oder nach einzelnen Prozessierungsschritten. Bezugnehmend auf12A umfasst das Verfahren das Herstellen der Aussparung112 in dem Randgebiet105 . Die Herstellung der Aussparung112 kann einen Ätzprozess unter Verwendung einer Ätzmaske201 umfassen. Gemäß einem Beispiel werden die Aussparung112 und Gräben111 , die in dem fertigen Transistorbauelement die Gateelektroden21 und die Gatedielektrika22 aufnehmen, durch denselben Ätzprozess hergestellt. - Bezugnehmend auf
12B umfasst das Verfahren außerdem das Implantieren von Dotierstoffatomen des zweiten Dotierungstyps in das Driftgebiet11 in ein Gebiet unterhalb der Aussparung112 . Dieser Implantationsprozess verwendet eine Implantationsmaske202 , wobei die Implantationsmaske202 so gebildet ist, dass sie nur solche Abschnitte am Boden der Aussparung112 freilässt, in welche die Dotierstoffatome implantiert werden sollen. - Der Implantationsprozess kann eine Implantation bei einer Implantationsenergie umfassen oder kann zwei oder mehr Implantationen bei unterschiedlichen Implantationsenergien umfassen. In
12B bezeichnet40' solche Gebiete, in welche Dotierstoffatome implantiert werden. Es gibt ein Gebiet40' , wenn nur eine Implantation vorhanden ist, und es gibt zwei oder mehr dieser Gebiete40' , wenn zwei oder mehr Implantationsprozesse bei unterschiedlichen Energien vorhanden sind. - Bezugnehmend auf
12C umfasst das Herstellen des Kompensationsgebiets40 außerdem einen Ausheilprozess. In diesem Ausheilprozess diffundieren die implantierten Dotierstoffatome in dem Driftgebiet11 und werden aktiviert. Dieser Ausheilprozess kann ein dedizierter Ausheilprozess sein, der nur dazu verwendet wird, die Dotierstoffatome des Kompensationsgebiets40 zu diffundieren und aktivieren. Gemäß einem weiteren Beispiel findet dieses Ausheilen statt nachdem Dotierstoffatome zum Herstellen der Source- und Bodygebiete implantiert wurden, so dass in diesem Ausheilprozess nicht nur die Dotierstoffatome des Kompensationsgebiets40 aktiviert werden, sondern auch die Dotierstoffatome, die die Source- und Bodygebiete13 ,12 des Transistorbauelements bilden.
Claims (25)
- Transistorbauelement, das aufweist: einen Halbleiterkörper (100) mit einer ersten Oberfläche (101), einem Innengebiet (104) und einem Randgebiet (105); ein Driftgebiet (11) eines ersten Dotierungstyps in dem Innengebiet (104) und dem Randgebiet (105); mehrere Transistorzellen (10) in dem Innengebiet (104); und eine Abschlussstruktur in dem Randgebiet (105), wobei die Abschlussstruktur aufweist: eine Aussparung (106), die sich in dem Randgebiet (105) von der ersten Oberfläche (101) in den Halbleiterkörper (100) erstreckt, wenigstens ein floatendes Kompensationsgebiet (40), das Dotierstoffatome eines zu dem ersten Dotierungstyp komplementären zweiten Dotierungstyps aufweist und das in dem Driftgebiet (11) benachbart zu der Aussparung (106) angeordnet ist.
- Transistorbauelement nach
Anspruch 1 , das weiterhin aufweist: eine Feldelektrode (31), die in der Aussparung (106) angeordnet ist und durch ein Feldelektrodendielektrikum (32) dielektrisch gegenüber dem Halbleiterkörper (100) isoliert ist. - Transistorbauelement nach
Anspruch 1 , das weiterhin aufweist: ein Dielektrikum (32), das die Aussparung (106) füllt. - Transistorbauelement nach einem beliebigen der vorangehenden Ansprüche, bei dem das Driftgebiet (11) eine erste Dotierungsdosis von Dotierstoffatomen eines ersten Typs und das floatende Kompensationsgebiet (40) eine zweite Dotierungsdosis von Dotierstoffatomen eines zweiten Typs aufweist, und bei dem ein Dosisverhältnis zwischen der zweiten Dotierungsdosis und der ersten Dotierungsdosis zwischen 0,5 und 4 ist.
- Transistorbauelement nach
Anspruch 4 , bei dem das Dosisverhältnis zwischen 0,7 und 2,5 ist. - Transistorbauelement nach
Anspruch 4 oder5 , bei dem die zweite Dotierungsdosis ausgewählt ist aus zwischen 1E11 cm-2 und 1E13 cm-2. - Transistorbauelement nach einem beliebigen der vorangehenden Ansprüche, bei dem das Driftgebiet (11) in einer vertikalen Richtung des Halbleiterkörpers (100) benachbart zu der Aussparung (106) eine erste Länge (l1) hat, bei dem das floatende Kompensationsgebiet (40) in der vertikalen Richtung des Halbleiterkörpers (100) eine zweite Länge (l2) hat und bei dem ein Längenverhältnis zwischen der zweiten Länge (l2) und der ersten Länge (l1) zwischen 0,4 und 1 ist.
- Transistorbauelement nach
Anspruch 7 , bei dem das Längenverhältnis zwischen 0,5 und 0,9 ist. - Transistorbauelement nach
Anspruch 7 oder8 , bei dem die erste Länge (l1) ausgewählt ist aus zwischen 2 Mikrometern und 10 Mikrometern. - Transistorbauelement nach einem beliebigen der vorangehenden Ansprüche, bei dem die mehreren Transistorzellen (10) jeweils aufweisen: ein Sourcegebiet (13); ein Bodygebiet (12), das zwischen dem Sourcegebiet (13) und dem Driftgebiet (l1) angeordnet ist; und eine Gateelektrode (21), die benachbart zu dem Bodygebiet (12) angeordnet und durch ein Gatedielektrikum (22) dielektrisch gegenüber dem Bodygebiet (12) isoliert ist.
- Transistorbauelement nach
Anspruch 10 , bei dem die Gateelektrode (21) in einem Graben angeordnet ist, der sich von der ersten Oberfläche (101) in den Halbleiterkörper (100) erstreckt. - Transistorbauelement nach
Anspruch 11 , bei dem die Aussparung (106) eine erste Tiefe in einer vertikalen Richtung des Halbleiterkörpers (100) hat, bei dem der Graben eine zweite Tiefe in der vertikalen Richtung des Halbleiterkörpers (100) hat und bei dem ein Tiefenverhältnis zwischen der zweiten Tiefe und der ersten Tiefe ausgewählt ist aus einem Bereich zwischen 0,9 und 1,1. - Transistorbauelement nach einem beliebigen der vorangehenden Ansprüche, bei dem der Halbleiterkörper (100) eine Randoberfläche aufweist, die den Halbleiterkörper (100) in lateralen Richtungen abschließt, und bei dem sich die Aussparung (106) bis an die Randoberfläche erstreckt.
- Transistorbauelement nach einem beliebigen der
Ansprüche 10 bis12 , bei dem die Gateelektrode (21) der mehreren Transistorzellen (10) jeweils an einen Gateknoten (G) angeschlossen ist, bei dem das Sourcegebiet (13) der mehreren Transistorzellen (10) jeweils an einen Sourceknoten (S) angeschlossen ist, und bei dem die Feldelektrode (31) an einen von dem Gateknoten (G) und dem Sourceknoten (S) angeschlossen ist. - Transistorbauelement nach einem beliebigen der vorangehenden Ansprüche, das weiterhin aufweist: ein Draingebiet (14) benachbart zu dem Driftgebiet (11).
- Verfahren, das aufweist: Herstellen eines Driftgebiets (11) eines ersten Dotierungstyps in einem Innengebiet (104) und einem Randgebiet (105) eines Halbleiterkörpers (100); Herstellen mehrerer Transistorzellen (10) in dem Innengebiet (104); und Herstellen einer Abschlussstruktur in dem Randgebiet (105), wobei das Herstellen der Abschlussstruktur aufweist: Herstellen einer Aussparung (106), die sich in dem Randgebiet (105) von der ersten Oberfläche (101) in den Halbleiterkörper (100) erstreckt, Herstellen wenigstens eines floatenden Kompensationsgebiets (40), das Dotierstoffatome eines zu dem ersten Dotierungstyp komplementären zweiten Dotierungstyps aufweist, in dem Driftgebiet (11) benachbart zu der Aussparung (106).
- Verfahren nach
Anspruch 16 , das weiterhin aufweist: Herstellen einer Feldelektrode (31), die durch ein Feldelektrodendielektrikum (32) dielektrisch gegenüber dem Halbleiterkörper (100) isoliert ist, in der Aussparung (106). - Verfahren nach
Anspruch 17 , bei dem das Herstellen des floatenden Kompensationsgebiets (40) wenigstens einen Implantationsprozess aufweist. - Verfahren nach
Anspruch 18 , bei dem der wenigstens eine Implantationsprozess zwei oder mehr Implantationsprozesse aufweist, die jeweils eine Implantationsenergie haben, wobei Implantationsenergien der zwei oder mehr Implantationsprozesse jeweils unterschiedlich sind. - Verfahren nach einem der
Ansprüche 16 bis19 , bei dem das Herstellen des Driftgebiets (11) das Herstellen des Driftgebiets so aufweist, dass es eine erste Dotierungsdosis hat, bei dem das Herstellen des floatenden Kompensationsgebiets (40) das Herstellen des floatenden Kompensationsgebiets so aufweist, dass es eine zweite Dotierungsdosis hat, und bei dem ein Dosisverhältnis zwischen der zweiten Dotierungsdosis und der ersten Dotierungsdosis zwischen 0,5 und 3 ist. - Verfahren nach
Anspruch 20 , bei dem die zweite Dotierungsdosis ausgewählt ist aus zwischen 1E11 cm-2 und 1E13 cm-2. - Verfahren nach einem beliebigen der
Ansprüche 16 bis21 , bei dem das Herstellen des Driftgebiets (11) das Herstellen des Driftgebiets so aufweist, dass es eine erste Länge (l1) in einer vertikalen Richtung des Halbleiterkörpers (100) benachbart zu der Aussparung (106) hat, wobei das Herstellen des floatenden Kompensationsgebiets (40) das Herstellen des floatenden Kompensationsgebiets (40) so aufweist, dass es eine zweite Länge (l2) in der vertikalen Richtung des Halbleiterkörpers (100) hat, und bei dem ein Längenverhältnis zwischen der zweiten Länge (l2) und der ersten Länge (l1) zwischen 0,4 und 1 ist. - Verfahren nach
Anspruch 22 , bei dem die erste Länge (l1) ausgewählt ist aus zwischen 2 Mikrometern und 10 Mikrometern. - Verfahren nach einem beliebigen der
Ansprüche 16 bis21 , bei dem das Herstellen der mehreren Transistorzellen (10) jeweils aufweist: Herstellen eines Sourcegebiets (13); Herstellen eines Bodygebiets (12) zwischen dem Sourcegebiet (13) und dem Driftgebiet (11); und Herstellen einer zu dem Bodygebiet (12) benachbarten und durch ein Gatedielektrikum (22) dielektrisch gegenüber dem Bodygebiet (12) isolierten Gateelektrode (21). - Verfahren nach
Anspruch 24 , bei dem das Herstellen der Gateelektrode (21) das Herstellen der Gateelektrode (21) in einem Graben aufweist, der sich von der ersten Oberfläche (101) in den Halbleiterkörper (100) erstreckt, bei dem das Herstellen der Aussparung (106) das Herstellen der Aussparung so aufweist, dass sie eine erste Tiefe in einer vertikalen Richtung des Halbleiterkörpers (100) hat, bei dem das Herstellen des Grabens das Herstellen des Grabens so aufweist, dass er eine zweite Tiefe in der vertikalen Richtung des Halbleiterkörpers (100) hat, und bei dem ein Tiefenverhältnis zwischen der zweiten Tiefe und der ersten Tiefe ausgewählt ist aus einem Bereich zwischen 0,9 und 1,1.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102017117442.7A DE102017117442B3 (de) | 2017-08-01 | 2017-08-01 | Transistorbauelement mit Grabenrandabschluss |
US16/050,950 US20190043982A1 (en) | 2017-08-01 | 2018-07-31 | Transistor Device with Trench Edge Termination |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102017117442.7A DE102017117442B3 (de) | 2017-08-01 | 2017-08-01 | Transistorbauelement mit Grabenrandabschluss |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102017117442B3 true DE102017117442B3 (de) | 2019-01-24 |
Family
ID=64951605
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102017117442.7A Active DE102017117442B3 (de) | 2017-08-01 | 2017-08-01 | Transistorbauelement mit Grabenrandabschluss |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20190043982A1 (de) |
DE (1) | DE102017117442B3 (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112054021A (zh) * | 2019-06-06 | 2020-12-08 | 英飞凌科技德累斯顿公司 | 半导体器件及其制造方法 |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113690302A (zh) * | 2020-05-18 | 2021-11-23 | 华润微电子(重庆)有限公司 | 半导体器件及其制备方法 |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19839970A1 (de) | 1998-09-02 | 2000-03-16 | Siemens Ag | Randstruktur und Driftbereich für Halbleiterbauelement |
DE102006047489A1 (de) | 2006-10-05 | 2008-04-10 | Infineon Technologies Austria Ag | Randabschluss für ein Halbleiterbauelement, Halbleiterbauelement und Verfahren zu seiner Herstellung |
DE102009038731A1 (de) | 2008-09-30 | 2010-07-01 | Infineon Technologies Austria Ag | Halbleiterbauelement mit Ladungsträgerkompensationsstruktur und Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauelements |
DE102011075601A1 (de) | 2010-05-10 | 2011-11-10 | Infineon Technologies Austria Ag | Halbleiterbauelement mit einem graben-randabschluss |
US20120122305A1 (en) | 2008-08-11 | 2012-05-17 | Qingchun Zhang | Mesa termination structures for power semiconductor devices and methods of forming power semiconductor devices with mesa termination structures |
DE102014119384A1 (de) | 2014-12-22 | 2016-06-23 | Infineon Technologies Austria Ag | Ladungkompensationsvorrichtung |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP6369173B2 (ja) * | 2014-04-17 | 2018-08-08 | 富士電機株式会社 | 縦型半導体装置およびその製造方法 |
-
2017
- 2017-08-01 DE DE102017117442.7A patent/DE102017117442B3/de active Active
-
2018
- 2018-07-31 US US16/050,950 patent/US20190043982A1/en not_active Abandoned
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19839970A1 (de) | 1998-09-02 | 2000-03-16 | Siemens Ag | Randstruktur und Driftbereich für Halbleiterbauelement |
DE102006047489A1 (de) | 2006-10-05 | 2008-04-10 | Infineon Technologies Austria Ag | Randabschluss für ein Halbleiterbauelement, Halbleiterbauelement und Verfahren zu seiner Herstellung |
US20120122305A1 (en) | 2008-08-11 | 2012-05-17 | Qingchun Zhang | Mesa termination structures for power semiconductor devices and methods of forming power semiconductor devices with mesa termination structures |
DE102009038731A1 (de) | 2008-09-30 | 2010-07-01 | Infineon Technologies Austria Ag | Halbleiterbauelement mit Ladungsträgerkompensationsstruktur und Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauelements |
DE102011075601A1 (de) | 2010-05-10 | 2011-11-10 | Infineon Technologies Austria Ag | Halbleiterbauelement mit einem graben-randabschluss |
DE102014119384A1 (de) | 2014-12-22 | 2016-06-23 | Infineon Technologies Austria Ag | Ladungkompensationsvorrichtung |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112054021A (zh) * | 2019-06-06 | 2020-12-08 | 英飞凌科技德累斯顿公司 | 半导体器件及其制造方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US20190043982A1 (en) | 2019-02-07 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE102005059534B4 (de) | Halbleitervorrichtung und Herstellungsverfahren der gleichen | |
DE102007030755B3 (de) | Halbleiterbauelement mit einem einen Graben aufweisenden Randabschluss und Verfahren zur Herstellung eines Randabschlusses | |
DE112014000679B4 (de) | Isolierschichtsiliciumcarbidhalbleiterbauteil und Verfahren zu dessen Herstellung | |
EP1408554B1 (de) | Durch Feldeffekt steuerbares Halbleiterbauelement | |
DE102008039845B4 (de) | IGBT mit einem Halbleiterkörper | |
DE112015004374B4 (de) | Halbleitervorrichtung | |
DE112013007772B3 (de) | Halbleitervorrichtung | |
DE102010036501B4 (de) | Halbleitervorrichtung mit einer potenzialfreien Halbleiterzone und integrierte Schaltung | |
EP1114466B1 (de) | Hochspannungs-halbleiterbauelement | |
DE102009038731B4 (de) | Halbleiterbauelement mit Ladungsträgerkompensationsstruktur und Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauelements | |
DE112013006303B4 (de) | Siliciumcarbid-Halbleitervorrichtung und Verfahren zum Herstellen derselben | |
DE102010016371B4 (de) | Halbleitervorrichtung | |
DE112014004583T5 (de) | Siliciumcarbidhalbleiterbauteil und Verfahren zu dessen Herstellung | |
DE112006003714T5 (de) | Ladungsgleichgewichts-Isolierschicht-Bipolartransistor | |
DE102012223663B4 (de) | Halbleiterbauelement mit einer platzsparenden Randstruktur | |
DE10297349T5 (de) | Halbleiterstruktur mit verbesserten geringeren Durchlassspannungsverlusten und höherer Sperrfähigkeit | |
DE112015001756B4 (de) | Halbleitervorrichtung mit isoliertem Gate und Verfahren zur Herstellung der Halbleitervorrichtung mit isoliertem Gate | |
DE112012004985T5 (de) | Halbleitervorrichtung | |
DE102015121100B4 (de) | Halbleiterbauelement mit grabenrandabschluss | |
DE112013006558T5 (de) | Siliziumcarbidhalbleitervorrichtung | |
DE102013106795B4 (de) | Halbleitervorrichtung mit einem Randgebiet und Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung | |
DE102017127848A1 (de) | Siliziumcarbid-Halbleiterbauelement mit Randabschlussstruktur | |
DE112012001565T5 (de) | Halbleitervorrichtung und Verfahren zur Herstellung derselben | |
DE102009002813A1 (de) | Verfahren zur Herstellung eines Transistorbauelements mit einer Feldplatte | |
DE102020128891B4 (de) | Halbleitervorrichtung |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R012 | Request for examination validly filed | ||
R016 | Response to examination communication | ||
R018 | Grant decision by examination section/examining division | ||
R020 | Patent grant now final | ||
R082 | Change of representative |