DE10341592B4 - Power transistor with specially shaped gate and field electrode - Google Patents

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Abstract

Leistungstransistor aus wenigstens einer Trench-Transistorzelle in einem Halbleiterkörper (7), wobei:
– im Halbleiterkörper (7) jeweils aufeinander folgend und im Wesentlichen horizontal geschichtet eine Drainzone (10), eine Driftzone (21), eine Kanalzone (22) und eine Source-Zone (23) ausgebildet sind,
– im Halbleiterkörper (7) ein Graben (6) vorgesehen ist,
– der Graben (6) bis im Wesentlichen zu einer Bodyhöhe (72), die einem pn-Übergang zwischen der Driftzone (21) und der Kanalzone (22) im Halbleiterkörper (7) gegenüberliegt, mit einer ersten dielektrischen Schicht (32) und zwischen der Bodyzone (72) und der Halbleiterkörperoberfläche (20) mit einem Gateoxid (33) ausgekleidet ist,
– im Graben (6) eine im Wesentlichen vom Grabenboden bis zur Oberkante der ersten dielektrischen Schicht (32) reichende Feldelektrode (63), zwischen etwa der Bodyhöhe (72) und der Halbleiterkörperoberfläche (20) eine Gate-Elektrode (62) und zwischen der Gate-Elektrode (62) und der Feldelektrode (63) eine zweite dielektrische Schicht (322) angeordnet sind, wobei
– die Unterkante...Power transistor of at least one trench transistor cell in a semiconductor body (7), wherein:
A drain zone (10), a drift zone (21), a channel zone (22) and a source zone (23) are formed in each case successively in the semiconductor body (7) and are stacked substantially horizontally,
A trench (6) is provided in the semiconductor body (7),
- The trench (6) substantially to a body height (72) which is opposite to a pn junction between the drift zone (21) and the channel zone (22) in the semiconductor body (7), with a first dielectric layer (32) and between the body zone (72) and the semiconductor body surface (20) are lined with a gate oxide (33),
- In the trench (6) extending substantially from the trench bottom to the upper edge of the first dielectric layer (32) extending field electrode (63), between about the body height (72) and the semiconductor body surface (20) has a gate electrode (62) and between the Gate electrode (62) and the field electrode (63) a second dielectric layer (322) are arranged, wherein
- the lower edge ...

Figure 00000001
Figure 00000001

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Leistungstransistor mit ersten 4 Merkmalen des Patentanspruchs 1. Sie ist ein Zusatzzur offengelegten Patentanmeldung DE 102 39 861 A1 .The present invention relates to a power transistor having first four features of claim 1. It is an addition to the published patent application DE 102 39 861 A1 ,

Im Hauptpatent ist eine Trench-Transistorzelle in einem Halbleiterkörper beschrieben, in welchem jeweils aufeinander folgend und im Wesentlichen horizontal geschichtet eine Drainzone, eine Driftzone, eine Kanalzone (auch Bodyzone genannt) und eine Source-Zone ausgebildet sind. Außerdem ist im Halbleiterkörper ein Graben vorhanden, der bis im Wesentlichen zu einer Bodyhöhe, die einem Übergang zwischen der Driftzone und der Kanalzone im Halbleiterkörper gegenüberliegt, mit einer ersten dielektrischen Schicht und zwischen der Bodyhöhe und der Oberfläche des Halbleiterkörpers mit einem Gateoxid ausgekleidet ist. Im Graben sind eine im Wesentlichen vom Grabenboden bis zur Oberkante der ersten dielektrischen Schicht reichende Feldelektrode, zwischen etwa der Bodyhöhe und der Oberfläche des Halbleiterkörpers eine Gate-Elektrode und zwischen der Gate-Elektrode und der Feldelektrode eine dielektrische Schicht angeordnet. Diese dielektrische Schicht ist an jeder Stelle zwischen der Feldelektrode und der Gate-Elektrode mindestens so dick wie die dünnste Stelle des Gateoxids. Diese letzte Bedingung muss aber bei dem vorliegenden Zusatz nicht erfüllt sein.in the Main patent is described a trench transistor cell in a semiconductor body, in which each consecutive and substantially horizontal layered a drain zone, a drift zone, a channel zone (also Bodyzone called) and a source zone are formed. Besides that is in the semiconductor body a trench exists that is essentially up to a body height, the a transition between the drift zone and the channel zone in the semiconductor body, with a first dielectric layer and between the body height and the surface of the semiconductor body lined with a gate oxide. In the ditch are one essentially from the trench bottom to the top of the first dielectric layer reaching field electrode, between about the body height and the surface of the Semiconductor body a gate electrode and between the gate electrode and the field electrode one arranged dielectric layer. This dielectric layer is at any point between the field electrode and the gate electrode at least as thick as the thinnest Location of the gate oxide. But this last condition must be present at the present Addition not fulfilled be.

Im Hauptpatent ist die in üblichen Trench-Leistungstransistoren vorhandene einheitliche Gate-Elektrode so in eine Feldelektrode im unteren Bereich des Grabens und die eigentliche Gate-Elektrode im oberen Bereich des Grabens etwa zwischen der Bodyhöhe und der Oberfläche des Halbleiterkörpers unterteilt. Die Feldelektrode kann dabei auf Sourcepotential oder auch einem anderen definierten Potential liegen (vgl. hierzu auch US 5 283 201 ). Durch diese Unterteilung in eine Feldelektrode und eine Gate-Elektrode lässt sich die Gate-Drain-Kapazität der Trench-Transistorzelle reduzieren. Dies gilt insbesondere dann, wenn dafür gesorgt wird, dass zwischen der Gate-Elektrode und der Drainzone ein nur kleiner Überlappungsbereich vorliegt.In the main patent, the standard gate electrode present in conventional trench power transistors is subdivided into a field electrode in the lower region of the trench and the actual gate electrode in the upper region of the trench approximately between the body height and the surface of the semiconductor body. The field electrode may be at source potential or at another defined potential (cf. US 5,283,201 ). By this division into a field electrode and a gate electrode, the gate-drain capacitance of the trench transistor cell can be reduced. This is especially true if it is ensured that there is only a small overlap area between the gate electrode and the drain zone.

Neben einer kleinen Gate-Drain-Kapazität wird für Leistungstransistoren bevorzugt auch ein niedriger Einschaltwiderstand gefordert. Dies gilt beispielsweise dann, wenn solche Leistungstransistoren in Gleichstrom/Gleichstrom-Wandlern eingesetzt werden sollen. Für die Erzielung eines solchen niedrigen Einschaltwiderstandes kann an sich auf das Feldplattenprinzip zurückgegriffen werden (vgl. hierzu US 5 973 360 ).In addition to a small gate-drain capacitance, a lower on-resistance is also required for power transistors. This applies, for example, when such power transistors are to be used in DC / DC converters. For achieving such a low on-resistance, the field plate principle can be used as such (cf. US 5,973,360 ).

Bei der im Hauptpatent beschriebenen Trench-Transistorzelle sollte die Lage der Unterkante der Gate-Elektrode möglichst genau mit der Lage des pn-Überganges übereinstimmen, der zwischen der Driftzone und der Kanalzone in einer auf einem Halbleitersubstrat vorgesehenen epitaktischen Schicht vorhanden ist. Die epitaktische Schicht und das Halbleitersubstrat bilden dabei den Halbleiterkörper. Bei einer zu tiefen Lage der Unterkante der Gate-Elektrode wird nämlich die Überlappung zwischen Gate-Elektrode und Drainzone groß, was die Gate-Drain-Kapazität untolerierbar anwachsen lässt. Ist dagegen die Lage der Unterkante der Gate-Elektrode zu hoch, ist also die Kanalzone zu flach ausgebildet, so ist die Inversion im unteren Bereich der Kanalzone reduziert und der Einschaltwiderstand erhöht. In Extremfällen wird sogar ein Kanal dann überhaupt nicht mehr geformt. Dies bedeutet insgesamt, dass bei ungenauer Anpassung der Unterkante der Gate-Elektrode an die Lage des pn-Überganges zwischen Driftzone und Kanalzone entweder die Gate-Drain-Kapazität mit zunehmender Überlappung anwächst, oder dass die Kanalbildung bei zu flacher Gestaltung der Kanalzone behindert ist.at the trench transistor cell described in the main patent should be the Position of the lower edge of the gate electrode as closely as possible with the location match the pn junction, between the drift zone and the channel zone in one on one Semiconductor substrate provided epitaxial layer present is. The epitaxial layer and the semiconductor substrate form while the semiconductor body. At a too low position of the lower edge of the gate electrode is namely the overlap between gate electrode and drain zone large, which makes the gate-drain capacitance intolerable grow up. is whereas the position of the lower edge of the gate electrode is too high So the channel zone is too flat, so the inversion is Lower range of the channel zone reduces and the on-resistance elevated. In extreme cases even becomes a channel then no longer shaped. This means overall that at inaccurate Adaptation of the lower edge of the gate electrode to the position of the pn junction between the drift zone and the channel zone either the gate-drain capacitance increases with increasing overlap, or that the channel formation obstructed when the channel zone is too flat is.

Für schnelle Schaltvorgänge ist es weiterhin wichtig, die Feldelektrode möglichst niederohmig an das Sourcepotential oder ein anderes definiertes Potential anzubinden. Dies bedingt eine sehr hohe Leitfähigkeit, die für die Feldelektrode vorliegen muss, um der Länge der streifen- oder netzförmigen Trenches Rechnung zu tragen. Mit anderen Worten, für die Feldelektroden sollte bevorzugt ein besonders hoch dotiertes polykristallines Silizium eingesetzt werden.For fast switching operations it is also important, the field electrode as low as possible to the Source potential or another defined potential connect. This requires a very high conductivity for the field electrode must be present to the length the strip or net-shaped To take into account trenches. In other words, for the field electrodes should preferably a particularly highly doped polycrystalline silicon be used.

Schließlich sollte bei Trench-Transistorzellen das Verhältnis zwischen der Gate-Drain-Kapazität und der Gate-Source-Kapazität in speziellen Fällen nicht zu groß sein. Dies gilt beispielsweise bei einem Synchronisier-Feldeffekttransistor in einem Buck-Konverter, da in einem solchen das Gate kapazitiv eingeschaltet werden kann, wenn der Steuer-Feldeffekttransistor des Buck-Konverters abgeschaltet wird.Finally, should For trench transistor cells, the ratio between the gate-drain capacitance and the Gate-source capacitance not in special cases to be too big. This applies, for example, to a synchronizing field-effect transistor in a buck converter, because in such a gate capacitive can be turned on when the control field effect transistor of the Buck converter is turned off.

Die US 5,242,845 bezieht sich auf eine Trench-Transistorzelle, bei der die Gate-Elektrode eine floatende Siliziumstruktur im Trench hufeisenartig umgreift.The US 5,242,845 refers to a trench transistor cell in which the gate electrode horseshoe-like surrounds a floating silicon structure in the trench.

Ausgehend von der im Hauptpatent beschriebenen Trench-Transistorzelle liegt somit der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Leistungstransistor anzugeben, bei dem eine niedrige Gate-Drain-Kapazität auch bei einer weniger genauen Anpassung der Unterkante der Gate-Elektrode an den pn-Übergang zwischen Driftzone und Kanalzone gewährleistet ist.outgoing from the trench transistor cell described in the main patent Thus, the present invention, the object of a power transistor specify at a low gate-drain capacitance even at a less accurate adaptation of the bottom edge of the gate electrode to the pn junction between drift zone and channel zone is guaranteed.

Diese Aufgabe wird bei einem Leistungstransistor der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Unterkante der Gate-Elektrode mindestens bereichsweise einen von der Horizontalen abweichenden Verlauf hat und diesem Verlauf der Unterkante der Gate-Elektrode wenigstens eine Ausbuchtung aufweist. This task is at a Leistungstran sistor of the type mentioned in the present invention achieved in that the lower edge of the gate electrode has at least partially different from the horizontal course and this course of the lower edge of the gate electrode has at least one bulge.

Bei dem erfindungsgemäßen Leistungstransistor erstreckt sich also die Unterkante der Gate-Elektrode nicht waagrecht über ihre gesamte Länge; vielmehr hat diese Unterkante zumindest teilweise einen von der Horizontalen abweichenden Verlauf. Dies kann in der Weise geschehen, dass die Unterkante an ihrem Rand abgeschrägt ist, also von ihrer Mitte aus einen abgeschrägten Verlauf zeigt.at the power transistor according to the invention Thus, the lower edge of the gate electrode does not extend horizontally over its whole length; Rather, this lower edge has at least partially one of Horizontal deviating course. This can be done in the way that the lower edge is bevelled at its edge, that is from its center from a bevelled Course shows.

Liegt bei dem erfindungsgemäßen Leistungstransistor die Unterkante der Gate-Elektrode in Bezug auf den pn-Übergang zwischen Driftzone und Kanalzone zu tief, so reduziert die durch die Abschrägung gegebene größere Schichtdicke der dielektrischen Schicht, also vorzugsweise das dickere Siliziumdioxid, im unteren Bereich der Gate-Elektrode die Gate-Drain-Kapazität. Ist umgekehrt die Unterkante der Gate-Elektrode in Bezug auf den pn-Übergang zu hoch angeordnet und liegt eine zum pn-Übergang hin abfallende Dotierung der Kanalzone vor, so dass eine zum pn-Übergang hin abnehmende Einsatzspannung auftritt, so reicht die größere Schichtdicke der dielektrischen Schicht noch aus, um bei der niedrigen Dotierungskonzentration im unteren Bereich der Kanalzone noch einen Kanal auszubilden, sofern der unterste Teil der Gate-Elektrode nicht vollständig in den Bereich der Kanalzone eintaucht.Lies in the power transistor according to the invention the bottom edge of the gate electrode with respect to the pn junction between drift zone and channel zone too deep, so by reduced the bevel given greater layer thickness the dielectric layer, ie preferably the thicker silicon dioxide, in the lower part of the gate electrode, the gate-drain capacitance. Is vice versa the bottom edge of the gate electrode with respect to the pn junction arranged too high and is located to the pn junction down sloping doping the channel zone, so that a decreasing to the pn-transition threshold voltage occurs, then the larger layer thickness is sufficient of the dielectric layer still to at the low doping concentration in the lower part of the channel zone still a channel form, provided the lowest part of the gate electrode is not completely in the Submerged area of the channel zone.

Simulationen haben gezeigt, dass bei einer Abschrägung der Unterkante der Gate-Elektrode der Einschaltwiderstand erst bei einer geringeren Eintauchtiefe über die Ebene des pn-Überganges hinaus ansteigt. Dabei ist bereits eine Abschrägung von 15° im Vergleich zu den üblichen 90° an der Kante der Gate-Elektrode ausreichend. Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Leistungstransistors liegt darin, dass seine Durchbruchspannung höher ist, weil durch Eckeneffekte bedingte Reduzierungen dieser Durchbruchspannung durch den flacheren Winkel abgemildert werden.simulations have shown that at a bevel of the lower edge of the gate electrode the on-resistance only at a lower immersion depth on the Level of pn-junction increases. It is already a bevel of 15 ° compared to the usual 90 ° at the Edge of the gate electrode sufficient. Another advantage of the power transistor according to the invention This is because its breakdown voltage is higher because of corner effects conditional reductions in breakdown voltage due to the shallower angle be mitigated.

Um die Leitfähigkeit der Feldelektrode zu erhöhen, ist es vorteilhaft, deren Querschnittsfläche in ihrer Längserstreckung zu vergrößern, indem für die Gate-Elektrode eine Einbuchtung, also eine sogenannte "Hufeisenform" vorgesehen wird. Eine derartige Gestaltung hat außerdem den Vorteil, dass die Gate-Source-Kapazität der Gate-Elektrode bei auf Sourcepotential liegender Feldelektrode größer wird, wodurch sich das Verhältnis der Gate-Drain-Kapazität zur Gate-Source-Kapazität günstiger gestaltet. Eine solche Einbuchtung kann auch mit Abschrägungen kombiniert werden. Auch können mehrere Einbuchtungen vorgesehen sein.Around the conductivity to increase the field electrode, it is advantageous, its cross-sectional area in its longitudinal extent to enlarge by for the gate electrode a recess, so called a "horseshoe shape" is provided. Such a design has as well the advantage that the gate-source capacitance of the gate electrode at source potential lying field electrode is larger, thereby the relationship the gate-drain capacitance cheaper to gate-source capacity designed. Such a recess can also be combined with bevels become. Also can be provided several indentations.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:following The invention will be explained in more detail with reference to the drawings. Show it:

1 eine Schnittdarstellung durch ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Leistungstransistors, 1 a sectional view through an embodiment of the power transistor according to the invention,

2 und 3 Schnittdarstellungen durch zwei Varianten des Ausführungsbeispiels von 1 und 2 and 3 Sectional views through two variants of the embodiment of 1 and

4 eine Schnittdarstellung durch einen bestehenden Leistungstransistor gemäß einer Trench-Transistorzelle des Hauptpatents. 4 a sectional view through an existing power transistor according to a trench transistor cell of the main patent.

4 zeigt die Transistorzelle des Hauptpatentes mit einem Halbleiterkörper 7 aus einem n+-leitenden Halbleitersubstrat 10 und einer epitaktischen Schicht mit einer n-leitenden Driftzone 21 und einer p-leitenden Kanal- bzw. Bodyzone 22, in welche eine n+-leitende Sourcezone 23 eingebracht ist. 4 shows the transistor cell of the main patent with a semiconductor body 7 from an n + -type semiconductor substrate 10 and an epitaxial layer having an n-type drift zone 21 and a p-type channel or body zone 22 into which an n + -type source zone 23 is introduced.

Es sei angemerkt, dass die angegebenen Leitungstypen jeweils auch ohne weiteres umgekehrt werden können. Anstelle eines n+-leitenden Halbleitersubstrats 10 liegt dann ein p+-leitendes Halbleitersubstrat mit einer p-leitenden Driftzone und einer n-leitenden Body- bzw. Kanalzone sowie einer p-leitenden Sourcezone vor. Für den Halbleiterkörper 7 wird in bevorzugter Weise Silizium verwendet. Jedoch können auch andere Halbleitermaterialien, wie insbesondere Siliziumcarbid und Verbindungshalbleiter usw. eingesetzt werden.It should be noted that the specified types of lines can each be easily reversed. Instead of an n + -type semiconductor substrate 10 Then there is a p + -type semiconductor substrate with a p-type drift zone and an n-type body or channel zone and a p-type source zone. For the semiconductor body 7 Silicon is preferably used. However, other semiconductor materials such as, in particular, silicon carbide and compound semiconductors, etc. may be used.

4 zeigt weiterhin Gräben- bzw. Trenches 6 mit einer Gate-Elektrode 62 und einer Feldelektrode 63, die jeweils beide aus dotiertem polykristallinen Silizium bestehen können. Diese Elektroden 62, 63 sind durch Isolierschichten 32, 33 und 322 isoliert, wobei die Isolierschicht 32 dicker als die Isolierschicht 33 ist und auch die Isolierschicht 322 vorzugsweise eine größere Schichtdicke als die Isolierschicht 33 aufweist. 4 also shows trenches or trenches 6 with a gate electrode 62 and a field electrode 63 each of which may be made of doped polycrystalline silicon. These electrodes 62 . 63 are through insulating layers 32 . 33 and 322 isolated, wherein the insulating layer 32 thicker than the insulating layer 33 is and also the insulating layer 322 preferably a greater layer thickness than the insulating layer 33 having.

Für die Isolierschichten werden in vorteilhafter Weise Siliziumdioxid und/oder Siliziumnitrid verwendet.For the insulating layers are advantageously silicon dioxide and / or silicon nitride used.

Die Isolierschicht 33 bildet so ein "Gateoxid" für die Gate-Elektrode 62, während die Isolierschicht 32 die dielektrische Schicht für die Feldelektrode 63 darstellt.The insulating layer 33 thus forms a "gate oxide" for the gate electrode 62 while the insulating layer 32 the dielectric layer for the field electrode 63 represents.

4 zeigt schließlich noch eine Drain-Anschlussmetallisierung 52 für eine Drainelektrode D, eine Source-Anschlussmetallisierung 53 für eine Sourceelektrode S, eine Isolierschicht 323 aus beispielsweise Siliziumdioxid und/oder Siliziumnitrid zwischen der Gate-Elektrode 62 und der Source-Anschlussmetallisierung 53 und eine "Bodyhöhe" 72, in welcher der pn-Übergang, gemessen vom unteren Rand des Trenches 6, zwischen der Driftzone 21 und der Kanal- bzw. Bodyzone 22 verläuft. 4 finally shows a drain terminal metallization 52 for a drain electrode D, a source terminal metallization 53 for a source electrode S, an insulating layer 323 from, for example, silicon dioxide and / or silicon nitride between the gate electrode 62 and the source terminal metallization 53 and a "body height" 72 , in which the pn junction, measured from the bottom of the trench 6 , between the drift zone 21 and the channel or body zone 22 runs.

Anhand der 1 bis 3 werden nun verschiedene Ausführungsvarianten des erfindungsgemäßen Leistungstransistors erläutert, wobei in diesen Figuren für einander entsprechende Bauteile die gleichen Bezugszeichen verwendet werden wie in 4.Based on 1 to 3 Various embodiments of the power transistor according to the invention will now be explained, wherein in these figures for corresponding components, the same reference numerals are used as in 4 ,

Der erfindungsgemäße Leistungstransistor gemäß dem Ausführungsbeispiel von 1 unterscheidet sich von dem bestehenden Leistungstransistor nach 4 dadurch, dass die Unterkante der Gate-Elektrode 62 einen wenigstens bereichsweise von der Horizontalen abweichenden Verlauf hat. Im Ausführungsbeispiel von 1 ist diese Unterkante abgeschrägt, wie dies im Vergleich zu dem bestehenden Verlauf (vgl. die rechte Hälfte von 1), der in Strichlinien angedeutet ist, deutlich zu ersehen ist. Mit anderen Worten, die Unterkante ist zumindest teilweise vom mittleren "Messbereich" zwischen zwei Gräben 6 aus weg abfallend gestaltet. Kommt nun die Gate-Elektrode 62 zu tief zu liegen, so reduziert die dickere Isolierschicht 33 im unteren Bereich der Gate-Elektrode 62 die Gate-Drain-Kapazität. Ist umgekehrt die Unterkante der Gate-Elektrode 62 zu hoch und liegt eine zum pn-Übergang zwischen den Zonen 21, 22 hin abfallende Dotierung der Kanalzone 22 vor, besteht damit also eine zu diesem pn-Übergang hin abnehmende Einsatzspannung, so reicht die größere Schichtdicke der Isolierschicht 33 noch aus, um bei der niedrigeren Dotierung der Kanalzone 22 im unteren Bereich der Kanalzone 22 einen Kanal auszubilden, solange der unterste Teil der Gate-Elektrode nicht vollständig von der Kanalzone 22 umgeben ist bzw. in diese eintaucht.The power transistor according to the invention according to the embodiment of 1 differs from the existing power transistor 4 in that the lower edge of the gate electrode 62 has an at least partially deviating from the horizontal course. In the embodiment of 1 this lower edge is chamfered, as compared to the existing course (see the right half of 1 ), which is indicated in dashed lines, can be clearly seen. In other words, the lower edge is at least partially of the middle "measuring range" between two trenches 6 Shaped off way. Now comes the gate electrode 62 lying too low, so reduces the thicker insulating layer 33 in the lower part of the gate electrode 62 the gate-drain capacitance. Conversely, the bottom edge of the gate electrode 62 too high and is one to the pn junction between the zones 21 . 22 sloping doping of the channel zone 22 Therefore, if there is thus a starting voltage which decreases towards this pn junction, then the greater layer thickness of the insulating layer is sufficient 33 still off to at the lower doping of the channel zone 22 in the lower part of the canal zone 22 form a channel, as long as the lowest part of the gate electrode is not completely from the channel zone 22 is surrounded or immersed in it.

Die 2 und 3 zeigen noch weitere Varianten des erfindungsgemäßen Leistungstransistors jeweils in Schnittdarstellungen, die ähnlich zu der Darstellung von 1 sind.The 2 and 3 Show still further variants of the power transistor according to the invention in each case in sectional views, similar to the representation of 1 are.

Dabei ist in 2 ein Leistungstransistor dargestellt, bei dem die Unterkante der Gate-Elektrode 62 eine "hufeisenförmige" Gestaltung hat, also eine Form annimmt, bei der am Rand zwei Zacken vorstehen, während die Mitte eine Einbuchtung hat, in welche die Feldelektrode 63 weit bis über den pn-Übergang zwischen den Zonen 21 und 22 hinaus eintaucht. Ebenso stehen die "Zacken" der Gate-Elektrode 63 über diesen pn-Übergang hinaus nach unten vor.It is in 2 a power transistor is shown in which the lower edge of the gate electrode 62 has a "horseshoe-shaped" design, that assumes a shape in which two prongs protrude at the edge, while the center has a recess into which the field electrode 63 far beyond the pn junction between the zones 21 and 22 dips out. Likewise, the "spikes" of the gate electrode 63 down beyond this pn junction.

In 3 ist schließlich eine Variante gezeigt, bei der neben der "hufeisenförmigen" Gestaltung der Unterkante der Gate-Elektrode 63 noch eine Abschrägung von deren Außenkanten vorgesehen ist. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel überragen die unteren Zacken der Gate-Elektrode 62 bzw. die obere Kante der Feld-Elektrode 63 die Ebene des pn-Überganges zwischen den jeweiligen Zonen 21, 22, so dass diese Ebene durch die unteren Zacken 6 bzw. die obere Kante jeweils geschnitten oder durchstoßen wird.In 3 Finally, a variant is shown in which, in addition to the "horseshoe-shaped" design of the lower edge of the gate electrode 63 still a bevel is provided by the outer edges. Also in this embodiment, the lower teeth of the gate electrode protrude 62 or the upper edge of the field electrode 63 the level of the pn-junction between the respective zones 21 . 22 so that this level through the lower teeth 6 or the upper edge is cut or pierced respectively.

66
Graben, TrenchDig, trench
77
HalbleiterkörperSemiconductor body
1010
HalbleitersubstratSemiconductor substrate
2020
Oberfläche des HalbleiterkörpersSurface of the Semiconductor body
2121
Driftzonedrift region
2222
Kanalzonecanal zone
2323
Sourcezonesource zone
3232
Isolierschichtinsulating
3333
Isolierschichtinsulating
322322
Isolierschichtinsulating
323323
Isolierschichtinsulating
5252
Drain-AnschlussmetallisierungDrain contact metallization
5353
Source-AnschlussmetallisierungSource contact metallization
6262
Gate-ElektrodeGate electrode
6363
Feldelektrodefield electrode
7272
BodyhöheBody height

Claims (6)

Leistungstransistor aus wenigstens einer Trench-Transistorzelle in einem Halbleiterkörper (7), wobei: – im Halbleiterkörper (7) jeweils aufeinander folgend und im Wesentlichen horizontal geschichtet eine Drainzone (10), eine Driftzone (21), eine Kanalzone (22) und eine Source-Zone (23) ausgebildet sind, – im Halbleiterkörper (7) ein Graben (6) vorgesehen ist, – der Graben (6) bis im Wesentlichen zu einer Bodyhöhe (72), die einem pn-Übergang zwischen der Driftzone (21) und der Kanalzone (22) im Halbleiterkörper (7) gegenüberliegt, mit einer ersten dielektrischen Schicht (32) und zwischen der Bodyzone (72) und der Halbleiterkörperoberfläche (20) mit einem Gateoxid (33) ausgekleidet ist, – im Graben (6) eine im Wesentlichen vom Grabenboden bis zur Oberkante der ersten dielektrischen Schicht (32) reichende Feldelektrode (63), zwischen etwa der Bodyhöhe (72) und der Halbleiterkörperoberfläche (20) eine Gate-Elektrode (62) und zwischen der Gate-Elektrode (62) und der Feldelektrode (63) eine zweite dielektrische Schicht (322) angeordnet sind, wobei – die Unterkante der Gate-Elektrode (62) mindestens bereichsweise einen von der Horizontalen abweichenden Verlauf hat und in diesem Verlauf der Unterkante der Gate-Elektrode wenigstens eine Ausbuchtung aufweist und – die Feldelektrode (63) auf festem Potential liegt.Power transistor of at least one trench transistor cell in a semiconductor body ( 7 ), wherein: - in the semiconductor body ( 7 ) each consecutive and substantially horizontally layered a drain zone ( 10 ), a drift zone ( 21 ), a channel zone ( 22 ) and a source zone ( 23 ), - in the semiconductor body ( 7 ) a ditch ( 6 ), - the trench ( 6 ) to substantially body height ( 72 ), which is a pn junction between the drift zone ( 21 ) and the channel zone ( 22 ) in the semiconductor body ( 7 ), with a first dielectric layer ( 32 ) and between the body zone ( 72 ) and the semiconductor body surface ( 20 ) with a gate oxide ( 33 ), - in the trench ( 6 ) substantially from the trench bottom to the top edge of the first dielectric layer ( 32 ) extending field electrode ( 63 ), between about body height ( 72 ) and the semiconductor body surface ( 20 ) a gate electrode ( 62 ) and between the gate electrode ( 62 ) and the field electrode ( 63 ) a second dielectric layer ( 322 ), wherein - the lower edge of the gate electrode ( 62 ) at least in regions has a deviating from the horizontal course and in this course of the lower edge of the gate electrode has at least one bulge and - the field electrode ( 63 ) is at a fixed potential. Leistungstransistor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Unterkante der Gate-Elektrode (62) mindestens bereichsweise einen zur Halbleiterkörperoberfläche (20) schrägen Verlauf hat.Power transistor according to claim 1, characterized in that the lower edge of the gate electrode ( 62 ) at least partially to the semiconductor body surface ( 20 ) has an oblique course. Leistungstransistor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Verlauf zwischen zwei Gräben (6) schräg abfallend ist.Power transistor according to claim 2, characterized in that the course between two trenches ( 6 ) is sloping. Leistungstransistor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Feldelektrode (63) die Gate-Elektrode (62) überlappt.Power transistor according to one of Claims 1 to 3, characterized in that the field electrode ( 63 ) the gate electrode ( 62 ) overlaps. Leistungstransistor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Feldelektrode (63) und/oder die Gate-Elektrode (62) die Ebene des pn-Überganges zwischen der Driftzone (21) und der Kanalzone (22) schneiden bzw. durchstoßen.Power transistor according to claim 4, characterized in that the field electrode ( 63 ) and / or the gate electrode ( 62 ) the plane of the pn-junction between the drift zone ( 21 ) and the channel zone ( 22 ) cut or pierced. Leistungstransistor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Feldelektrode (63) auf Sourcepotential liegt.Power transistor according to claim 1, characterized in that the field electrode ( 63 ) is at source potential.
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