DE10224201B4 - of the same semiconductor device with breakdown current path and manufacturing processes - Google Patents

of the same semiconductor device with breakdown current path and manufacturing processes

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Abstract

Halbleiterbauelement, das folgende Merkmale aufweist: A semiconductor device, comprising the following features:
– einen Halbleiterkörper (100) mit einer ersten Anschlusszone (12, 14) und einer zweiten Anschlusszone (30) eines ersten Leitungstyps (n), - a semiconductor body (100) having a first connection zone (12, 14) and a second connection zone (30) of a first conductivity type (n),
– eine zwischen der ersten und zweiten Anschluszone (12, 14, 30) angeordnete Kanalzone (20) eines zu dem ersten Leitungstyp komplementären Leitungstyps (p), - arranged between a first and second Anschluszone (12, 14, 30) channel region (20) of a complementary to the first conductivity type conduction type (p),
– wenigstens einen sich in den Halbleiterkörper (100) hinein erstreckenden Graben (60), der von der zweiten Anschlusszone (30) durch die Kanalzone (20), bis in die erste Anschlusszone (12, 14) reicht, - at least one in the semiconductor body (100) extending into the trench (60) extending from the second connection zone (30) extends through the channel region (20) to the first connection zone (12, 14),
– eine in dem Graben (60) angeordnete Steuerelektrode (40), die benachbart zu der Kanalzone (20) und isoliert gegenüber dem Halbleiterkörper (100) angeordnet ist, - arranged in a trench (60) control electrode (40) positioned adjacent to the channel region (20) and insulated from the semiconductor body (100) is disposed,
– einen zwischen der ersten und zweiten Anschlusszone (12, 14, 30) und parallel zur Kanalzone (20) geschalteten Durchbruchstrompfad, der wenigstens einen pn-Übergang aufweist und der dazu ausgebildet ist, bei Erreichen einer zwischen der ersten und zweiten Anschlusszone (12, 14, 30) anliegenden... - a between the first and second connection zone (12, 14, 30) and parallel to channel region connected (20) breakdown current path having at least one pn junction and which is adapted, when reaching a (between the first and second connection zone 12, 14, 30) adjacent ...

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Halbleiterbauelement gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1 und ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Halbleiterbauelements. The present invention relates to a semiconductor device according to the features of the preamble of claim 1 and a method of manufacturing such a semiconductor device.
  • Ein solches Bauelement ist beispielsweise aus der Such a component is, for example, from EP 0 746 030 A2 EP 0746030 A2 bekannt. known. Dieses Dokument beschreibt einen Leistungs-MOSFET mit einer Vielzahl gleichartig aufgebauter Transistorzellen und einer Durchbruchstruktur. This document describes a power MOSFET having a plurality of identically constructed cells transistor and a breakdown structure. Das bekannte Halbleiterbauelement umfasst einen Halbleiterkörper mit einer im Bereich der Rückseite des Halbleiterkörpers angeordneten Drain-Zone, mit im Bereich der Vorderseite des Halbleiterkörpers angeordneten Source-Zonen, einer sich an die Drain-Zone anschließenden Driftzone und zwischen der Driftzone und den Source-Zonen angeordneten Kanalzonen/Body-Zonen. The known semiconductor device comprises a semiconductor body having disposed in the region of the back of the semiconductor body drain region, having arranged in the region of the front side of the semiconductor body source regions, one is arranged on the drain region adjacent the drift region and between the drift region and the source regions channel regions / body zones. Die Drain-Zone, die Driftzone und Source-Zonen sind bei einem n-leitenden MOSFET n-dotiert, wobei die Kanalzonen-p-dotiert sind. The drain region, the drift region and source regions are n-doped with an n-type MOSFET, the channel regions are p-doped. Das Halbleiterbauelement weist eine Vielzahl von Gräben auf, in denen jeweils Gate-Elektroden angeordnet sind, die gegenüber dem Halbleiterkörper isoliert sind und die sich jeweils benachbart zu den Kanalzonen von den Source-Zonen bis in die Driftzone erstrecken. The semiconductor device has a plurality of trenches in which gate electrodes are respectively arranged, which are insulated from the semiconductor body and each extending adjacent to the channel regions of the source regions into the drift region.
  • Zusätzlich zu der aus der In addition to the out of EP 0 746 030 A2 EP 0746030 A2 bekannten Durchbruchstruktur enthält der Feldeffekttransistor in known breakdown structure containing the field effect transistor in US 6 049 108 A US 6,049,108 A eine weitere Diode zum Ladungsträgerabbau in der Driftzone bei Polung in Rückwärtsrichtung. a further diode to the charge carrier depletion in the drift region in polarity in the reverse direction.
  • Bei dem in In the in US 4 683 643 A US 4,683,643 A beschriebenen Transistor ist isoliert von der Gate-Elektrode im Graben eine zweite leitende Schicht zur Kontaktierung der Drain-Zone von der Bauelementoberfläche vorhanden. Described transistor is isolated from the gate electrode in the trench, a second conductive layer for contacting the drain region provided from the component surface.
  • Darüber hinaus ist es zur Vermeidung parasitärer Bipolareffekte aus dem Bauelement der Moreover, it is to avoid parasitic bipolar effects from the component of the US 5 895 951 A US 5895951 A bekannt, Gräben als Dotierbarrieren zwischen MOSFET-Transistoren einzusetzen. known to use trenches Dotierbarrieren between MOSFET transistors.
  • Die Durchbruchstruktur ist bei dem erfindungsgemäßen Halbleiterbauelement dadurch gebildet, dass eine p-dotierte Zone vorgesehen ist, die sich ausgehend von der Vorderseite des Halbleiterkörpers bis unterhalb der Gräben erstreckt, so dass bei einem n-leitenden MOSFET zwischen dieser p-dotierten Zone und der Driftzone bzw. der Drain-Zone eine Diode gebildet ist, wobei die Anode dieser Diode durch die p-dotierte Zone gebildet und mit den Source-Zonen des MOSFET kurzgeschlossen ist. The breakdown pattern is formed in the inventive semiconductor device by providing a p-doped zone is provided which extends from the front side of the semiconductor body to below the trenches so that, when an n-type MOSFET between this p-doped region and the drift region or the drain region of a diode is formed, wherein the anode of the diode formed by the p-doped region and shorted to the source regions of the MOSFET.
  • Ziel bei der Entwicklung derartiger Leistungs-MOSFET ist es, einen niedrigen spezifischen Einschaltwiderstand bei einer hohen Durchbruchsfestigkeit (Avalanche-Festigkeit) zu erzielen. Goal in the development of such power MOSFET is to achieve a low specific on-resistance with a high breakdown strength (avalanche resistance). In der Regel wird ein niedriger spezifischer Einschaltwiderstand mit einer etwas geringeren Durchbruchfestigkeit erkauft, wohingegen Bauelemente mit einer guten Durchbruchsfestigkeit in der Regel schlechtere spezifische Einschaltwiderstände aufweisen. In general, a low specific on-resistance is paid for with a somewhat lower breakdown strength, whereas components having a good breakdown strength typically have poorer specific on resistances.
  • Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein Halbleiterbauelement, insbesondere ein mittels Feldeffekt steuerbares Halbleiterbauelement, zur Verfügung zu stellen, welches hinsichtlich der Abstimmung des spezifischen Einschaltwiderstandes auf die Durchbruchsfestigkeit optimiert ist, und ein Verfahren zu dessen Herstellung zur Verfügung zu stellen. The aim of the present invention is to provide a semiconductor component, in particular a controllable by means of field effect semiconductor device is available, which is optimized for the breakdown strength with regard to the tuning of the specific on-resistance and to provide a method of manufacturing the same.
  • Dieses Ziel wird durch ein Halbleiterbauelement gemäß der Merkmale des Anspruchs 1 und durch ein Verfahren gemäß Anspruch 6 erreicht. This object is achieved by a semiconductor device according to the features of claim 1 and by a method according to claim. 6 Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Advantageous embodiments of the invention are subject of the subclaims.
  • Das erfindungsgemäße Halbleiterbauelement gemäß Anspruch 1 umfasst einen Halbleiterkörper mit einer ersten Anschlusszone und einer zweiten Anschlusszone eines ersten Leitungstyps, einer zwischen der ersten und zweiten Anschlusszone angeordneten Kanalzone eines zu dem ersten Leitungstyp komplementären Leitungstyps und wenigstens einen sich in den Halbleiterkörper hinein erstreckenden Graben, der von der zweiten Anschlusszone durch die Kanalzone bis in die erste Anschlusszone reicht, wobei in dem Graben eine Steuerelektrode angeordnet ist, die benachbart zu der Kanalzone und isoliert gegenüber dem Halbleiterkörper ausgebildet ist. The semiconductor device according to the invention of claim 1 comprises a semiconductor body having a first connection region and a second terminal zone of a first conductivity type, arranged between the first and second connection zone channel region of a complementary to the first conductivity type conductivity type and at least a portion extending into the semiconductor body in trench of the second connection region extends through the channel region to the first connection zone, wherein a control electrode is disposed in the trench adjacent to the channel region and is insulated formed over the semiconductor body. Zwischen der ersten und zweiten Anschlusszone verläuft ein Durchbruchstrom Pfad, der wenigstens einen pn-Übergang aufweist und der bei Erreichen einer zwischen der ersten und zweiten Anschlusszone anliegenden Durchbruchspannung leitet, wobei der Durchbruch strompfad erfindungsgemäß wenigstens teilweise in dem Graben verläuft. Between the first and second terminal zone, a breakdown current path having at least one pn junction and the leads when reaching a voltage applied between the first and second connection zone breakdown voltage, wherein the aperture extends at least partially current path according to the invention in the trench extends.
  • Durch das erfindungsgemäße Halbleiterbauelement ist ein MOSFET mit Durchbruchstrompfad realisiert, wobei die erste und zweite Anschlusszone die Drain-Zone bzw. Source-Zone und die Kanalzone die Kanalzone bzw. Body-Zone des MOSFET bilden. The inventive semiconductor device, a MOSFET is realized with breakdown current path, wherein the first and second connection zone forming the drain zone and source zone and the channel region, the channel region or body region of the MOSFET. Die Steuerelektrode bildet die Gate-Elektrode des MOSFET. The control electrode is the gate electrode of the MOSFET. Der MOSFET ist ein n-leitender MOSFET, wenn die Drain-Zone sowie eine sich gegebenenfalls an die Drain-Zone anschließende Driftzone und die Source-Zone n-leitend sind und die Bodyzone p-leitend ist. The MOSFET is an n-type MOSFET, when the drain zone and adjoining the drift region and the source region are optionally substituted on the drain region a n-type and the body region is p-type.
  • Die Realisierung des Durchbruchstrompfades wenigstens teilweise in dem Graben ermöglicht zum einen eine platzsparende Realisierung des MOSFETS mit Durchbruchstrompfad und bewirkt zum anderen, dass der Durchbruchstrompfad nicht in Kanalnähe verläuft. The realization of the breakdown current path at least partially in the trench allows for a space-saving implementation of the MOSFET with the breakdown current path and causes the other hand that the breakdown current path does not extend in channel area. Der Kanal bildet sich bei dem erfindungsgemäßen Halbleiterbauelement in der Kanalzone entlang des Grabens bei Anlegen eines geeigneten Potentials an die Gate-Elektrode aus. The channel is formed from in the inventive semiconductor device in the channel region along the trench in applying a suitable potential to the gate electrode. Dieser leitende Kanal ist bei einem in dem Graben ausgebildeten Durchbruchstrompfad durch eine die Gate-Elektrode gegenüber dem Halbleiterkörper isolierende Isolationsschicht und die Gate-Elektrode selbst von dem Durchbruchstrompfad getrennt. This conductive channel is itself separated the gate electrode from the semiconductor body insulating insulation layer and the gate electrode of the breakdown current path in a formed in the trench breakdown current path through a. Durch diese Trennung von Durchbruchstrompfad und Kanal wird verhindert, dass eine Ladungsträgerinjektion in den Kanalbereich und in die Gate-Isolationsschicht, die üblicherweise aus einem Oxid besteht, erfolgt, wodurch die Einsatzspannung des MOSFETS verschoben würde und die Gefahr des Einschaltens eines parasitären Bipolartransistors bestünde, was zu einer Zerstörung des Bauelements führen könnte. This separation of the breakdown current path and channel prevents a charge carrier injection takes place into the channel region and the gate insulating layer, which usually consists of an oxide, whereby the threshold voltage of the MOSFET would be postponed and the risk of turning on of a parasitic bipolar transistor would what could lead to destruction of the component.
  • Der Durchbruchstrompfad teilweise in dem Graben wird bei einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Halbleiterbauelements dadurch realisiert, dass in dem Graben eine Elektrode angeordnet ist, die mit der Source-Zone elektrisch leitend verbunden ist, die gegenüber der Steuerelektrode elektrisch isoliert ist und die sich am Boden des Kontaktloches an den Halbleiterkörper anschließt, wobei der Halbleiterkörper in diesem Anschlussbereich eine dotierte Zone des zweiten Leitungstyps aufweist. The breakdown current path partially in the trench is implemented, in one embodiment of the semiconductor device according to the invention characterized in that an electrode is disposed in the trench, which is electrically conductively connected to the source region, which is opposite to the control electrode electrically insulated and at the bottom of the contact hole adjoins the semiconductor body, the semiconductor body comprising a doped region of the second conductivity type in this connection region. Die in dem Graben ausgebildete und mittels einer Isolationsschicht gegenüber der Steuerelektrode isolierte Elektrode besteht vorzugsweise aus einem Metall oder einem Polysilizium. The formed in the trench and isolated by an insulation layer opposite to the control electrode of the electrode is preferably made of a metal or a polysilicon. Diese Elektrode kontaktiert die unterhalb des Grabens ausgebildete Zone des zweiten Leitungstyps, die in der Drain-Zone bzw. Driftzone ausgebildet ist. This electrode contacts the trench formed below the region of the second conductivity type formed in the drain region or drift region. Diese Zone des zweiten Leitungstyps bildet zu der Driftzone bzw. Drain-Zone des MOSFET einen pn-Übergang, der Bestandteil der Durchbruchstruktur ist. This zone of the second conductivity type formed on the drift region and drain region of the MOSFET a pn junction, which is part of the breakdown structure.
  • Bei einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, den pn-Übergang der Durchbruchstruktur in dem Graben auszubilden. In a further embodiment it is provided that the pn junction of the breakdown structure in the trench. Hierzu ist im unteren Bereich des Grabens eine sich an die erste Anschlusszone, dh die Drain-Zone bzw. Driftzone, anschließende Materialzone vorgesehen, die vom selben Leitungstyp wie die erste Anschlusszone, bzw. Source-Zone, ist und die gegenüber der Steuerelektrode mittels einer Isolationsschicht isoliert ist. For this purpose a is that is, the drain region or drift zone, subsequent material zone provided on the first connection zone, in the lower region of the trench, which is of the same conductivity type as the first connection region, or source region and opposite to the control electrode by means of a insulation layer is isolated. An diese Materialzone schließt sich eine Anschlusselektrode eines zu dieser Materialzone komplementären Leitungstyps an, die elektrisch leitend mit der zweiten Anschlusszone verbunden ist. To this material zone to a terminal electrode of a complementary material on this zone conductivity type adjoins, which is electrically conductively connected to the second terminal zone. Zwischen dieser Anschlusselektrode und der Materialzone, die komplementär dotiert sind, ist der pn-Übergang der Durchbruchstruktur gebildet. Between this terminal electrode and the material zone, which are doped complementarily, the pn junction of the breakdown structure is formed.
  • Die Anschlusselektrode und die zwischen dieser Anschlusselektrode und der ersten Anschlusszone in dem Graben ausgebildete Materialzone bestehen vorzugsweise aus Polysilizium. The terminal electrode and formed between the connection electrode and the first connection region in the trench material zone are preferably made of polysilicon.
  • Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend in Ausführungsbeispielen anhand von Figuren näher erläutert. The present invention will now be described in embodiments with reference to figures. In den Figuren zeigt The figures show
  • 1 1 einen Ausschnitt eines ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Halbleiterbauelements in perspektivischer Darstellung, a section of a first embodiment of a semiconductor device according to the invention in perspective view;
  • 2 2 einen Querschnitt durch ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Halbleiterbauelements, a cross section through a second embodiment of a semiconductor device according to the invention,
  • 3 3 ein erfindungsgemäßes Halbleiterbauelement gemäß An inventive semiconductor device according to 1 1 während verschiedener Verfahrensschritte eines Verfahrens zur Herstellung des Halbleiterbauelements, during various steps of a method for manufacturing the semiconductor device,
  • 4 4 einen Querschnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel eines weiteren Halbleiterbauelements, a cross section through a first embodiment of a further semiconductor component,
  • 5 5 einen Querschnitt durch ein zweites Ausführungsbeispiel des weiteren Halbleiterbauelements. a cross section through a second embodiment of the further semiconductor component.
  • In den Figuren bezeichnen, sofern nicht anders angegeben, gleiche Bezugszeichen gleiche Teile mit gleicher Bedeutung. , Like reference numerals refer unless otherwise indicated in the figures, the same parts with the same meaning.
  • 1 1 zeigt einen Ausschnitt eines ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Halbleiterbauelements in perspektivischer Darstellung. shows a section of a first embodiment of a semiconductor device according to the invention in perspective view. Das dargestellte Halbleiterbauelement realisiert einen n-leitenden Graben-MOSFET mit einer teilweise in dem Graben oder den Gräben angeordneten Durchbruchstruktur. The semiconductor device shown implements an n-type trench MOSFET with a partially arranged in the trench or the trenches breakdown structure. Die erfindungsgemäße Struktur ist selbstverständlich auch auf p-leitende MOSFET anwendbar, wobei die im folgenden erläuterten Dotierungen dann zu vertauschen sind. The structure of the invention is of course also applicable to p-type MOSFET, the dopants described below are then interchanged.
  • Das dargestellte Halbleiterbauelement umfasst einen Halbleiterkörper The semiconductor device illustrated comprises a semiconductor body 100 100 mit einer n-dotierten ersten Anschlusszone with an n-doped first terminal zone 12 12 , . 14 14 . , Diese erste Anschlusszone ist im Bereich der Rückseite des Halbleiterkörpers This first connection zone is in the region of the back of the semiconductor body 100 100 stärker n-dotiert und bildet dort die Drain-Zone des MOSFET, während sich an die stärker dotierte Drain-Zone more heavily n-doped and forms the drain region of the MOSFET, while the more heavily doped drain region 14 14 eine schwächer n-dotierte Driftzone a weakly n-doped drift zone 12 12 anschließt. followed. Der Halbleiterkörper The semiconductor body 100 100 umfasst weiterhin eine p-dotierte Kanalzone oder Body-Zone further comprising a p-doped channel region or body zone 20 20 , die sich an die Driftzone That appeal to the drift region 12 12 anschließt und die zwischen der Driftzone connecting and between the drift region 12 12 und einer im Bereich der Vorderseite ausgebildeten stark n-dotierten zweiten Anschlusszone and an opening formed in the front side of heavily n-doped second terminal zone 30 30 ausgebildet ist. is trained. Die zweite Anschlusszone The second connection zone 30 30 bildet die Source-Zone des MOSFET. forms the source region of the MOSFET.
  • Ausgehend von einer Vorderseite Starting from a front 101 101 erstrecken sich mehrere Gräben extending a plurality of trenches 60 60 , von denen in Of which in 1 1 zwei dargestellt sind, durch die Source-Zone two are shown, through the source region 30 30 , die Body-Zone , The body zone 20 20 bis in die Driftzone into the drift region 12 12 des Halbleiterkörpers. of the semiconductor body.
  • Im Bereich der Seitenwände der Gräben In the area of ​​the side walls of the trenches 60 60 sind jeweils Steuerelektroden each control electrodes 40 40 , die zusammengeschaltet die Gate-Elektrode des MOSFET bilden, angeordnet. That connected together, the gate electrode of the MOSFET constituting arranged. Diese Gate-Elektroden These gate electrodes 40 40 sind durch eine Gate-Isolationsschicht are separated by a gate insulating layer 50 50 gegenüber dem Halbleiterkörper compared with the semiconductor body 100 100 isoliert und verlaufen in vertikaler Richtung des Halbleiterkörpers von der Source-Zone isolated and extend in the vertical direction of the semiconductor body of the source region 30 30 entlang der Body-Zone along the body zone 20 20 bis zu der Driftzone up to the drift region 12 12 , um bei Anlegen eines geeigneten Ansteuerpotentials einen elektrisch leitenden Kanal in der Body-Zone To assist in applying a suitable driving an electrically conductive channel in the body zone 20 20 entlang der Seitenwand des Grabens zwischen der Source-Zone along the sidewall of the trench between the source region 30 30 und der Driftzone and the drift region 12 12 zu bewirken. to effect.
  • Das Halbleiterbauelement umfasst eine Vielzahl gleichartiger Transistorstrukturen, sogenannter Zellen mit Source-Zonen The semiconductor device comprises a plurality of identical transistor structures, so-called cells having source regions 30 30 , Body-Zonen , Body zones 20 20 und Gate-Elektroden and gate electrodes 40 40 , wobei allen Zellen in dem Ausführungsbeispiel eine Driftzone Wherein all cells in the embodiment, a drift region 12 12 und eine Drain-Zone and a drain region 14 14 gemeinsam ist. common. Die Source-Zonen The source areas 30 30 aller Zellen sind dabei elektrisch leitend miteinander verbunden, um eine gemeinsame Source-Zone zu bilden, und die Gate-Elektroden all cells are connected electrically conductively to each other to form a common source region, and the gate electrodes 40 40 aller Zellen sind elektrisch leitend miteinander verbunden, um eine gemeinsame Gate-Elektrode zu bilden. all cells are connected electrically conductively to each other to form a common gate electrode.
  • Das in This in 1 1 dargestellte Halbleiterbauelement umfasst eine Durchbruchstruktur mit einer Elektrode The semiconductor device shown comprises a breakdown structure with an electrode 80 80 , die in dem Graben That in the trench 60 60 ausgebildet ist und die mittels einer weiteren Isolationsschicht is formed and by means of another insulating layer 70 70 gegenüber der Gate-Elektrode opposite the gate electrode 40 40 isoliert ist. is isolated. Diese Elektrode this electrode 80 80 erstreckt sich in vertikaler Richtung über die gesamte Länge des Grabens und berührt am Boden des Grabens extending in the vertical direction over the entire length of the trench and contacts the bottom of the trench 60 60 den Halbleiterkörper the semiconductor body 100 100 im Bereich der Driftzone in the drift region 12 12 . , In diesem Kontaktbereich zwischen der Elektrode In this area of ​​contact between the electrode 80 80 und der Driftzone and the drift region 12 12 ist eine p-dotierte Zone is a p-doped region 90 90 vorgesehen, die durch die Elektrode provided by the electrode 80 80 kontaktiert ist und die die Elektrode in diesem Bereich vollständig überdeckt. is contacted and completely covers the electrode in this area. Die p-dotierte Zone The p-doped region 90 90 und die Driftzone and the drift region 12 12 bzw. die Drain-Zone or the drain region 14 14 bilden eine Diode, deren Schaltsymbol in form a diode, the circuit symbol in 1 1 eingezeichnet ist, und die bei dem dargestellten n-leitenden MOSFET in Source-Drain-Richtung in Durchlassrichtung bzw. in Drain-Source-Richtung in Sperrrichtung gepolt ist. is located and which is poled in the illustrated n-type MOSFET in the source-drain direction in the forward direction or in the direction of drain-source in the reverse direction. Die Durchbruchspannung dieser Diode in Drain-Source-Richtung kann über die Dotierung der p-dotierten Zone The breakdown voltage of this diode in the drain-source direction can be on the doping of the p-doped region 90 90 eingestellt werden. be adjusted.
  • Die in dem Graben In the groove 60 60 angeordnete Elektrode electrode disposed 80 80 ist mit der Source-Zone is connected to the source zone 30 30 kurzgeschlossen. shorted. Dazu schließt sich die Elektrode For this purpose, includes the electrode 80 80 im oberen Bereich des Grabens unmittelbar an den Seitenwänden des Grabens directly in the upper region of the trench at the side walls of the trench 60 60 an die Source-Zone the source zone 30 30 an. on. Die Elektrode the electrode 80 80 , die vorzugsweise aus einem Metall oder Polysilizium, insbesondere n-dotiertem oder p-dotiertem Polysilizium besteht, dient damit gleichzeitig als Anschlusskontakt für die Source-Zone Which preferably consists of a metal or polysilicon, in particular n-doped or p-doped polysilicon, thus simultaneously serves as a connection contact for the source region 30 30 , so dass zur Kontaktierung der Source-Zonen So that for contacting the source regions 30 30 unmittelbar diese Elektrode immediately this electrode 80 80 oberhalb des Grabens above the trench 60 60 kontaktiert werden kann, wodurch auf Kontaktanschlüsse oberhalb der zwischen den Gräben angeordneten Halbleiterbereichen, den sogenannten Mesa-Bereichen, verzichtet werden kann. can be contacted, which may be dispensed with contact terminals arranged above the trenches between the semiconductor regions, the so-called mesa regions.
  • Das Halbleiterbauelement umfasst weiterhin stark p-dotierte Body-Anschlussbereiche The semiconductor device further comprises heavily p-doped body terminal areas 22 22 , die sich, wie dies aus der perspektivischen Darstellung in That is, as from the perspective view in 1 1 deutlich wird, ausgehend von der Body-Zone clearly, starting from the body zone 20 20 zwischen Abschnitten der stark dotierten Source-Zone between portions of the heavily doped source region 30 30 bis an die Vorderseite up to the front side 101 101 des Halbleiterkörpers erstrecken und im oberen Bereich des Grabens of the semiconductor body and extending in the upper region of the trench 60 60 die Elektrode the electrode 80 80 kontaktieren, so dass die Elektrode contact, so that the electrode 80 80 über die Anschlussbereiche over the lands 22 22 die p-dotierte Body-Zone the p-doped body zone 20 20 und die n-dotierte Source-Zone and the n-doped source region 30 30 kurzschließt, um in hinlänglich bekannter Weise parasitäre Bipolareffekte zu vermeiden. shorts to avoid in a sufficiently known manner parasitic bipolar effects. Auf separate Kontakte in dem zwischen den Gräben ausgebildeten Halbleiterbereich, dem sogenannten Mesa-Bereich, zum Kurzschließen der Source-Zone In separate contacts in the space formed between the trenches semiconductor region, the so-called mesa region, for shorting the source region 30 30 und der Body-Zone and the body zone 20 20 kann bei dem Halbleiterbauelement verzichtet werden. can be omitted in the semiconductor device.
  • Zum Anschließen der Body-Zone For connecting the body zone 20 20 an die Elektrode to electrode 80 80 zur Erzielung des Kurzschlusses genügen schmale p-dotierte Zonen to achieve the short circuit satisfy narrow p-doped zones 22 22 , so dass der hierfür erforderliche Platzbedarf im Mesa- Gebiet gering ist. So that the space required for this purpose in the mesa area is low. Die durch Kurzschließen der Source-Zone By shorting the source region 30 30 und der Body-Zone and the body zone 20 20 entstehende Body-Diode zwischen Source resulting body diode between the source 30 30 und Drain and drain 14 14 ist entsprechend der Diode der Durchbruchstruktur gepolt. is poled according to the diode of the breakdown structure.
  • Die Durchbruchspannung der Durchbruchstruktur ist so eingestellt, dass sie kleiner als die der Body-Diode ist. The breakdown voltage of the breakdown structure is set so that it is smaller than that of the body diode. Bei Anlegen einer positiven Spannung in Source-Drain-Richtung fließt der Großteil des Stromes dann über die in Durchlassrichtung gepolte Diode der Durchbruchstruktur, so dass der Querschnitt der stark p-dotierten Zonen When a positive voltage in the source-drain direction of the most of the current then flows via the poled in the forward direction diode of the breakdown structure, so that the cross section of the heavily p-doped zones 22 22 über welche die Body-Zone over which the body zone 20 20 und die Source-Zone and the source region 30 30 kurzgeschlossen sind, gering und deshalb platzsparend realisierbar sein kann. are shorted, may be small and therefore space-saving manner. Die Abmessungen dieses Siliziumbereiches zwischen den Gräben The dimensions of this silicon area between the trenches 60 60 können gegenüber herkömmlichen Halbleiterbauelementen dadurch verringert werden, was zur Verringerung des spezifischen Einschaltwiderstandes des Halbleiterbauelements beiträgt. can be reduced by, which contributes to reduction in the specific on-resistance of the semiconductor device compared with conventional semiconductor devices.
  • Das erfindungsgemäße Halbleiterbauelement funktioniert bei Anliegen einer positiven Drain-Source-Spannung und bei Anliegen eines gegenüber Source-Potential positiven Gate-Potentials wie ein herkömmlicher MOSFET, dessen Schaltsymbol in The semiconductor device according to the invention works for application of a positive drain-source voltage and upon application of an opposite source potential positive gate potential as a conventional MOSFET, the circuit symbol in 1 1 eingezeichnet ist. is located. Überschreitet die Drain-Source-Spannung bei sperrendem MOSFET die Durchbruchspannung der durch die p-dotierte Zone Exceeds the drain-source voltage in the off state MOSFET breakdown voltage through the p-doped region 90 90 und Driftzone and drift zone 12 12 gebildeten Diode, so fließt ein Durchbruchstrom von einem an die Drain-Zone Diode formed, a breakdown current flows from one to the drain region 14 14 angeschlossenen Drain-Anschluss über die Driftzone drain connected via the drift region 12 12 , die p-dotierte Anodenzone , The p-doped anode zone 90 90 und die Elektrode and electrode 80 80 zu einem an die Elektrode a to the electrode 80 80 angeschlossenen Source-Anschluss. connected source terminal. Diese Durchbruchstruktur funktioniert bei Anlegen einer Spannung in Rückwärtsrichtung, dh einer in Source-Drain-Richtung positiven Spannung, wie die Body-Diode und übernimmt den Großteil des dann fließenden Stromes, sodass der Anschlusskontakt für die Body-Zone This breakdown structure works when a voltage in reverse direction, that is in a positive source-drain voltage direction as the body diode and takes over the major part of the current then flowing, so that the terminal contact for the body zone 20 20 klein und platzsparend ausgebildet sein kann. can be small and compact form.
  • 2 2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Halbleiterbauelements, welches sich von dem in shows another embodiment of a semiconductor device according to the invention, which differs from the in 1 1 dargestellten dadurch unterscheidet, dass der pn-Übergang der Durchbruchstruktur in dem Graben shown differs in that the pn junction of the breakdown structure in the trench 60 60 angeordnet ist. is arranged. Hierzu sind in dem Graben zwei Halbleiterbereiche For this purpose, in the trench two semiconductor areas 81 81 , . 82 82 ausgebildet, die entsprechend der Elektrode formed, the electrode according to the 80 80 in in 1 1 mittels einer Isolationsschicht by means of an insulation layer 70 70 gegenüber der Gate-Elektrode opposite the gate electrode 40 40 isoliert sind. are isolated. Ein im unteren Bereich des Grabens angeordneter Halbleiterbereich Is arranged in the lower region of the trench semiconductor region 82 82 ist in dem Ausführungsbeispiel n-dotiert und kontaktiert die Driftzone is n-doped in the embodiment and contacts the drift region 12 12 , während ein oberhalb des Halbleiterbereichs While above the semiconductor region 82 82 angeordneter Halbleiterbereich arranged semiconductor region 81 81 p-dotiert ist und im oberen Bereich des Grabens die Source-Zone is p-doped and in the upper region of the trench, the source region 30 30 kontaktiert. contacted.
  • Der Halbleiterbereich The semiconductor region 81 81 kontaktiert entsprechend der Elektrode contacted in accordance with the electrode 80 80 in in 1 1 über eine Body-Anschlusszone a body terminal zone 22 22 auch die Body-Zone the body zone 20 20 . , Zum Kurzschließen der Source-Zone For shorting the source region 30 30 mit den p-dotierten Zonen with the p-doped zones 22 22 und damit der Body-Zone and thus the body zone 20 20 ist bei dem Halbleiterbauelement vorzugsweise eine auf dem Halbleiterkörper angeordnete Elektrode , in the semiconductor device preferably arranged on the semiconductor body electrode 85 85 vorgesehen, die in provided in 2 2 gestrichelt eingezeichnet ist. is shown in dashed lines.
  • Die Halbleiterbereiche The semiconductor regions 81 81 , . 82 82 bestehen vorzugsweise aus Polysilizium, wobei zwischen diesen beiden Halbleiterbereichen ein pn-Übergang realisiert ist, der in Source-Drain-Richtung in Durchlassrichtung und in Drain-Source-Richtung in Sperrrichtung gepolt ist. are preferably made of polysilicon, wherein a pn junction is realized between the two semiconductor regions, which is poled in the source-drain direction in the forward direction and in the direction of drain-source in the reverse direction. Überschreitet die Drain-Source-Spannung bei sperrendem MOSFET die Durchbruchspannung dieses pn-Übergangs, so fließt ein Durchbruchstrom über den an die Drain-Zone the breakdown voltage exceeds the drain-source voltage in the off state MOSFET of this pn junction, so flows over the breakdown current to the drain region 14 14 angeschlossenen Drain-Anschluss, die Driftzone drain connected, the drift zone 12 12 , den n-dotierten Halbleiterbereich , The n-doped semiconductor region 82 82 und den p-dotierten Halbleiterbereich and the p-doped semiconductor region 81 81 an den Source-Anschluss S, den Halbleiterbereich to the source terminal S, the semiconductor region 81 81 und die Source-Zone and the source region 30 30 kurzschließt. shorts.
  • Ein Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Halbleiterbauelements gemäß A method for producing a semiconductor device according to the invention 1 1 wird nachfolgend anhand von is below with reference to 3 3 näher erläutert. explained.
  • 3a 3a zeigt einen Halbleiterkörper shows a semiconductor body 100 100 , der eine stark n-dotierte Zone , Of a heavily n-doped zone 12 12 , die spätere Drain-Zone, im Bereich der Rückseite, eine sich an die Drain-Zone , The subsequent drain region, in the region of the back, one on the drain region 12 12 anschließende schwächer n-dotierte Driftzone subsequent weakly n-doped drift zone 14 14 , eine sich an die Driftzone , One at the drift zone 14 14 anschließende p-dotierte Zone followed by p-doped region 20 20 , die spätere Body-Zone, sowie eine sich an die Body-Zone , The subsequent body zone, and a on the body zone 20 20 anschließende stark n-dotierte Zone, die spätere Source-Zone then heavily n-doped zone, the subsequent source region 30 30 , aufweist, nach ersten Verfahrensschritten, bei denen Gräben Having, according to the first method steps in which trenches 60 60 ausgehend von der Vorderseite in den Halbleiterkörper starting from the front side in the semiconductor body 100 100 eingebracht wurden und bei denen eine Isolationsschicht were charged, and in which an insulating layer 50' 50 ' , die spätere Gate-Isolationsschicht auf den Halbleiterkörper , The subsequent gate insulating layer on the semiconductor body 100 100 und in die Gräben and in the trenches 60 60 eingebracht wurde. was introduced. Eine Struktur gemäß A structure according to 3a 3a ist mittels herkömmlicher Halbleitertechnologieverfahren in hinlänglich bekannter Weise herstellbar, so dass auf eine detaillierte Erläuterung hier verzichtet werden kann. can be produced in well known manner by means of conventional semiconductor technology process so that no detailed explanation here.
  • 3b 3b zeigt die Struktur gemäß shows the structure of 3a 3a nach weiteren Verfahrensschritten, bei welchen Gate-Elektroden after further process steps, in which gate electrodes 40 40 an den Seitenwänden der Graben hergestellt wurden. were prepared on the side walls of the trench. Diese Gate-Elektroden bestehen beispielsweise aus Polysilizium und können beispielsweise mittels eines sogenannten Polyspacer-Prozesses hergestellt werden. These gate electrodes are made of polysilicon, for example, and can be prepared for example by means of a so-called Polyspacer process. Hierzu wird eine Polysiliziumschicht For this purpose, a polysilicon layer 40 40 , die in , in the 3b 3b gestrichelt dargestellt ist, mit wenigstens annäherungsweise gleichmäßiger Dicke auf die gesamte Anordnung abgeschieden und anschließend beispielsweise mittels eines anisotropen Ätzverfahrens so lange zurückgeätzt bis die Polysiliziumschicht am Boden des Kontaktloches , Illustrated in phantom etched back with at least approximately uniform thickness on the entire assembly, and then deposited for example by means of an anisotropic etching process until such time as the polysilicon layer at the bottom of the contact hole 60 60 und von der Vorderseite des Halbleiterkörpers, sowie teilweise von den Seitenwänden im oberen Bereich des Grabens entfernt ist. is removed, and from the front side of the semiconductor body, and partly from the side walls in the upper region of the trench.
  • In den nächsten Verfahrensschritten, deren Ergebnis in In the next steps, the result in 3c 3c dargestellt ist, werden Isolationsschichten is shown, insulation layers 70 70 auf freiliegenden Bereichen der Gate-Elektroden on exposed portions of the gate electrodes 60 60 erzeugt. generated. Hierzu wird entweder eine Isolationsschicht For this purpose, either an insulating layer 70 70 auf die Gate-Elektroden to the gate electrodes 40 40 abgeschieden oder die Gate-Elektroden deposited or the gate electrodes 40 40 werden einem Oxidationsprozess unterworfen, so dass auf den Gate-Elektroden an oxidation process are subjected, so that the gate electrodes 40 40 eine Schicht aus einem Halbleiteroxid entsteht. a layer of a semiconductor oxide is formed. Anschließend wird die Isolationsschicht Subsequently, the insulating layer 50 50 von der Vorderseite from the front 101 101 des Halbleiterkörpers of the semiconductor body 100 100 sowie im Bodenbereich des Grabens and in the bottom portion of the trench 60 60 entfernt. away. Dies kann beispielsweise durch eine anisotrope Ätzung erfolgen, bei der die Isolierschicht This may for example, by anisotropic etching, in which the insulating layer 70 70 nur wenig gedünnt wird. little is thinned.
  • 3d 3d zeigt das Halbleiterbauelement nach dem Herstellen der p-dotierten Zonen shows the semiconductor device after the formation of the p-doped zones 90 90 in der Driftzone in the drift zone 12 12 . , Diese p-dotierten Zonen These p-doped zones 12 12 werden beispielsweise mittels eines Implantationsprozesses und vorzugsweise eines auf den Implantationsprozess folgenden Diffusions- oder Ausheilprozesses hergestellt. be prepared for example by means of an implantation process and preferably one on the implantation process following diffusion or annealing process. Die Herstellung dieser p-dotierten Zonen kann bereits unmittelbar nach dem in The preparation of these p-doped zones may already immediately after in 3b 3b dargestellten Verfahrensschritt erfolgen, bei dem die Gate-Elektroden Process step depicted occur in which the gate electrodes 40 40 hergestellt werden. getting produced. In diesem Fall wird am Boden des Grabens durch die dort noch vorhandene Isolationsschicht In this case, the bottom of the trench through the insulation layer still present there 50 50 in den Halbleiterkörper implantiert. implanted into the semiconductor body.
  • Anschließend werden die Gräben mit einem Elektrodenmaterial, beispielsweise einem Metall oder Polysilizium, zur Herstellung der Elektroden Subsequently, the trenches with an electrode material such as a metal or polysilicon, for the preparation of the electrodes 80 80 aufgefüllt, wie dies in filled, as in 3e 3e im Ergebnis dargestellt ist, um so zu dem erfindungsgemäßen Halbleiterbauelement zu gelangen. is shown in the results in order to arrive at the inventive semiconductor device.
  • Besteht die Elektrode aus einem Metall oder einem n-dotierten Silizium, so wird vorteilhafterweise vor dem Herstellen der Elektrode beispielsweise ein Silizid auf die freiliegende Oberfläche des Halbleiterkörpers zumindest im Bereich der p-dotierten Zone aufgebracht, um einen guten ohmschen Kontakt zwischen der Elektrode The electrode consists of a metal or an n-doped silicon, so advantageously before producing the electrode for example, a silicide is applied to at least the exposed surface of the semiconductor body in the region of the p-doped zone, a good ohmic contact between the electrode 80 80 und der p-dotierten Zone and the p-doped region 90 90 zu erhalten, um an diesem Übergang das Entstehen eines pn-Übergangs oder eines Schottky-Kontakts zu verhindern. to receive, in order to prevent this transition, the formation of a pn junction or a Schottky contact.
  • Besteht die Elektrode aus einem p-dotierten Polysilizium, so kann auf eine solche Silizidschicht im Übergangsbereich zwi schen der Elektrode The electrode consists of a p-doped polysilicon, it is possible in such a silicide layer in the transition area of ​​the electrode's Zvi 80 80 und der p-dotierten Zone and the p-doped region 12 12 verzichtet werden. be omitted. In diesem Fall kann im oberen Bereich des Grabens an den Seitenwänden vor dem Herstellen der Elektrode In this case, in the upper region of the trench to the side walls prior to the production of the electrode 80 80 eine Materialschicht, beispielsweise ein Silizid, auf die Source-Zone aufgebracht werden, um einen pn-Übergang zwischen der Elektrode a layer of material, for example a silicide, are applied to the source region to a PN junction between the electrode 80 80 und der Source-Zone zu verhindern. and prevent the source region. Bei Vorsehen einer die gesamte Anordnung überdeckenden Anschlusselektrode In providing the entire arrangement of overlapping terminal electrode 85 85 , die in , in the 2 2 gestrichelt dargestellt ist und die beispielsweise aus einem Metall besteht und die die Elektrode is shown in phantom and consists for example of a metal and the electrode, the 80 80 und die Source-Zone kurzschließt, kann auf eine solche Silizidschicht verzichtet werden. and the source zone shorts can be dispensed in such a silicide layer.
  • Die Kontaktierung der Gate-Elektroden von außen kann bei dem erfindungsgemäßen Halbleiterbauelement wie bei herkömmlichen Graben-Transistoren erfolgen, so dass auf eine detaillierte Darstellung hier verzichtet wird. The contacting of the gate electrodes from the outside can be made in the inventive semiconductor device as in the conventional trench-transistors, so that no detailed illustration here.
  • 4 4 zeigt ein weiteres Halbleiterbauelement, durch welches ein MOSFET mit einer Durchbruchstruktur bei, hoher Spannungsfestigkeit und niedrigem spezifischem Einschaltwiderstand realisiert ist. shows a further semiconductor component, through which a MOSFET having a breakdown in structure, high withstand voltage and low specific on-resistance is realized.
  • Das Halbleiterbauelement umfasst einen Halbleiterkörper The semiconductor device includes a semiconductor body 100 100 mit einer im Bereich einer Rückseite having a region of a rear 102 102 des Halbleiterkörpers of the semiconductor body 100 100 angeordneten stark n-dotierten Drain-Zone arranged heavily n-doped drain region 12 12 , einer sich an die Drain-Zone , One at the drain region 12 12 anschließenden Driftzone subsequent drift zone 14 14 , einer sich an die Driftzone , One at the drift zone 14 14 anschließenden p-dotierten Body-Zone subsequent p-doped body region 20 20 , sowie einer sich an die Body-Zone And a adhere to the body zone 20 20 anschließenden, im Bereich einer Vorderseite subsequently, in the region of a front side 101 101 des Halbleiterkörpers ausgebildeten stark n-dotierten Source-Zone of the semiconductor body formed heavily n-doped source region 30 30 . , Die Body-Zone The body zone 20 20 und die Source-Zone and the source region 30 30 sind zwischen zwei in lateraler Richtung beabstandet zueinander angeordneten Gräben are between two laterally spaced-apart trenches 61 61 , . 62 62 ausgebildet, die sich ausgehend von der Vorderseite formed, which, starting from the front 101 101 des Halbleiterkörpers of the semiconductor body 100 100 in vertikaler Richtung. in the vertical direction. entlang der Source-Zone along the source region 20 20 und der Body-Zone and the body zone 20 20 bis in die Driftzone into the drift region 14 14 erstrecken. extend. In diesen Gräben In these ditches 61 61 , . 62 62 sind jeweils Gate-Elektroden are each gate electrodes 42 42 aus gebildet, die mittels Gate-Isolationsschichten from formed by gate insulating films 52 52 gegenüber dem Halbleiterkörper compared with the semiconductor body 100 100 isoliert sind. are isolated.
  • Die Gräben the trenches 61 61 , . 62 62 mit den Gate-Elektroden with the gate electrodes 42 42 , sowie die zwischen den Gräben angeordneten Source-Zonen And arranged between the trenches source regions 30 30 und Body-Zonen and body zones 20 20 mit der Driftzone with the drift region 14 14 und der Drain-Zone and the drain region 12 12 bilden eine MOSFET-Struktur, wobei das Schaltsymbol dieses MOSFET in forming a MOSFET structure, wherein the circuit symbol of this MOSFET in 4 4 eingezeichnet ist. is located.
  • Das Halbleiterbauelement umfasst weiterhin wenigstens einen weiteren Graben The semiconductor device further comprises at least one further trench 60 60 , der in lateraler Richtung beabstandet zu dem ersten Graben , The spaced apart in the lateral direction to the first trench 61 61 angeordnet ist, wobei dieser Graben is arranged, said digging 60 60 Bestandteil einer weiteren Transistorstruktur mit einer Source-Zone Part of another transistor structure having a source region 30 30 und einer Body-Zone and a body zone 20 20 sein kann. can be.
  • Der Abstand dieses weiteren Grabens The distance of this further trench 60 60 zu dem ersten Graben to the first trench 61 61 in lateraler Richtung ist geringer als der Abstand des ersten und zweiten Grabens in the lateral direction is smaller than the distance of the first and second trench 61 61 , . 62 62 der Transistorstruktur, wobei zwischen den beiden enger beabstandeten Gräben the transistor structure, said closely spaced between the two trenches 60 60 , . 61 61 eine Durchbruchstruktur angeordnet ist. a breakdown structure is disposed. Diese Durchbruchstruktur umfasst in dem Ausführungsbeispiel eine p-dotierte Halbleiterzone in the embodiment this breakdown structure comprises a p-doped semiconductor zone 83 83 , die unterhalb der Vorderseite That below the front 101 101 des Halbleiterkörpers ausgebildet ist und die sich an die Driftzone the semiconductor body is formed and located at the drift region 14 14 anschließt. followed. Zwischen dieser Halbleiterzone Between this semiconductor zone 83 83 und der Driftzone and the drift region 14 14 ist ein pn-Übergang gebildet. is formed a pn junction. Die p-dotierte Zone The p-doped region 83 83 ist mit der Source-Zone is connected to the source zone 30 30 kurzgeschlossen, wie dies in shorted, as in 4 4 schematisch dargestellt ist. is shown schematically.
  • Die Gräben the trenches 60 60 , . 61 61 , . 62 62 erstrecken sich in dem Ausführungsbeispiel in vertikaler Richtung bis weit unterhalb der p-dotierten Zone extend, in the embodiment in the vertical direction to far below the p-doped region 20 20 um so die zwischen den enger benachbarten Gräben so between the closely adjacent trenches 60 60 , . 61 61 angeordnete Durchbruchstruktur von dem in der Body-Zone arranged breakdown of the structure in the body zone 20 20 bei angesteuerter Elektrode at addressed electrode, 42 42 ausgebildeten Kanal abzuschirmen. shield shaped channel.
  • Die Ausdehnung der p-dotierten Zone The extension of the p-doped region 83 83 in vertikaler Richtung des Halbleiterkörpers kann variieren, um dadurch die Durch bruchspannung der in Source-Drain-Richtung in Durchlassrichtung bzw. in Drain-Source-Richtung in Sperrrichtung betriebenen Diode, deren Schaltsymbol in den in the vertical direction of the semiconductor body may vary, thereby the breakdown voltage of the operated in the source-drain direction in the forward direction or in the direction of drain-source reverse bias diode, the circuit symbol in 4 4 und and 5 5 schematisch eingezeichnet ist, zu variieren. is schematically shown to vary. Dem Ausführungsbeispiel gemäß The embodiment according to 4 4 befindet sich der pn-Übergang etwa auf halber Höhe der Gräben is the pn junction at approximately half the height of the trenches 60 60 , . 61 61 unterhalb der Gate-Elektrode below the gate electrode 42 42 , während bei dem Ausführungsbeispiel gemäß While in the embodiment according to 5 5 der pn-Übergang knapp oberhalb der Grabenenden und auch unterhalb der Gate-Elektrode the pn junction just above the grave and ends below the gate electrode 42 42 liegt. lies. Die Driftzone The drift region 12 12 kann bei diesem Ausführungsbeispiel im Anschluss an die p-dotierte Zone can in this embodiment, after the p-doped region 83 83 der Durchbruchstruktur stärker dotiert sein als in den übrigen Bereichen der Driftzone of the breakdown structure to be more heavily doped than in the other regions of the drift zone 12 12 . ,
  • Wesentlich ist auch bei diesem Bauelement, dass die Durchbruchspannung der Durchbruchstruktur geringer ist als die Durchbruchstruktur der Body-Diode, so dass ein Spannungsdurchbruch immer zuerst an der für größere Ströme ausgelegten Durchbruchstruktur auftritt. It is also essential in this device that the breakdown voltage of the breakdown structure is less than the breakdown structure of the body diode so that a voltage breakdown whichever occurs first at the designed for larger currents breakdown structure. Die Durchbruchspannung ist dabei über den Abstand der p-dotierten Zone The breakdown voltage is more than the distance between the p-doped region 83 83 zu der stark n-dotierten Drain-Zone to the highly n-doped drain region 12 12 einstellbar, wobei die Durchbruchspannung mit kleiner werdendem Abstand abnimmt. adjustable, the breakdown voltage decreases with decreasing distance.

Claims (12)

  1. Halbleiterbauelement, das folgende Merkmale aufweist: – einen Halbleiterkörper ( A semiconductor device, comprising the following features: - a semiconductor body ( 100 100 ) mit einer ersten Anschlusszone ( ) (With a first terminal zone 12 12 , . 14 14 ) und einer zweiten Anschlusszone ( ) And a second connection zone ( 30 30 ) eines ersten Leitungstyps (n), – eine zwischen der ersten und zweiten Anschluszone ( ) Of a first conductivity type (n), - a (between the first and second Anschluszone 12 12 , . 14 14 , . 30 30 ) angeordnete Kanalzone ( ) Arranged channel region ( 20 20 ) eines zu dem ersten Leitungstyp komplementären Leitungstyps (p), – wenigstens einen sich in den Halbleiterkörper ( ) Of a complementary to the first conductivity type conduction type (p), - at least one hand (in the semiconductor body 100 100 ) hinein erstreckenden Graben ( ) Extending into the trench ( 60 60 ), der von der zweiten Anschlusszone ( ) Of the (from the second connection zone 30 30 ) durch die Kanalzone ( ) (By the channel zone, 20 20 ), bis in die erste Anschlusszone ( ), To the first connection zone ( 12 12 , . 14 14 ) reicht, – eine in dem Graben ( ) Enough - one (in the trench 60 60 ) angeordnete Steuerelektrode ( ) Arranged control electrode ( 40 40 ), die benachbart zu der Kanalzone ( ) Adjacent (to the channel region 20 20 ) und isoliert gegenüber dem Halbleiterkörper ( ) And insulated from the semiconductor body ( 100 100 ) angeordnet ist, – einen zwischen der ersten und zweiten Anschlusszone ( ) Is arranged, - a (between the first and second connection zone 12 12 , . 14 14 , . 30 30 ) und parallel zur Kanalzone ( () And parallel to channel region 20 20 ) geschalteten Durchbruchstrompfad, der wenigstens einen pn-Übergang aufweist und der dazu ausgebildet ist, bei Erreichen einer zwischen der ersten und zweiten Anschlusszone ( ) Connected breakdown current path having at least one pn junction and which is adapted to (upon reaching a between the first and second connection zone 12 12 , . 14 14 , . 30 30 ) anliegenden Durchbruchspannung zu leiten, dadurch gekennzeichnet , dass der Durchbruchstrompfad wenigstens teilweise in dem Graben ( ) Accompanying breakdown voltage to conduct, characterized in that the breakdown current path at least partially (in the trench 60 60 ) verläuft. ) Runs.
  2. Halbleiterbauelement nach Anspruch 1, bei dem in dem Graben ( A semiconductor device according to claim 1, (wherein, in the digging 60 60 ) eine Elektrode ( ) An electrode ( 80 80 ) angeordnet ist, die mit der zweiten Anschlusszone ( is arranged), which (with the second connecting region 30 30 ) elektrisch leitend verbunden ist, gegenüber der Steuerelektrode ( ) Is electrically conductively connected, (compared to the control electrode 40 40 ) elektrisch isoliert ist und am Boden des Grabens ( ) Is electrically insulated and (at the bottom of the trench 60 60 ) den Halbleiterkörper ( ) The semiconductor body ( 100 100 ) kon taktiert, wobei der Halbleiterkörper in diesem Anschlussbereich eine dotierte Zone ( ) Taktiert kon, wherein the semiconductor body in this connection area (a doped region 90 90 ) des zweiten Leitungstyps (p) aufweist. ) Of the second conductivity type (p) comprising.
  3. Halbleiterbauelement nach Anspruch 2, bei dem die Anschlusselektrode ( A semiconductor device according to claim 2, wherein (the terminal electrode 80 80 ) aus einem Metall oder einem Polysilizium besteht. ) Is made of a metal or a polysilicon.
  4. Halbleiterbauelement nach Anspruch 1, bei dem in dem Graben ( A semiconductor device according to claim 1, (wherein, in the digging 60 60 ) eine Anschlusselektrode ( ) A terminal electrode ( 81 81 ) des zweiten Leitungstyps (p) angeordnet ist, die mit der zweiten Anschlusszone ( ) Of the second conductivity type (p) is arranged, which (with the second connecting region 30 30 ) elektrisch verbunden ist und die gegenüber der Steuerelektrode ( ) Is electrically connected to the (opposite the control electrode 40 40 ) elektrisch isoliert ist, wobei sich zwischen dieser Anschlusselektrode ( ) Is electrically insulated, said (between this terminal electrode 81 81 ) und dem Halbleiterkörper ( ) And the semiconductor body ( 100 100 ) eine Zone ( ) A zone ( 82 82 ) des ersten Leitungstyps im Graben ( ) Of the first conductivity type in the trench ( 60 60 ) befindet, die gegenüber der Steuerelektrode ( ) Is that (compared with the control electrode 40 40 ) elektrisch isoliert ist. ) Is electrically insulated.
  5. Halbleiterbauelement nach Anspruch 4, bei dem die Anschlusselektrode ( A semiconductor device according to claim 4, wherein (the terminal electrode 81 81 ) und die zwischen der Anschlusselektrode ( ) And the (between the terminal electrode 81 81 ) und dem Halbleiterkörper angeordnete Zone ( ) And the semiconductor body disposed zone ( 82 82 ) jeweils aus Polysilizium bestehen. ) Are each made of polysilicon.
  6. Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauelements, wobei das Verfahren folgende Verfahrensschritte umfasst: – Bereitstellen eines Halbleiterkörpers mit einer ersten Anschlusszone ( A process for producing a semiconductor device, the method comprising the following steps: - providing a semiconductor body with a first terminal zone ( 12 12 , . 14 14 ) und einer zweiten Anschlusszone ( ) And a second connection zone ( 30 30 ) eines ersten Leitungstyps (n) und einer zwischen der ersten und zweiten Anschlusszone ( ) Of a first conductivity type (n) and a connection between the first and second zone ( 12 12 , . 14 14 , . 30 30 ) angeordneten Kanalzone ( ) Disposed channel zone ( 20 20 ) eines zu dem ersten Leitungstyp komplementären Leitungstyps (p), – Herstellen wenigstens eines sich in den Halbleiterkörper ( ) Of a complementary to the first conductivity type conduction type (p), - producing at least one is (in the semiconductor body 100 100 ) ausgehend von einer Vorderseite ( ) Starting (from a front side 101 101 ) hinein erstreckenden Grabens ( ) Extending into the trench ( 60 60 ), der von der zweiten Anschlusszone ( ) Of the (from the second connection zone 30 30 ) durch die Kanalzone ( ) (By the channel zone, 20 20 ) bis in die erste Anschlusszone ( ) To the first connection zone ( 12 12 , . 14 14 ) reicht, – Herstellen wenigstens einer in dem Graben ( in the trench forming at least one (-) extends, 60 60 ) angeordneten Steuerelektrode ( ) Arranged control electrode ( 40 40 ), die benachbart zu der Kanalzone ( ) Adjacent (to the channel region 20 20 ) und isoliert gegenüber dem Halbleiterkörper ( ) And insulated from the semiconductor body ( 100 100 ) angeordnet ist, – Herstellen einer zwischen der ersten und zweiten Anschlusszone ( ) Is arranged, - preparing a (between the first and second connection zone 12 12 , . 14 14 , . 30 30 ) angeordneten Durchbruchstruktur, die dazu ausgebildet ist bei Erreichen einer zwischen der ersten und zweiten Anschlusszone ( ) Arranged breakdown structure, which is adapted to (upon reaching a between the first and second connection zone 12 12 , . 14 14 , . 30 30 ) anliegenden Durchbruchspannung zu leiten, wobei die Durchbruchstruktur wenigstens einen pn-Übergang aufweist und wenigstens teilweise in dem Graben ( ) Accompanying breakdown voltage to conduct, the breakdown structure having at least one pn junction and (at least partially in the trench 60 60 ) verläuft. ) Runs.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, bei der die Herstellung der Steuerelektrode ( The method of claim 6, wherein the production of the control electrode ( 40 40 ) folgende Verfahrensschritte umfasst: – Aufbringen einer Isolationsschicht ( ), The following process steps: - applying an insulating layer ( 50' 50 ' ) auf den Halbleiterkörper ( ) (On the semiconductor body 100 100 ) und in den wenigstens einen Graben ( ) And in the at least one trench ( 60 60 ), – Abscheiden einer Elektrodenschicht ( ), - depositing an electrode layer ( 40' 40 ' ) auf die Isolationsschicht ( ) (On the insulating layer 50' 50 ' ), – Entfernen der Elektrodenschicht ( ), - removing the electrode layer ( 40' 40 ' ) oberhalb der Vorderseite ( ) Above the front side ( 101 101 ) des Halbleiterkörpers ( () Of the semiconductor body 100 100 ), am Boden des wenigstens einen Grabens ( ), (The bottom of the at least one trench 60 60 ) und teilweise im oberen Bereich der Grabenseitenwände benachbart zu der zweiten Anschlusszone ( ) And partially in the upper area of ​​the grave side walls adjacent to the second connection zone ( 30 30 ). ).
  8. Verfahren nach Anspruch 7, bei dem auf freiliegende Oberflächen der Steuerelektrode ( The method of claim 7, wherein (on exposed surfaces of the control electrode 40 40 ) in dem wenigstens einen Graben ( ) In the at least one trench ( 60 60 ) eine Isolationsschicht ( ) An insulating layer ( 70 70 ) vor dem Herstellen der Durchbruchstruktur aufgebracht wird. ) Is applied before the production of the breakdown structure.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, bei dem nach dem Herstellen der Steuerelektrode ( Method according to one of claims 6 to 8, in which (after the production of the control electrode 40 40 ) eine Zone ( ) A zone ( 90 90 ) des zweiten Leitungstyps (p) unterhalb des wenigstens einen Grabens ( ) Of the second conductivity type (p) below the at least one trench ( 60 60 ) erzeugt wird. ) is produced.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, bei dem nach dem Herstellen der Steuerelektrode ( The method of claim 9, wherein (after forming the control electrode 40 40 ) und der Isolationsschicht ( ) And the insulation layer ( 70 70 ) eine Silizidschicht auf freiliegende Bereiche des Halbleiterkörpers am Boden des wenigstens, einen Grabens aufgebracht wird. ) Depositing a silicide layer on exposed portions of the semiconductor body at the bottom of at least one trench.
  11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, bei dem der wenigstens eine Graben ( The method of claim 9 or 10, wherein the at least one trench ( 60 60 ) mit einem Elektrodenmaterial ( ) (With an electrode material 80 80 ) aufgefüllt wird. ) Is filled.
  12. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, bei dem nach dem Herstellen der Steuerelektrode ( Method according to one of claims 6 to 8, in which (after the production of the control electrode 40 40 ) und der Isolationsschicht ( ) And the insulation layer ( 70 70 ) der wenigstens eine Graben ( ) Of a trench (at least 60 60 ) mit einem ersten Halbleitermaterial eines ersten Leitungstyps teilweise gefüllt wird, das die erste Anschlusszone ( ) Is filled with a first semiconductor material of a first conductivity type in part, (the first connection region 12 12 ; ; 14 14 ) am Boden des Halbleiterkörpers ( ) (At the bottom of the semiconductor body 100 100 ) kontaktiert und bei dem der Graben ( ) Contacts, and wherein the trench ( 60 60 ) anschließend mit einem Halbleitermaterial des zweiten Leitungstyps aufgefüllt wird. ) Is then filled with a semiconductor material of the second conductivity type.
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