DE102005035699B4 - Semiconductor power device with charge compensation structure and method of making the same - Google Patents

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Abstract

Halbleiterleistungsbauelement mit Ladungskompensationsstruktur (2), wobei das Halbleiterleistungsbauelement (1) ein Feldeffektbauelement mit einer vertikalen schwach- bis mitteldotierten Driftstrecke (4) zwischen einer ersten Elektrode (5) auf der Oberseite (20) des Halbleiterleistungsbauelementes (1) und einer zweiten Elektrode (6) auf der Rückseite (26) des Halbleiterleistungsbauelements (1) aufweist, wobei die Driftstrecke (4) vertikal ausgerichtete Driftzonen (9) besitzt, die von einer vertikal ausgerichteten Grabenstruktur (8) als Ladungskompensationsstruktur (2) umgeben sind, und wobei die Grabenstruktur (8) ein anisotrop leitendes Material (10) aufweist, das in Ebenen (11, 12) orthogonal zur Grabentiefe (t) alternierend hohe und niedrige Leitfähigkeiten und in Richtung der Grabentiefe (t) eine geringe Leitfähigkeit aufweist, wobei das anisotrop leitende Material ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus:
a) Graphit, dessen Ebenen (11, 12) mit hochleitenden hexagonal strukturierten Kristallgitterebenen (14), die mit dazwischen angeordneten nicht leitenden Van der Waal'schen Bindungsebenen (18) alternieren, orthogonal zu der Grabentiefe (t) angeordnet sind;
b) gefüllter Kunststoff, der mit Agglomeraten...
Semiconductor power device with charge compensation structure (2), wherein the semiconductor power device (1) has a field effect device with a vertical weak to medium doped drift path (4) between a first electrode (5) on the top (20) of the semiconductor power device (1) and a second electrode (6 ) on the rear side (26) of the semiconductor power component (1), the drift path (4) having vertically aligned drift zones (9) surrounded by a vertically aligned trench structure (8) as a charge compensation structure (2), and wherein the trench structure ( 8) comprises an anisotropically conductive material (10) having in layers (11, 12) orthogonal to the trench depth (t) alternately high and low conductivities and in the trench depth (t) a low conductivity, wherein the anisotropically conductive material is selected from the group consisting of:
a) graphite whose planes (11, 12) are arranged orthogonal to the trench depth (t) with highly conductive hexagonal structured crystal lattice planes (14) alternating with non-conducting Van of the Waal bonding planes (18) disposed therebetween;
b) filled plastic mixed with agglomerates ...

Figure 00000001
Figure 00000001

Description

Bei konventionellen MOSFETs mit Driftstrecke ist die maximale Donatorkonzentration [ND] in einem n-Gebiet als Driftstrecke und somit auch die elektrische Leitfähigkeit der Driftstrecke durch die geforderte Sperrfähigkeit bestimmt bzw. umgekehrt. Beim Avalanche-Durchbruch sind dann ca. 1,5 × 1012 cm–2 Donatoren ionisiert, die ihre Gegenladung in der Akzeptorladung des p-leitenden Gebietes der konventionellen MOSFET-Struktur finden. Soll eine höhere Donatorkonzentration ermöglicht werden, so müssen Gegenladungen für die Donatoratome der Driftstrecke bzw. des n-Gebiets etwa in der gleichen Bauelement-Ebene wie die Driftstrecke gefunden werden. Bei MOS-Feldplattentransistoren mit Grabenstruktur, wie sie aus der Druckschrift US 6,573,558 B2 bekannt sind, geschieht dies durch die Ladungsträger der Feldplatte.In conventional MOSFETs with drift path, the maximum donor concentration [N D ] in an n - region as the drift path and thus also the electrical conductivity of the drift path is determined by the required blocking capability or vice versa. In the avalanche breakthrough, approximately 1.5 × 10 12 cm -2 donors are then ionized, which find their counter-charge in the acceptor charge of the p-type region of the conventional MOSFET structure. If a higher donor concentration is to be made possible, countercharges for the donor atoms of the drift path or of the n - region must be found approximately in the same component plane as the drift path. In MOS field plate transistors with trench structure, as is known from the publication US 6,573,558 B2 are known, this is done by the charge carriers of the field plate.

Bei Kompensationsbauelementen wie beim ”CoolMOS”, die alternierend in Zellen angeordnete n-Gebiete und p-Gebiete aufweisen, geschieht dieses durch Akzeptoren der p-Gebiete als Gegenladungen.at Compensating components such as the "CoolMOS", alternating in cells have arranged n-areas and p-areas, this happens by acceptors of the p-regions as countercharges.

In diesem Zusammenhang wird unter einem schwachdotierten n- bzw. p-Gebiet eine Störstellenkonzentration [N] verstanden, welche entweder eine Donatorenkonzentration [ND] oder eine komplementäre Akzeptorenkonzentration [NA] sein kann und zwischen 1 × 1012 cm–3 ≤ [N] ≤ 1 × 1016 cm–3 beträgt.In this context, a weakly doped n - or p - region is understood as meaning an impurity concentration [N] which can be either a donor concentration [N D ] or a complementary acceptor concentration [N A ] and between 1 × 10 12 cm -3 ≤ [N] ≤ 1 × 10 16 cm -3 is.

Unter einem mittelstark dotierten n- bzw. p-Gebiet wird ein Bereich eines Halbleiterleistungsbauelements verstanden, der mittlere Störstellenkonzentration zwischen 1 × 1016 cm–3 ≤ [N] ≤ 1 × 1018 cm–3 aufweist. Unter einem hochdotierten n+- bzw. p+-Gebiet wird ein Bereich eines Halbleiterleistungsbauelementes verstanden, der hochdotiert ist und eine Störstellenkonzentration zwischen 1 × 1018 cm–3 ≤ [N] ≤ 1 × 1020 cm–3 aufweist. Unter einem metallisch leitenden Halbleitergebiet wird ein Bereich eines Halbleiterleistungsbauelementes verstanden, der eine äußerst hohe Dotierung aufweist und eine Störstellenkonzentration zwischen 1 × 1020 cm–3 ≤ [N] ≤ 1 × 1022 cm–3 aufweist.A medium-doped n- or p-type region is understood as meaning a region of a semiconductor power component, the average impurity concentration between 1 × 10 16 cm -3 ≤ [N] ≤ 1 × 10 18 cm -3 having. A highly doped n + or p + region is understood as meaning a region of a semiconductor power component which is heavily doped and has an impurity concentration between 1 × 10 18 cm -3 ≤ [N] ≤ 1 × 10 20 cm -3 having. A metallically conductive semiconductor region is understood as meaning a region of a semiconductor power component which has an extremely high doping and an impurity concentration between 1 × 10 20 cm -3 ≤ [N] ≤ 1 × 10 22 cm -3 having.

Soll die elektrische Leitfähigkeit einer Driftstrecke mit n-leitenden Zonen durch Kompensationsstrukturen wie z. B. bei einem ”CoolMOS” weiter verbessert werden, so dass sie eine mittlere n-leitende Dotierstoffkonzentration erreicht, so muss der Kompensationsgrad immer genauer eingestellt werden. Dieses stößt bereits heute an die Grenzen der technologischen Machbarkeit, so dass die Driftstrecke von ”CoolMOS”-Halbleiterleistungsbauelementen eine Störstellenkonzentration bis zu [N] ≤ 2 × 1017 cm–3 aufweist.If the electrical conductivity of a drift path with n - -conducting zones by compensation structures such. B. in a "CoolMOS" can be further improved so that it reaches a mean n-type dopant concentration, the degree of compensation must be adjusted more accurately. This is already reaching the limits of technological feasibility, so that the drift distance of "CoolMOS" semiconductor power devices has an impurity concentration up to [N] ≦ 2 × 10 17 cm -3 .

Die aus US 6,573,558 B2 bekannten MOS-Feldplattentransistoren mit Grabenstruktur besitzen den Nachteil, dass je nach Anschlussart der Feldplatte entweder am source- oder am drainseitigen Ende zum n-Gebiet die volle Sperrspannung abfällt und somit sehr dicke Isolationsschichten erforderlich sind. Bei 600 V Dauerbelastung wäre ein etwa 3 μm bis 6 μm dickes SiO2 erforderlich, was den Effekt der Feldplatte bei der Bereitstellung von Gegenladungen für die Driftstrecke deutlich reduziert.From US 6,573,558 B2 known MOS field plate transistors with trench structure have the disadvantage that depending on the type of connection of the field plate either at the source or at the drain end to the n - area the full reverse voltage drops and thus very thick insulation layers are required. At 600 V continuous load, an approximately 3 μm to 6 μm thick SiO 2 would be required, which significantly reduces the effect of the field plate in the provision of countercharges for the drift path.

Anstelle einer genaueren Kompensation beim ”CoolMOS” wurde mit den Patentanmeldungen DE 10 2004 007 197 A1 und DE 10 2004 007 196 A1 vorgeschlagen, dass die Gegenladung durch eine Grabenstruktur mit deutlich höherer Dielektrizitätszahl als das umgebende Si bereitgestellt wird. Um technisch bzw. wirtschaftlich attraktive Einsatzmöglichkeiten zu schaffen, müsste die relative Dielektrizitätszahl des Isolators, mit dem der Graben im Si gefüllt wird, etwa εr ≈ 1000 betragen. Bei typischen Grabenbreiten und Breiten der Driftstrecke im Bereich einiger μm lassen sich für 600 V-Bauelemente Einschaltwiderstands-Werte erreichen, die bereits einen Faktor 3 besser als beim ”CoolMOS” heute sind.Instead of a more exact compensation at the "CoolMOS" became with the patent applications DE 10 2004 007 197 A1 and DE 10 2004 007 196 A1 proposed that the counter-charge is provided by a trench structure with a significantly higher dielectric constant than the surrounding Si. In order to create technically or economically attractive possibilities of use, the relative dielectric constant of the insulator, with which the trench is filled in the Si, would have to be approximately ε r ≈ 1000. With typical trench widths and widths of the drift path in the range of a few μm, it is possible to achieve on-resistance values for 600 V components, which are already a factor of 3 better than in "CoolMOS" today.

Weitere Halbleiterleistungsbauelemente mit Grabenstruktur sind aus der Druckschrift US 6,608,350 B2 bekannt. Mit derartigen bekannten Grabenstrukturen kann ein Hochspannungstransistor mit niedrigem Durchlasswiderstand auf einem n+-leitenden Halbleitersubstrat mit einem schwachdotierten Halbleiterkörperbereich auf dem n+-leitenden Halbleitersubstrat hergestellt werden, indem aus der Grabenstruktur Kompensationsgebiete in den schwachdotierten Halbleiterkörperbereich ausdiffundiert werden. Der Graben kann mit einem Dielektrikum oder einem hochresistiven semiisolierenden Material gefüllt werden, wie es auch in der DE 19848828 C2 beschrieben wird. Halbleiterleistungsbauelemente mit Grabenstruktur sind auch aus den Druckschriften US 4,893,160 A und US 5,282,018 A bekannt.Other semiconductor power devices with trench structure are from the document US 6,608,350 B2 known. With such known trench structures, a high-voltage transistor having a low on-state resistance can be formed on an n + -type semiconductor substrate having a lightly doped semiconductor body region on the n + -type semiconductor substrate by diffusing compensation regions from the trench structure into the lightly doped semiconductor body region. The trench can be filled with a dielectric or a highly resistive semi-insulating material, as it is also in the DE 19848828 C2 is described. Semiconductor power devices with trench structure are also from the documents US 4,893,160 A and US 5,282,018 A known.

Durch weitere Miniaturisierung von Halbleiterleistungsbauelementen für Hochspannungsanwendungen besteht ein wachsender Bedarf, den Einschaltwiderstand der Driftstrecke weiter zu vermindern, um einerseits die Verlustleistung und damit die Aufheizung des Halbleiterleistungsbauteils zu senken und andererseits die zulässigen Durchlassströme im Einschaltfall zu vergrößern, ohne die erforderliche Halbleiterchipfläche vergrößern zu müssen.Further miniaturization of semiconductor power devices for high voltage applications, there is a growing need to further reduce the on-resistance of the drift path in order, on the one hand, to reduce the power loss and thus the heating of the semiconductor power component and, on the other hand, to increase the permissible forward currents in the on-state, without having to increase the required semiconductor chip area.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Halbleiterleistungsbauelement mit Driftstrecke und Grabenstruktur anzugeben, das eine weiter erhöhte Nennstromdichte im Durchlassfall ermöglicht und eine deutlich höhere Dotierung der Driftstrecke durch eine verbesserte Ladungsträgerkompensationsstruktur zulässt.task The invention is a semiconductor power device with drift path and trench structure indicating a further increased rated current density in case of passage and a much higher one Doping the drift path by an improved charge carrier compensation structure allows.

Diese Aufgabe wird mit dem Gegenstand der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.These The object is achieved with the subject matter of the independent claims. advantageous Further developments of the invention will become apparent from the dependent claims.

Erfindungsgemäß wird ein Halbleiterleistungsbauelement mit Ladungskompensationsstruktur geschaffen. Das Halbleiterleistungsbauelement ist ein Feldeffektbauelement mit einer vertikalen schwach bis mittelstark dotierten Driftstrecke zwischen einer ersten Elektrode auf der Oberseite des Halbleiterleistungsbauelements und einer zweite Elektrode auf der Rückseite des Halbleiterleistungsbauelements. Die Driftstrecke weist vertikal aufgerichtete Driftzonen auf, die von einer vertikal ausgerichteten Grabenstruktur zur Ladungsträgerkompensation umgeben sind. Die Grabenstruktur weist ein anisotrop leitendes Material auf, das in Ebenen orthogonal zur Grabentiefe alternierend hohe und niedrige Leitfähigkeiten und in Richtung der Grabentiefe eine geringe Leitfähigkeit aufweist.According to the invention is a Semiconductor power device with charge compensation structure created. The semiconductor power device is a field effect device with a vertical weak to moderately doped drift path between a first electrode on top of the semiconductor power device and a second electrode on the back side of the semiconductor power device. The drift path has vertically erect drift zones, the from a vertically oriented trench structure for carrier compensation are surrounded. The trench structure has an anisotropically conductive material alternating in planes orthogonal to the trench depth and low conductivities and in the direction of the trench depth a low conductivity having.

In diesem Zusammenhang wird unter hoher elektrischer Leitfähigkeit eine Leitfähigkeit verstanden, die einer metallischen Leitfähigkeit nahe kommt. Unter niedriger Leitfähigkeit werden Widerstände verstanden, wie sie bei schwach dotierten Halbleitern, bei Kunststoffen und/oder bei Isolationswerkstoffen und Keramiken auftreten. Unter geringer Leitfähigkeit wird eine elektrische Leitfähigkeit verstanden, die einen Wert erreicht, der zwischen der hohen Leitfähigkeit und der niedrigen Leitfähigkeit liegt, wobei die geringe Leitfähigkeit mindestens um eine Zehnerpotenz und um vorzugsweise mehr als fünf Zehnerpotenzen geringer ist, als die hohe Leitfähigkeit.In This connection is under high electrical conductivity a conductivity understood, which comes close to a metallic conductivity. Below lower conductivity resistances are understood as with weakly doped semiconductors, with plastics and / or occur in insulating materials and ceramics. Under lower conductivity becomes an electrical conductivity understood that reaches a value between the high conductivity and the low conductivity lies, with the low conductivity at least one order of magnitude and preferably more than five orders of magnitude is lower than the high conductivity.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die Grabenstruktur einen kristallinen Kohlenstoff in Form eines Graphits auf, in dem hochleitende, hexagonal strukturierte Kristallgitterebenen mit dazwischen angeordneten nicht leitenden Van der Waal'schen Bindungsebenen alternieren. Diese Kristallgitterebenen sind orthogonal zu der Grabentiefe angeordnet. Dadurch ergibt sich eine aus Atomlagen zusammengesetzte Struktur, in der monoatomare Ebenen mit hoher Leitfähigkeit mit Bindungsebenen ohne Atomrümpfe alternierend wechseln, sodass sich im Verlauf der Grabentiefe monoatomare Ebenen, in denen das Potentialniveau gehalten wird, mit Bindungsbereichen abwechseln, in denen ein Bruchteil der auf der Grabenstruktur anliegenden Spannung abgebaut wird. Bei dieser Ausführungsform der Erfindung kommt es lediglich darauf an, einen kristallinen Kohlenstoff in die Grabenstruktur einzubringen und das Aufwachsen der Graphitstruktur derart zu steuern, dass sich die Kristallgitterebenen orthogonal zur Grabentiefe anordnen.In a preferred embodiment According to the invention, the trench structure has a crystalline carbon in the form of a graphite, in which highly conductive, hexagonal structured Crystal lattice planes with non-conductive layers between them Van der Waals Alternate binding planes. These crystal lattice planes are orthogonal arranged to the trench depth. This results in one of atomic layers composite structure, in the monoatomic planes with high conductivity with bonding levels without atomic hulls alternately so that in the course of the trench depth monoatomic planes, in which the potential level is kept, with binding areas alternate, in which a fraction of the voltage applied to the trench structure is reduced. In this embodiment The invention is only about a crystalline carbon in the trench structure and the growth of the graphite structure in such a way to control that the crystal lattice planes are orthogonal to the trench depth Arrange.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das Material der Grabenstruktur einen gefüllten Kunststoff auf, der mit Agglomeraten elektrisch leitender Nanopartikel gefüllt ist, wobei die Agglomerate schichtweise leitende Netzwerke in Ebenen orthogonal zu der Grabentiefe aufweisen, die sich mit isolierenden Kunststoffschichten abwechseln. Agglomerate von schichtweise leitenden Netzwerken lassen sich auf Kunststoffschichten in der Grabenstruktur durch Aufstäuben aufbringen, so dass sich im Wechsel von Aufstäuben von Nanopartikelagglomeraten und isolierenden Kunststoffschichten eine Struktur ergibt, bei der in den Ebenen mit leitenden Netzwerken und Kanälen aus Agglomeraten ein Potentialniveau gehalten wird, und zwischen den in dem Graben gestapelten elektrisch leitenden Netzwerken der Spannungsabbau in den jeweiligen Kunststoffschichten erfolgt. Damit wird erreicht, dass sich in der benachbarten Driftstrecke eine entsprechende Feldverteilung ausbildet, die ermöglicht, dass höhere Konzentrationen an Dotierstoffen in die Driftstrecke, beispielsweise mit einer epitaktischen Abscheidung, eingebracht werden können.In a further preferred embodiment According to the invention, the material of the trench structure comprises a filled plastic on which is filled with agglomerates of electrically conductive nanoparticles, wherein the agglomerates layer by layer conductive networks in planes orthogonal to the trench depth, which alternate with insulating plastic layers. Agglomerates of layered conductive networks can be opened up Apply plastic layers in the trench structure by sputtering, so that in the change of dusting of nanoparticle agglomerates and insulating plastic layers a structure results in which in the levels with conductive networks and channels from agglomerates a potential level is maintained, and between the electrically conductive networks stacked in the trench Stress reduction in the respective plastic layers takes place. In order to is achieved that in the adjacent drift a corresponding Field distribution trains that allows for higher concentrations at dopants in the drift path, for example with an epitaxial Deposition, can be introduced.

Vorzugsweise besteht das Material in der Grabenstruktur aus einem anisotrop leitenden Klebstoff. Derartige Klebstoffe zeichnen sich dadurch aus, dass bei Druck der Klebstoff eine hochleitende Schicht ausbildet und ohne eine derartige Druckbeaufschlagung einen hohen elektrischen Widerstand beibehält. Das kann dahingehend genutzt werden, dass in der Grabenstruk tur der Klebstoff schichtweise eingebracht wird, und die Schichten abwechselnd unter einer Hochdruckatmosphäre und unter Normaldruck oder Vakuum aushärten. In den hochleitenden, unter Druck ausgehärteten Schichten wird wiederum das Potential örtlich fixiert, während sich in den isolierenden Schichten zwischen den elektrisch hochleitenden Schichten die an die Grabenstruktur angelegte Spannung iterativ abbaut. Die Wirkung auf die Feldverteilung in der Driftstrecke ist ähnlich, wie bei einem Schichtkondensator in der Grabenstruktur.Preferably For example, the material in the trench structure is an anisotropically conductive Adhesive. Such adhesives are characterized in that when printing the adhesive forms a highly conductive layer and without such a pressurization a high electrical Retains resistance. This can be used to the effect that in the trench structure the adhesive is introduced layer by layer, and the layers alternately under a high pressure atmosphere and cure under normal pressure or vacuum. In the highly conductive, under Pressure cured Layers, in turn, the potential is fixed locally, while in the insulating layers between the electrically highly conductive Layers the voltage applied to the trench structure iteratively degrades. The effect on field distribution in the drift path is similar, as with a layer capacitor in the trench structure.

In der beschriebenen und den drei folgenden bevorzugten Ausführungsformen können also in Richtung der Grabenstruktur im mikroskopischen Maßstab Schichten mit hoher und geringer Leitfähigkeit auch alternierend auftreten, sodass sich makroskopisch trotzdem eine geringe Leitfähigkeit in Richtung des Grabens ergibt.Thus, in the described and the three following preferred embodiments, layers with high and low conductivity can be used in the direction of the trench structure on a microscopic scale occur alternately so that macroscopically still results in a low conductivity in the direction of the trench.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die Grabenstruktur abwechselnd Kohlenstoffnanopartikel und isolierende Kunststoffschichten derart auf, dass sich alternierend Ebenen aus einem leitenden Kohlenstoffnetzwerk und monomolekularen bzw. einigen Moleküllagen starke Ebenen aus isolierendem Kunststoff abwechseln. Diese Struktur kommt der Graphitstruktur bereits sehr nahe, da die Kunststoffschichten zwischen den leitenden Kohlenstoffnetzwerken mit einer monomolekularen Schichtdicke nur wenig mehr als 1,0 nm dick sind. Diese Struktur hat gegenüber der Graphitstruktur den Vorteil, dass eine Züchtung von kristallinem Kohlenstoff in einer Grabenstruktur nicht erforderlich ist. Vielmehr können die Kohlenstoffnetzwerke auch amorphe Strukturen mit entsprechen leitenden Kanälen aufweisen.In a further preferred embodiment According to the invention, the trench structure alternately has carbon nanoparticles and insulating plastic layers in such a way that alternately Layers of a conductive carbon network and monomolecular or some molecule layers alternating strong layers of insulating plastic. This structure The graphite structure is already very close because the plastic layers between the conductive carbon networks with a monomolecular Layer thickness only slightly more than 1.0 nm thick. This structure has opposite The graphite structure has the advantage that a breeding of crystalline carbon in a trench structure is not required. Rather, the Carbon networks also have amorphous structures with corresponding conducting channels exhibit.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die Grabenstruktur abwechselnd elektrisch leitende, hochdotierte Siliziumnanopartikel und isolierende Kunststoffschichten auf. Dabei wechseln sich die alternierenden Ebenen aus einem leitenden hochdotierten Siliziumnetzwerk und monomolekularen bzw. einigen Moleküllagen starke Ebenen aus isolierendem Kunststoff ab. Auch diese Grabenstruktur kommt der Auffüllung der Gräben mit einem kristallinem Kohlenstoff in Form von Graphit sehr nahe, da die isolierenden Kunststoffschichten sehr dünn aufgebracht werden und die Siliziumnanopartikel eine mittlere Korngröße in der Größenordnung von einigen Nanometern aufweisen.In a further preferred embodiment invention, the trench structure alternately electrically conductive, highly doped silicon nanoparticles and insulating plastic layers on. The alternating levels change from a conducting one highly doped silicon network and monomolecular or some molecular layers strong levels of insulating plastic. Also this trench structure comes the replenishment the trenches with a crystalline carbon in the form of graphite very close because the insulating plastic layers are applied very thin and the Silicon nanoparticles have a mean grain size of the order of magnitude of a few nanometers.

In einer weiteren Grabenstruktur wechseln sich Metallnanopartikel und isolierende Kunststoffschichten in der Weise ab, dass sich Ebenen mit einem leitenden Metallnetzwerk und monomolekulare bzw. einigen Moleküllagen starke Ebenen aus isolierendem Kunststoff in vertikaler Richtung abwechseln. Darin bedeutet vertikale Richtung, dass sich die Ebenen orthogonal zur Grabentiefe erstrecken. Das Einbringen von hohen Konzentrationen an Metallnanopartikeln zur Ausbildung von Metallnetzwerken auf einer sehr dünnen Kunststoffschicht ist dadurch möglich, dass abwechselnd Metalle und Kunststoff aufeinander in der Grabenstruktur durch Sputtern oder chemisch-physikalisches Abscheiden aufgebracht werden.In Another trench structure is replaced by metal nanoparticles and insulating plastic layers in such a way that levels off with a conductive metal network and monomolecular or some molecular layers strong levels of insulating plastic in the vertical direction alternate. In this vertical direction means that the levels extend orthogonal to the trench depth. The introduction of high Concentrations of metal nanoparticles for forming metal networks on a very thin Plastic layer is possible by that alternating metals and plastic on each other in the trench structure by sputtering or chemical-physical Deposition be applied.

Weiterhin ist es vorgesehen, dass das anisotrop leitende Material der Grabenstruktur in seinem thermischen Ausdehnungsverhalten dem thermischen Ausdehnungsverhalten des Halbleiterkörpers angepasst ist. Dieses ist besonders von Vorteil für Halbleiterleistungsbauteile mit Sperrspannungen über 100 Volt, zumal bei derartigen Halbleiterleistungsbauteilen die Grabentiefe mehrere 10 Mikrometer beträgt. Bei nicht ange passten Ausdehnungskoeffizienten würde eine Grabenfüllung auf einen Halbleiterwafer oder einem Halbleiterchip zu einer Verwölbung führen, welche die nachfolgenden Prozessschritte erschweren oder ganz unmöglich machen.Farther it is envisaged that the anisotropically conductive material of the trench structure in its thermal expansion behavior the thermal expansion behavior adapted to the semiconductor body is. This is particularly advantageous for semiconductor power devices with blocking voltages over 100 volts, especially in such semiconductor power devices the Trench depth is several 10 microns. For unadapted coefficients of expansion would one grave filling lead to a semiconductor wafer or a semiconductor chip to a warpage, which make the subsequent process steps difficult or impossible.

Vorzugsweise werden Halbleiterleistungsbauelemente als MOSFETs oder IGBTs oder Bipolartransistoren oder durch pnn-Dioden und/oder als Schottky-Dioden mit entsprechender erfindungsgemäßer Ladungskompensationsstruktur in den Driftstrecken hergestellt.Semiconductor power devices are preferably produced as MOSFETs or IGBTs or bipolar transistors or by pn - n diodes and / or as Schottky diodes with a corresponding charge compensation structure according to the invention in the drift paths.

Ein Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterwafers mit in Zeilen und Spalten angeordneten Halbleiterchippositionen für Halbleiterleistungsbauelemente mit Ladungskompensationsstruktur weist die nachfolgenden Verfahrensschritte auf. Zunächst wird ein hochdotierter Halbleiterwafer eines ersten Leitungstyps hergestellt. Auf diesen hochdotierten Halbleiterwafer wird eine schwach- bis mitteldotierte Epitaxieschicht des gleichen Leitungstyps zur Ausbildung von Driftstrecken in den jeweiligen Halbleiterchippositionen aufgebracht. Nach der Fertigstellung der Epitaxieschicht, deren Dicke sich nach der Sperrspannungsfestigkeit des Leistungshalbleiterbauteils richtet, wird in die Epitaxieschicht eine Grabenstruktur unter Bildung von Driftzonen aus Epitaxiematerial, die von der Grabenstruktur umgeben werden, eingebracht.One Process for producing a semiconductor wafer with in lines and Columns arranged semiconductor chip positions for semiconductor power devices with charge compensation structure has the following process steps on. First becomes a heavily doped semiconductor wafer of a first conductivity type produced. On this highly doped semiconductor wafer is a weak to medium doped epitaxial layer of the same conductivity type for the formation of drift paths in the respective semiconductor chip positions applied. After completion of the epitaxial layer, whose Thickness depends on the reverse voltage resistance of the power semiconductor device, is in the epitaxial layer, a trench structure to form Drift zones of epitaxial material surrounded by the trench structure be introduced.

Dabei können sich vorzugsweise die Grabenstrukturen und die Driftstrecken in Form von nebeneinander angeordneten Honigwaben auf dem Halbleiterwafer in den Halbleiterchippositionen verteilen. In diesem Fall werden als Grabenstruktur säulenförmige Ätzlöcher in die Epitaxieschicht eingebracht.there can preferably the trench structures and the drift paths in Shape of juxtaposed honeycombs on the semiconductor wafer in the semiconductor chip positions. In this case will be as a trench structure columnar etching holes in introduced the epitaxial layer.

Danach wird ein anisotrop leitendes Material in den Grabenstrukturen der Halbleiterchippositionen abgeschieden, wobei das Material in Ebenen orthogonal zur Grabentiefe alternierend hohe und niedrige Leitfähigkeiten aufweist und in Richtung der Grabentiefe eine geringere Leitfähigkeit besitzt. Die Definition hoher und niedriger Leitfähigkeit, sowie geringer Leitfähigkeit wurde oben bereits erläutert.After that is an anisotropic conductive material in the trench structures of Semiconductor chip positions deposited, the material in planes orthogonal to the trench depth alternating high and low conductivities has and in the direction of the trench depth a lower conductivity has. The definition of high and low conductivity, and low conductivity has already been explained above.

Als nächstes erfolgt ein Ausbilden einer ersten Elektrodenanschlussstruktur in einem oberen Bereich der Epitaxieschicht in den Halbleiterchippositionen, soweit es die Ausbildung einer Bodyzone aus einem komplementären Leitungstyp und einer hochdotierten Anschlusszone für die erste Elektrode betrifft. Dieses sind lediglich Vorbereitungen zum Aufbringen der entsprechenden ersten Elektrode wie einer Kollektor-, Anoden- oder Sourceelektrode je Halbleiterleistungsbauelementtyp auf der Oberseite des Halbleiterkörpers. Im Falle von MOSFETs oder IGBTs dienen diese Verfahrensschritte auch der Vorbereitung einer dritten Elektrode in Form eines isolierten Gates auf dem Halbleiterkörper. Danach können die Elektroden auf der Oberseite des Halbleiterkörpers angebracht werden.Next, formation of a first electrode terminal pattern in an upper portion of the epitaxial layer in the semiconductor chip positions occurs as far as the formation of a body region of a complementary conductivity type and a heavily doped junction region for the first electrode is concerned. These are merely preparations for applying the corresponding first electrode such as a collector, anode or source electrode per semiconductor power device type on the top side of the semiconductor body. In the case of MOSFETs or IGBTs the These method steps also include the preparation of a third electrode in the form of an insulated gate on the semiconductor body. Thereafter, the electrodes can be mounted on top of the semiconductor body.

Nach dieser Vorbereitung der Oberfläche des Halbleiterkörpers wird eine Metallschicht auf die Rückseite des Halbleiterwafers unter Ausbilden einer zweiten Elektrode in den Halbleiterchippositionen aufgebracht. Damit sind praktisch alle funktionalen Bereiche für einen Halbleiterleistungschip in den jeweiligen Halbleiterleistungschippositionen des Halbleiterwafers angeordnet und fertiggestellt. Zur Herstellung des Halbleiterchips selbst wird der Halbleiterwafer lediglich entlang der Zeilen und Spalten aufgetrennt, und die Halbleiterchips werden in entsprechenden Gehäusen zu Halbleiterleistungsbauelementen verpackt.To this preparation of the surface of the Semiconductor body is a metal layer on the back of the semiconductor wafer forming a second electrode in the semiconductor chip positions. So practically all functional areas are for one Semiconductor power chip in the respective semiconductor power chip positions arranged and completed the semiconductor wafer. For the production of the semiconductor chip itself, the semiconductor wafer is merely along the rows and columns are split, and the semiconductor chips become in appropriate housings packed into semiconductor power devices.

Anstelle dieses Verfahrens, bei dem zunächst eine Epitaxieschicht auf einem hochdotierten Halbleiterwafer hergestellt wird und dann eine Grabenstruktur in diese Epitaxieschicht eingebracht wird, kann in einem alternativen Verfahren, das im folgenden beschrieben wird, auch in umgekehrter Weise vorgegangen werden. Bei dem alternativen Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterwafers mit in Zeilen und Spalten angeordneten Halbleiterchippositionen für Halbleiterleistungsbauelemente mit Ladungskompensationsstrukturen werden die nachfolgenden Verfahrensschritte durchgeführt.Instead of this procedure, at first an epitaxial layer made on a heavily doped semiconductor wafer and then a trench structure is introduced into this epitaxial layer can, in an alternative method, be described in the following will also be reversed. In the alternative Process for producing a semiconductor wafer with in lines and Columns arranged semiconductor chip positions for semiconductor power devices with charge compensation structures, the following process steps carried out.

Zunächst wird, wie in dem obigen Verfahren, ein hochdotierter Halbleiterwafer eines ersten Leitungstyps bereitgestellt. Anschließend wird nun auf diesem hochdotierten Halbleiterwafer zunächst keine Epitaxieschicht aufgewachsen, sondern eine Schicht aus anisotrop leitenden Material mit lagenweiser Anisisotropie der Leitfähigkeit abgeschieden, wobei die lagenweise Anisisotropie der Leitfähigkeit derart gebildet wird, dass die Lagen alternierend hohe und niedrige Leitfähigkeiten aufweisen, und orthogonal zur Schichtebene eine geringere Leitfähigkeit besteht.First, As in the above method, a heavily doped semiconductor wafer of a provided first conductivity type. Subsequently, on this highly doped Semiconductor wafer first no epitaxial layer grown, but a layer of anisotropic conductive material with layered anisisotropy of conductivity deposited, with the layered anisisotropy of the conductivity is formed such that the layers alternately high and low conductivities have, and orthogonal to the layer plane, a lower conductivity consists.

Nach dem Herstellen einer derartigen Schicht aus anisotrop leitendem Material wird ein selektives Abtragen der anisotrop leitenden Schicht unter partiellem Freilegen der Oberfläche des hochdotierten Substrats in den Halbleiterchippositionen durchgeführt. Nachdem die Oberfläche des hochdotierten Halbleiterwafers partiell freigelegt ist, wird eine schwach- bis mitteldotierte Epitaxieschicht des ersten Leitungstyps auf dem Halbleiterwafer zur Ausbildung von Driftzonen aufgebracht. Diese Driftzonen sind dann von dem anisotrop leiten den Material der Schicht in den Halbleiterchippositionen umgeben.To producing such a layer of anisotropically conductive Material becomes a selective removal of the anisotropic conductive layer partially exposing the surface of the heavily doped substrate performed in the semiconductor chip positions. After the surface of the highly doped semiconductor wafer is partially exposed, is a weak to medium doped Epitaxial layer of the first conductivity type on the semiconductor wafer applied to the formation of drift zones. These drift zones are then from the anisotropic guide the material of the layer in the semiconductor chip positions surround.

Danach kann ein Ausbilden einer ersten Elektrodenanschlussstruktur in einem oberen Bereich der Epitaxieschicht in den Halbleiterchippositionen erfolgen, soweit es sich um die Ausbildung einer Bodyzone des komplementären Leitungstyps und einer hochdotierten Anschlusszone des ersten Leitungstyps zum Aufbringen der ersten Elektrode handelt. Damit ist die Strukturierung der Oberseite des Halbleiterwafers abgeschlossen. Anschließend kann auf die Unterseite oder Rückseite des Halbleiterwafers eine Metallschicht aufgebracht werden, die zur Bildung der zweiten Elektroden in den Halbleiterchippositionen erforderlich ist.After that can form a first electrode connection structure in a upper portion of the epitaxial layer in the semiconductor chip positions as far as the formation of a body zone of the complementary conductivity type is concerned and a heavily doped junction zone of the first conductivity type for Applying the first electrode is. This is the structuring completed the top of the semiconductor wafer. Then you can the bottom or back the semiconductor wafer, a metal layer are applied, the for forming the second electrodes in the semiconductor chip positions is required.

Nach Fertigstellung eines derartigen Halbleiterwafers wird zur Herstellung von Halbleiterleistungsbauelementen lediglich der Halbleiterwafer in seinen Chippositionen aufgetrennt, und die einzelnen Halbleiterleistungschips in entsprechende Gehäuse für Halbleiterleistungsbauteile verpackt. Mit diesem Verfahren lassen sich vorzugsweise Halbleiterleistungsbauelemente des MOSFET-Typs, des IGBT-Typs, des Bipolartransistortyps sowie des pnn-Dioden-Typs und/oder des Schottky-Dioden-Typs mit Ladungskompensationsstrukturen herstellen.After completion of such a semiconductor wafer, only the semiconductor wafer is separated into its chip positions for the production of semiconductor power devices, and the individual semiconductor power chips are packaged in corresponding housings for semiconductor power components. Semiconductor power devices of the MOSFET type, of the IGBT type, of the bipolar transistor type as well as of the pn - n diode type and / or of the Schottky diode type with charge compensation structures can preferably be produced with this method.

Vorzugsweise wird das Ausbilden der ersten Elektrodenanschlussstruktur in einem oberen Bereich der Epitaxieschicht in den Halbleiterchippositionen zu einer Source-Gate-Struktur durchgeführt. Dabei wird zunächst die Ausbildung einer Bodyzone des komplementären Leitungstyps, beispielsweise durch Diffusion oder Ionenimplantation plus Diffusion, hergestellt und eine hochdotierte Sourceanschlusszone des ersten Leitungstyps in diese Bodyzone eingebracht. Diese Struktur be findet sich dann im oberen Bereich der Epitaxieschicht während auf der Epitaxieschicht ein Gateoxid und anschließend eine Gateelektrode als dritte Elektrode eines MOSFETs oder eines IGBTs hergestellt wird.Preferably becomes the formation of the first electrode terminal structure in a upper portion of the epitaxial layer in the semiconductor chip positions performed to a source-gate structure. First, the Forming a body zone of the complementary conductivity type, for example by diffusion or ion implantation plus diffusion and a heavily doped source connection zone of the first conductivity type introduced into this body zone. This structure will be found then in the upper area of the epitaxial layer while on the epitaxial layer a gate oxide and then a gate electrode as a third electrode of a MOSFET or a IGBTs is produced.

Mit dem Aufbringen einer Metallschicht auf der Rückseite des Halbleiterwafers als zweite Elektrode ist praktisch eine Drainelektrode eines MOSFETs oder Kathode einer pnn-Diode fertiggestellt. Wird anstelle eines hochdotierten Substrats des ersten Leitungstyp ein hochdotiertes Substrat des komplementären Leitungstyps oder eine Rückseiten-Ionenimplantation und Diffusion mit Störstellen des komplementären Leitungstyps durchgeführt, so kann als zweite Elektrode auf der Rückseite des Halbleiterkörpers ein Rückseitenemitter eines IGBTs angeordnet werden.With the application of a metal layer on the back side of the semiconductor wafer as a second electrode, practically a drain electrode of a MOSFET or cathode of a pn - n diode is completed. If instead of a heavily doped substrate of the first conductivity type, a highly doped substrate of the complementary conductivity type or a backside ion implantation and diffusion with impurities of the complementary conductivity type is performed, then a backside emitter of an IGBT can be arranged as a second electrode on the backside of the semiconductor body.

In einem bevorzugten Durchführungsbeispiel des Verfahrens wird für das Abscheiden eines anisotrop leitenden Materials oder für das Abscheiden einer Schicht aus anisotrop leitendem Material auf einem Halbleiterwafer Kohlenstoff derart abgeschieden, dass eine Graphitstruktur des Kohlenstoffs mit hochleitenden, hexagonal strukturierten Kristallgitterebenen und mit dazwischen angeordneten nicht leitenden Van der Waal'schen Bindungsebenen alternierend gebildet wird.In a preferred embodiment of the method, for the deposition of an anisotropically conductive material or for depositing a layer of anisotropically conductive material on a semiconductor wafer, carbon is deposited such that a graphitic structure of the carbon with highly conductive, hexagonal structured crystal lattice planes and with non-conducting Van der Waalian bonding planes arranged therebetween is formed alternately.

Die Ausbildung einer kristallinen Kohlenstoffstruktur in Form der Graphitstruktur auf einem Siliziumhalbleiterwafer ist durch geeignete Abscheideparameter mittels einer chemischen Abscheidung aus der Gasphase oder mittels Pyrolyse realisierbar. Dabei ist es einfacher, den gesamten Wafer gleichmäßig mit einer Schicht aus dem anisotrop leitenden Material des Graphits zu versehen, als in einer schon vorgefertigten und strukturierten Grabenstruktur Graphitkristalle zu züchten.The Formation of a crystalline carbon structure in the form of the graphite structure on a silicon semiconductor wafer is by suitable deposition parameters by means of a chemical vapor deposition or by means of Pyrolysis feasible. It is easier, the entire wafer evenly with a layer of the anisotropically conductive material of the graphite to provide, as in an already prefabricated and structured Trench structure to grow graphite crystals.

Insofern würde hier das oben erwähnte alternative Verfahren eingesetzt, um derartige Halbleiterleistungsbauteile herzustellen.insofar would be here the above mentioned alternative methods are used to package such semiconductor power devices manufacture.

In einem weiteren Durchführungsbeispiel des Verfahrens werden für das Abscheiden eines anisotrop leitenden Materials in der Grabenstruktur oder für das Abscheiden einer Schicht aus einem anisotrop leitenden Material auf einem Halbleiterwafer abwechselnd Kohlenstoffnanopartikel und isolierende Kunststoffschichten derart abgeschieden, dass sich Ebenen mit einem leitenden Kohlenstoffnetzwerk und monomolekulare Ebenen aus isolierendem Kunststoff abwechseln. Für diese Abscheidung können beide Verfahren, mit und ohne vorbereiteter Grabenstruktur eingesetzt werden, zumal das Abscheiden von Kohlenstoffnanopartikeln auf monomolekularen Ebenen isolierenden Kunststoffes durch entsprechende Sputter- oder CVD-Abscheidetechniken möglich ist.In a further embodiment of the Procedure will be for depositing an anisotropically conductive material in the trench structure or for the Depositing a layer of an anisotropically conductive material on a semiconductor wafer alternating carbon nanoparticles and Insulating plastic layers deposited in such a way that layers with a conductive carbon network and monomolecular planes alternating of insulating plastic. For this separation both can Method, used with and without prepared trench structure Especially since the deposition of carbon nanoparticles on monomolecular Layers of insulating plastic by appropriate sputtering or CVD deposition techniques possible is.

Bei einer weiteren Durchführungsform des Verfahrens ist es vorgesehen, für das Abscheiden eines anisotrop leitenden Materials oder für das Abscheiden einer Schicht aus anisotrop leitendem Material auf einem Halbleiterwafersubstrat abwechselnd Metallnanopartikel und isolierende Kunststoffschichten derart abzuscheiden, dass sich Ebenen mit einem leitenden Metallnetzwerk und monomolekularen bzw. wenige Moleküllagen starke Ebenen aus isolierendem Kunststoff abwechseln. Auch bei diesem Verfahren ist es von Vorteil, dass die monomolekulare bzw. wenige Moleküllagen starke Kunststoffschicht mittels beispielsweise CVD- oder Plasmaabscheidung und das Metallnetzwerk aus Metallnanopartikeln beispielsweise mittels Sputtern, sowohl in einer vorbereiteten Grabenstruktur, als auch auf der unstrukturierten Oberseite eines Halbleiterwafers relativ unproblematisch realisiert werden kann.at another implementation The method is intended for depositing an anisotropic conductive material or for depositing a layer of anisotropically conductive material a semiconductor wafer substrate alternately metal nanoparticles and isolate insulating plastic layers in such a way that levels with a conductive metal network and monomolecular or few molecular layers alternating strong layers of insulating plastic. Also with this procedure it is advantageous that the monomolecular or a few molecule layers strong Plastic layer by means of, for example CVD or plasma deposition and the metal network of metal nanoparticles, for example by means of Sputtering, both in a prepared trench structure, as well on the unstructured top of a semiconductor wafer relatively unproblematic can be realized.

Weiterhin ist es vorgesehen, für das Abscheiden eines anisotrop leitenden Materials oder für das Abscheiden einer Schicht aus anisotrop leitendem Material auf einem Halbleiterwafer abwechselnd Agglomerate von elektrisch leitenden Nanopartikeln und isolierenden Kunststoffschichten derart abzuscheiden, dass sich Schichten mit einem leitenden Netzwerk aus leitenden Agglomeraten und Schichten aus isolierendem Kunststoff abwechseln. Derartiger Agglomerate aus Nanopartikeln setzen voraus, dass diese Netzwerke eine Dicke aufweisen, die mehrere 10 Nanometer Dicke zeigen und aufgrund der Agglomeration eine relativ ungleichmäßige Verteilung in den hochleitenden Ebenen aufweisen, so dass als isolierende Kunststoffschicht eine monomolekularen Schicht nicht ausreicht, sondern vielmehr eine isolierende Kunststoffschicht von mehreren 10 Nanometern Dicke hergestellt wird.Farther it is intended for the deposition of an anisotropically conductive material or for deposition a layer of anisotropically conductive material on a semiconductor wafer alternating agglomerates of electrically conductive nanoparticles and isolate insulating plastic layers such that Layers with a conductive network of conductive agglomerates and alternate layers of insulating plastic. Such agglomerates from nanoparticles assume that these networks have a thickness which show several tens of nanometers in thickness and due to the Agglomeration a relatively uneven distribution in the highly conductive Have levels, so that as insulating plastic layer a monomolecular layer is insufficient, but rather an insulating Plastic layer of several 10 nanometers thickness is produced.

Wie bereits oben erwähnt, sind die bevorzugten Abscheideverfahren für die Nanopartikel das Sputter- bzw. das CVD-Verfahren, während für das Ausbilden der Grabenstruktur in einer anisotrop leitenden Schicht auf einem Halbleiterwafer und auch für das Ausbilden einer Grabenstruktur in einer Epitaxieschicht aus Halbleitermaterial, eine Laserablation möglich ist. Andererseits werden derartige Strukturen auch durch ein Trockenätzen im Plasma erreicht.As already mentioned above, the preferred deposition methods for the nanoparticles are the sputtering or the CVD method while for training the trench structure in an anisotropically conductive layer on a Semiconductor wafers and also for forming a trench structure in an epitaxial layer Semiconductor material, a laser ablation is possible. On the other hand Such structures also achieved by dry etching in the plasma.

Zusammenfassend ist festzustellen, dass die Erfindung ein Abscheiden einer Schicht mit stark anisotroper elektrischer Leitfähigkeit in einer Grabenstruktur von ausreichender Tiefe vorsieht, wobei idealerweise die Leitfähigkeit in lateraler Richtung orthogonal zur Grabentiefe sehr hoch sein sollte, während sie in vertikaler Richtung, das heißt also in Richtung der Grabentiefe, extrem klein sein sollte. Darüber hin aus sollten sich innerhalb dieser Schicht Lagen mit hoher elektrischer Leitfähigkeit und Lagen mit minimaler elektrischer Leitfähigkeit abwechseln. Über freie Ladungsträger aus der lateralen Schichtung werden dann Ladungen zur Kompensation der Dotierstoffladungen in dem benachbarten Halbleitermaterial der Driftzonen bereitgestellt. Dagegen verursacht die vertikale geringe Leitfähigkeit in Richtung der Grabentiefe einen zusätzlichen Leckstrompfad, der mit Hilfe der geringen Leitfähigkeit minimiert werden sollte. Mit einer derartigen Abscheidung eines anisotropen Materials in einer Grabenstruktur wird der Herstellungsaufwand für derartige Halbleiterleistungsbauteile spürbar reduziert.In summary it should be noted that the invention is a deposition of a layer with strongly anisotropic electrical conductivity in a trench structure of sufficient depth, ideally the conductivity be very high in the lateral direction orthogonal to the trench depth should, while she in the vertical direction, that is so in the direction of the trench depth, should be extremely small. Furthermore should be within this layer of high electrical layers conductivity and alternate layers with minimal electrical conductivity. About free charge carrier the lateral stratification then becomes charges for compensation the dopant charges in the adjacent semiconductor material of Drift zones provided. By contrast, the vertical low causes conductivity in the direction of the trench depth an additional leakage current path, the with the help of low conductivity should be minimized. With such a deposition of an anisotropic Material in a trench structure is the production cost for such Semiconductor power components noticeable reduced.

Ein bevorzugtes Beispiel für ein stark anisotropes Material ist Graphit. Dieser Graphit bildet ein Schichtengitter mit ebenen Schichten. Innerhalb der Schichten oder Lagen ist jedes Kohlenstoffatom von einem Nachbarn umgeben, wobei die Kohlenstoffatome sich entsprechend ihrer Umgebung zu hexagonalen Linien zusammenschließen, wie es vom Benzolring her bekannt ist. Diese als sp2-hybridisierten Kohlenstoffatome weisen senkrecht zu dem Hybrid stehende pz-Orbitale mit einem vierten Valenzelektron auf. Diese Orbitale erstrecken sich über die gesamte Schicht und zeigen ein delokalisiertes (pi)-Bindungssystem, das zur Hälfte mit Elektronen besetzt ist.A preferred example of a highly anisotropic material is graphite. This graphite forms a layer grid with even layers. Within the layers, each carbon atom is surrounded by a neighbor, the carbon atoms joining together into hexagonal lines according to their environment, as is known from the benzene ring. These hybridized than sp 2 carbon atoms exhibit perpendicular to the hybrid standing p z orbitals on a fourth valence. These orbitals extend over the entire layer and show a delocalized (p i ) bond system, half of which is occupied by electrons.

Während nun innerhalb der hexagonalen Kristallgitterebene der Zusammenhalt durch kovalente Bindungen verursacht wird, wirken zwischen den einzelnen Schichten nur schwache Van der Waal'sche Kräfte. Aus diesem Grund ergibt sich eine annähernd metallische Leitfähigkeit in den hexagonalen Schichten, während der Widerstand zwischen den Schichten bei ausreichender Materialqualität extrem hoch sein kann. Demnach ist Graphit ein idealer Füllstoff für die Grabenstruktur des Halbleiterleistungsbauteils.While now within the hexagonal crystal lattice, the cohesion through Covalent bonds are caused to act between the individual Layers only weak Van der Waal forces. For this reason, results an approximate metallic conductivity in the hexagonal layers while the resistance between the layers with sufficient material quality extreme can be high. Accordingly, graphite is an ideal filler for the Trench structure of the semiconductor power device.

Anstelle von Graphit bieten sich aber auch andere Materialien, wie beispielsweise Polymere an. Analog zur Kontaktierung von LCDs können auch Materialien eingesetzt werden, bei denen sich ein elektrisch leitfähiges Material, wie zum Beispiel auf der Basis von amorphem Kohlenstoffs, oder von dotierten Siliziumpartikeln oder von fein verteilter Metallpartikeln, in einer isolierenden Matrix befindet. Diese Matrix ist dabei so gestaltet, dass in einer Ebene freie, mit den leitfähigen Partikeln gefüllte Kanäle existieren, die auch verzweigt sein können, und in der vertikalen Richtung fehlen solche Verbindungen idealerweise vollständig oder sind deutlich seltener.Instead of Of graphite but also offer other materials, such as Polymers on. Analogous to the contacting of LCDs also materials can be used which are an electrically conductive material, such as based on amorphous carbon, or doped silicon particles or of finely divided metal particles, in an insulating Matrix is located. This matrix is designed so that in one Level free, with the conductive Particles filled Channels exist, which can also be branched, and in the vertical direction such connections are ideally absent Completely or are much less common.

Eine weitere bekannte Variante solcher anisotrop leitender Materialen sind als sogenannte anisotrop leitende Adhäsionsstoffe bekannt, bei denen zum Beispiel durch Aufbringen von Druck in einer Richtung eine leitfähige elektrische Verbindung erzeugt werden kann, während orthogonal dazu eine fast perfekte Isolation herrscht.A Another known variant of such anisotropically conductive materials are known as so-called anisotropic conductive adhesives in which the Example by applying pressure in one direction a conductive electrical Compound can be generated while orthogonal to an almost perfect isolation prevails.

Ein besonderer Vorteil der Erfindung, die mit derartigen Materialien arbeitet, ist, dass das thermische Ausdehnungsverhalten durch das Einsetzen anorganischer Füllstoffe an das Ausdehnungsverhalten von einem Halbleiterwerkstoff, wie Silizium, zumindest angenähert angepasst werden kann. Dies ist besonders bei Bauelementen oberhalb von 100 Volt Sperrfähigkeit wichtig, da wegen der weiten Raumladungszone entsprechend tiefe Grabenstrukturen benötigt werden, wobei hohe thermomechanischen Spannungen bei nicht angepasstem thermischen Ausdehnungsverhalten herkömmlicher gefüllter Graben strukturen auf einem Halbleiterwafer und in den Bauelementen mindestens eine starke Verwölbung der Bauelemente bzw. der Halbleiterwafer verursachen können.One particular advantage of the invention, with such materials works, is that the thermal expansion behavior by the Use of inorganic fillers to the expansion behavior of a semiconductor material, such as silicon, at least approximated can be adjusted. This is especially true for components above of 100 volts blocking capability important because because of the wide space charge zone correspondingly deep Trench structures needed be, with high thermomechanical stresses at unmatched thermal expansion behavior of conventional filled trench structures on a semiconductor wafer and in the components at least one strong warping of the Can cause components or the semiconductor wafer.

Wie bereits oben erwähnt ist es vorteilhaft für das Herstellungsverfahren, je nach Material bzw. Materialverbund, zuerst die Halbleiterstruktur mit Grabenstruktur zu erzeugen, und dann das anisotrop elektrisch leitfähige Material in die Grabenstruktur einzubringen, oder bei Bedarf auch umgekehrt vorzugehen, in dem zunächst auf einem Halbleiterwafer das anisotrop elektrisch leitfähige Material als Schicht erzeugt wird, und dann Gräben in dieses Material eingebracht werden, die dann über epitaktische Abscheidung mit entsprechendem Halbleitermaterial und damit mit entsprechenden Driftstreckenmaterial aufgefüllt werden.As already mentioned above is it beneficial for that Manufacturing process, depending on the material or composite material, first to create the trenched semiconductor structure, and then the anisotropically electrically conductive To introduce material into the trench structure, or if necessary also to proceed in reverse, in the first on a semiconductor wafer, the anisotropically electrically conductive material is generated as a layer, and then introduced trenches in this material that will be over then epitaxial deposition with corresponding semiconductor material and so that they are filled with appropriate drift path material.

Die Erfindung wird nun anhand der beigefügten Figuren näher erläutert.The The invention will now be described with reference to the accompanying figures.

1 zeigt schematisch die Struktur eines anisotrop leitenden Materials für Halbleiterleistungsbauelemente, am Beispiel eines Graphitgitters; 1 shows schematically the structure of an anisotropic conductive material for semiconductor power devices, using the example of a graphite lattice;

2 zeigt einen schematischen Querschnitt durch ein Halbleiterleistungsbauteil 1, gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. 2 shows a schematic cross section through a semiconductor power device 1 , according to an embodiment of the invention.

1 zeigt schematisch die Struktur eines anisotrop leitenden Materials für Halbleiterleistungsbauelemente, am Beispiel eines Graphitgitters 29. Das Graphitgitter 29 weist hexagonale Kristallgitterebenen 14 mit kovalenten Bindungen auf, die sich schichtartig durch das Kristallgitter erstrecken, wobei die Leitfähigkeit in diesen hexagonalen Kristall gitterebenen 14 einer metallischen Leitfähigkeit entspricht. Zwischen den hexagonalen Kristallgitterebenen 14 sind in z-Richtung angeordnete pz-Orbitale des vierten Valenzelektrons angeordnet, die eine Bindungsebene 18 zwischen den hexagonalen Kristallgitterebenen 14 aufspannen, welche lediglich von Van der Waal'schen Kräften beherrscht wird. Diese Bindungsebene 18 weist demnach eine niedrige elektrische Leitfähigkeit auf. 1 shows schematically the structure of an anisotropically conductive material for semiconductor power devices, using the example of a graphite lattice 29 , The graphite grid 29 has hexagonal crystal lattice planes 14 with covalent bonds that extend in layers across the crystal lattice, with the conductivity latticed into this hexagonal crystal 14 corresponds to a metallic conductivity. Between the hexagonal crystal lattice planes 14 In the z-direction, p z orbitals of the fourth valence electron are arranged, which form a bond plane 18 between the hexagonal crystal lattice planes 14 span, which is dominated only by Van der Waal forces. This binding level 18 therefore has a low electrical conductivity.

Werden Graphitgitter in einer Grabenstruktur eines Halbleiterleistungsbauteils angeordnet, so wechseln sich elektrisch hochleitende Kristallgitterebenen 14 mit elektrisch niedrig leitenden Bindungsebenen 18 ab. Die Leitfähigkeit in z-Richtung ist dementsprechend gegenüber der Leitfähigkeit der hexagonalen Kristallebenen 14 stark herabgesetzt. In 1 sollen die Markierungen a auf der z-Achse die Mittellage der hexagonalen Kristallgitterebenen 14 kennzeichnen, während die Markierung b die Mittenlage der Bindungsebene 18 auf der z-Achse kennzeichnet. Die vier Verbindungslinien zwischen den Kohlenstoffatomen C auf Graphitgitterplätzen symbolisieren die vier Valenzelektronen der Kohlenstoffatome C.If graphite lattices are arranged in a trench structure of a semiconductor power component, electrically highly conductive crystal lattice planes alternate 14 with electrically low conductive bonding levels 18 from. The conductivity in the z-direction is accordingly opposite to the conductivity of the hexagonal crystal planes 14 greatly reduced. In 1 Let the marks a on the z-axis be the center of the hexagonal crystal lattice planes 14 while mark b is the center of the binding plane 18 marked on the z-axis. The four connecting lines between the carbon atoms C on graphite lattice sites symbolize the four valence electrons of the carbon atoms C.

2 zeigt einen schematischen Querschnitt durch ein Halbleiterleistungsbauelement 1, gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Das Halbleiterleistungsbauelements 1 weist einen Halbleiterkörper 3 auf, der aus einem hochdotierten Substrat 19 eines ersten Leitungstyps n und einer Driftstrecke 4 besteht, die eine Länge l aufweist und sich von der Oberseite 20 des Halbleiterkörpers 3 bis zur Oberseite 23 des Substrats 19 erstreckt. Der Halbleiterkörper 3 weist auf seiner Oberseite 20 mindestens eine erste Elektrode 5 auf, die hier in dieser Ausführungsform der Erfindung eine Sourceelektrode S ist. Auf der Rückseite 26 weist der Halbleiterkörper 3 eine zweite Elektrode 6 auf, die in dieser Ausführungsform der Erfindung eine Drainelektrode D ist. 2 shows a schematic cross section through a semiconductor power device 1 , according to an embodiment of the invention. The semiconductor power device 1 has a semiconductor body 3 on top of a heavily doped substrate 19 a first conductivity type n and a drift path 4 exists, which has a length l and from the top 20 of the semiconductor body 3 up to the top 23 of the substrate 19 extends. The half lead terkörper 3 points to its top 20 at least one first electrode 5 which is a source electrode S in this embodiment of the invention. On the back side 26 has the semiconductor body 3 a second electrode 6 which is a drain electrode D in this embodiment of the invention.

Eine Gateelektrode 7 ist als planares Gate G ausgebildet und weist eine Polysiliziumschicht auf. Die Polysiliziumschicht ist durch eine Gateoxidschicht 24 von einem Kanalgebiet in einer p-leitenden Bodyzone 21 isoliert, wobei sich das Kanalgebiet von einer Grenze eines hochdotierten Sourcebereichs 25 des gleichen Leitungstyps, wie die n-leitende Driftstrecke 4, zu der Grenze der Driftstrecke 4 in dem Bodygebiet 21 erstreckt und in einem oberen Bereich 28 der Epitaxieschicht 27 angeordnet ist.A gate electrode 7 is formed as a planar gate G and has a polysilicon layer. The polysilicon layer is through a gate oxide layer 24 from a channel region in a p-type bodyzone 21 isolated, wherein the channel region of a boundary of a heavily doped source region 25 of the same conductivity type as the n-type drift path 4 , to the limit of the drift distance 4 in the body area 21 extends and in an upper area 28 the epitaxial layer 27 is arranged.

In dieser Ausführungsform der Erfindung ist als Ladungskompensationsstruktur 2 eine Grabenstruktur 8 in die Driftstrecke 4 von der Oberseite 20 des Halbleiterkörpers 3 bis zur Oberseite 23 des Substrats 19 innerhalb des Sourcebereichs 25 eingebracht, sodass sich benachbarte Driftzonen 9 ausbilden. Die Wände 16 der Grabenstruktur 8 sind mit einer Isolationsschicht 17 aus Siliziumdioxid bedeckt. Die Dicke w der Isolationsschicht 17 liegt im Bereich 0,03 μm ≤ w ≤ 3 μm. Der Halbleiterkörper 3 besteht aus einem monokristallinem Siliziumkristall des hochdotierten Substrats 19 und aus der Driftstrecke 4, die aus einer oder mehrerer monokristallinen Epitaxieschichten 27 gebildet ist.In this embodiment of the invention is as a charge compensation structure 2 a trench structure 8th in the drift route 4 from the top 20 of the semiconductor body 3 up to the top 23 of the substrate 19 within the source area 25 introduced so that adjacent drift zones 9 form. The walls 16 the trench structure 8th are with an insulation layer 17 covered in silicon dioxide. The thickness w of the insulation layer 17 is in the range of 0.03 μm ≤ w ≤ 3 μm. The semiconductor body 3 consists of a monocrystalline silicon crystal of the heavily doped substrate 19 and from the drift track 4 consisting of one or more monocrystalline epitaxial layers 27 is formed.

Eine Isolationsschicht 17 aus Siliziumdioxid hat den Vorteil, dass nach einem Einbringen eines Grabens im Sourcebereich 25 durch die Driftstrecke 4 hindurch bis zur Oberseite 23 des hochdotierten Substrats 19, die Isolationsschicht 17 durch thermische Oxidation des Siliziums der Grabenwände 16 hergestellt werden kann. Andere Isolationsschichten 17 können durch Nitrieren des Siliziummaterials, oder durch ein physi kalisches Abscheiden, beispielsweise in Form eines Sputterns, oder durch Plasmaabscheidung oder durch eine CVD-Abscheidung auf den Wänden der Grabenstruktur 8, hergestellt werden. In der Grabenstruktur 8 ist ein anisotrop leitendes Material angeordnet, das sich aus einem Stapel 13 aus elektrisch hochleitendem Materiallagen und elektrisch niedrig leitendenden bzw. isolierenden Materiallagen abwechselnd zusammensetzt.An isolation layer 17 made of silicon dioxide has the advantage that after an introduction of a trench in the source region 25 through the drift path 4 through to the top 23 of the heavily doped substrate 19 , the insulation layer 17 by thermal oxidation of the silicon of the trench walls 16 can be produced. Other insulation layers 17 may be by nitriding the silicon material, or by physical deposition, for example in the form of sputtering, or by plasma deposition or by CVD deposition on the walls of the trench structure 8th , getting produced. In the trench structure 8th an anisotropically conductive material is arranged, which consists of a stack 13 composed of electrically highly conductive material layers and electrically low conductive or insulating layers of material alternately.

Bei diesen Lagen entlang der Grabentiefe t handelt es sich vorzugsweise um alternierend angeordnete, monoatomare oder monomolekulare Lagen 11 bzw. 12, so dass sich eine Potentialverteilung 15 in der Grabenstruktur einstellt, die in der Driftstrecke 4 die Feldverteilung beeinflusst. Die Potentialverteilung 15 in der Grabenstruktur zeigt schematisch das Diagramm auf der rechten Seite der 2. Auf der Abszisse ist die Spannung U und auf der Ordinate die Driftstreckenlänge x aufgetragen. Aufgrund der anliegenden Drainspannung UD liegt an jeder der sehr dünnen Materiallagen mit niedriger elektrischer Leitfähigkeit eine Stufenspannung ΔU an. Diese Potentialverteilung 15 innerhalb der Grabenstruktur 8 beeinflusst die Feldverteilung der Driftstrecke 4 derart, dass eine höhere Dotierstoffkonzentration und damit ein niedrigerer Einschaltwiderstand des Halbleiterbauteils zwischen den beiden Elektroden 5 und 6 möglicht wird, ohne dass die maximale Sperrspannung Umax verringert wird.These layers along the trench depth t are preferably monatomic or monomolecular layers arranged alternately 11 respectively. 12 , so that a potential distribution 15 in the trench structure setting in the drift path 4 influences the field distribution. The potential distribution 15 in the trench structure schematically shows the diagram on the right side of the 2 , The abscissa shows the voltage U and the ordinate the drift path length x. Due to the applied drain voltage U D , a step voltage ΔU is applied to each of the very thin material layers with low electrical conductivity. This potential distribution 15 within the trench structure 8th influences the field distribution of the drift path 4 such that a higher dopant concentration and thus a lower on resistance of the semiconductor device between the two electrodes 5 and 6 is possible without the maximum reverse voltage U max is reduced.

Die Dotierstoffkonzentration in der Driftstrecke 4 kann aufgrund der Grabenstruktur 8 mit einem anisotrop leitenden Material 10 um etwa eine weitere 10er Potenz gegenüber Halbleiterbauteilen mit Driftstrecken, wie sie aus den oben angegebenen Dokumenten bekannt sind, erhöht werden. Die Darstellung, sowohl der Potentialverteilung 15 in der Grabenstruktur 8, als auch in der alternierenden Folge von einer hochleiten den atomaren Schicht 12 und einer nahezu isolierend wirkenden Schicht 11 ist nicht maßstabgerecht, sondern stark verzerrt, da der Spannungsverlauf zwischen monoatomaren Lagen und/oder monomolekularen Lagen nur prinzipiell darstellbar ist.The dopant concentration in the drift path 4 may be due to the trench structure 8th with an anisotropically conductive material 10 by about a further 10 power over semiconductor devices with drift paths, as they are known from the above-mentioned documents, can be increased. The representation, both the potential distribution 15 in the trench structure 8th , as well as in the alternating sequence of a highly conductive atomic layer 12 and a nearly insulating acting layer 11 is not true to scale, but strongly distorted, since the voltage curve between mono-atomic layers and / or monomolecular layers can only be represented in principle.

Die Leitfähigkeit innerhalb der Grabenstruktur 8 in vertikaler z-Richtung ist deutlich geringer, als die elektrische Leitfähigkeit in den Bereichen 12 mit hoher elektrischer Leitfähigkeit, und weist somit eine Anisotropie der Leitfähigkeit zwischen den alternierenden horizontalen Bereichen geringer Leitfähigkeit 11 und hoher Leitfähigkeit 12, als auch eine Anisotropie zwischen der Leitfähigkeit in vertikaler z-Richtung der Grabenstruktur gegenüber den horizontal alternierenden Bereichen 11 und 12, die sich orthogonal zu der z-Richtung erstrecken, auf.The conductivity within the trench structure 8th in the vertical z-direction is significantly lower than the electrical conductivity in the areas 12 with high electrical conductivity, and thus has an anisotropy of the conductivity between the alternating horizontal regions of low conductivity 11 and high conductivity 12 , as well as an anisotropy between the conductivity in the vertical z-direction of the trench structure in relation to the horizontally alternating regions 11 and 12 which extend orthogonal to the z-direction.

11
HalbleiterleistungsbauelementSemiconductor power device
22
LadungskompensationsstrukturCharge compensation structure
33
HalbleiterkörperSemiconductor body
44
Driftstrecke bzw. Driftzonedrift or drift zone
55
Sourceelektrode bzw. erste Elektrodesource electrode or first electrode
66
Drainelektrode bzw. zweite Elektrode bzw. Metall-schichtdrain or second electrode or metal layer
77
Gateelektrode bzw. dritte Elektrodegate electrode or third electrode
88th
Grabenstrukturgrave structure
99
Driftzonedrift region
1010
anisotrop leitendes Materialanisotropic conductive material
1111
alternierender Bereich geringer Leitfähigkeit bzw. Ebenealternating Low conductivity range or level
1212
alternierender Bereich hoher Leitfähigkeit bzw. Ebene bzw. Kunststoffschichtalternating Range of high conductivity or Level or plastic layer
1313
Stapel aus monomolekularen Schichtenstack from monomolecular layers
1414
KristallgitterebeneCrystal lattice plane
1515
Potentialverteilungpotential distribution
1616
Wand der Grabenstrukturwall the trench structure
1717
Isolationsschichtinsulation layer
1818
Van der Waal'sche Bindungsebenevan the Waal binding plane
1919
hochdotierter Halbleiterwaferhighly paid Semiconductor wafer
2020
Oberseite des Halbleiterwafer bzw. des Halbleiterleistungsbauelementstop the semiconductor wafer or semiconductor power component
2121
BodyzoneBody zone
2323
Oberseite des Substratstop of the substrate
2424
Gateoxydschichtgate oxide layer
2525
hochdotierter Sourcebereichhighly paid source region
2626
Rückseite des Halbleiterwafers bzw. des Halbleiterleistungsbauelementsback the semiconductor wafer or the semiconductor power component
2727
Epitaxieschichtepitaxial layer
2828
oberer Bereich der Epitaxieschichtupper Area of the epitaxial layer
2929
Graphitgittergraphite lattice
aa
hexagonalen Kristallebenen mit kovalenter Bindunghexagonal Crystal planes with covalent bonding
bb
Van der Waal'sche Bindungsebene mit Orbitalen der vierten Valenzelektronenvan the Waal binding plane with orbitals of the fourth valence electrons
CC
Kohlenstoffatom auf GraphitgitterplatzCarbon atom on graphite grid
DD
Drainelektrodedrain
GG
Gategate
ll
Länge der DriftstreckeLength of drift
n, pn, p
Leitungstypencable types
SS
Sourceelektrodesource electrode
tt
Grabentiefegrave depth
ΔU.DELTA.U
Spannungsabfall über einer IsolationslageVoltage drop across one insulation layer
Umax U max
SperrspannungsfestigkeitVoltage blocking capability
ww
Dicke der Isolationsschichtthickness the insulation layer

Claims (15)

Halbleiterleistungsbauelement mit Ladungskompensationsstruktur (2), wobei das Halbleiterleistungsbauelement (1) ein Feldeffektbauelement mit einer vertikalen schwach- bis mitteldotierten Driftstrecke (4) zwischen einer ersten Elektrode (5) auf der Oberseite (20) des Halbleiterleistungsbauelementes (1) und einer zweiten Elektrode (6) auf der Rückseite (26) des Halbleiterleistungsbauelements (1) aufweist, wobei die Driftstrecke (4) vertikal ausgerichtete Driftzonen (9) besitzt, die von einer vertikal ausgerichteten Grabenstruktur (8) als Ladungskompensationsstruktur (2) umgeben sind, und wobei die Grabenstruktur (8) ein anisotrop leitendes Material (10) aufweist, das in Ebenen (11, 12) orthogonal zur Grabentiefe (t) alternierend hohe und niedrige Leitfähigkeiten und in Richtung der Grabentiefe (t) eine geringe Leitfähigkeit aufweist, wobei das anisotrop leitende Material ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus: a) Graphit, dessen Ebenen (11, 12) mit hochleitenden hexagonal strukturierten Kristallgitterebenen (14), die mit dazwischen angeordneten nicht leitenden Van der Waal'schen Bindungsebenen (18) alternieren, orthogonal zu der Grabentiefe (t) angeordnet sind; b) gefüllter Kunststoff, der mit Agglomeraten elektrisch leitender Nanopartikel gefüllt ist, wobei die Agglomerate schichtweise leitende Netzwerke in Ebenen (12) orthogonal zu der Grabentiefe aufweisen (t), die sich mit isolierenden Kunststoffschichten (11) abwechseln; c) anisotrop leitender Klebstoff; d) Kohlenstoffnanopartikel (11) und isolierende Kunststoffschichten derart angeordnet, dass sich alternierend Ebenen (12) aus einem leitenden Kohlenstoffnetzwerk und monomolekulare Ebenen (11) oder Ebenen (11) aus mehreren Moleküllagen eines isolierenden Kunststoffes abwechseln; e) elektrisch leitende hochdotierte Siliziumnanopartikel und isolierende Kunststoffschichten derart angeordnet, dass sich alternierende Ebenen (11, 12) aus einem leitenden hochdotierten Siliziumnetzwerk (12) und monomolekulare Ebenen (11) oder Ebenen (11) aus mehreren Moleküllagen eines isolierenden Kunststoffes abwechseln und f) Metallnanopartikel und isolierende Kunststoffschichten (11) derart angeordnet, dass sich Ebenen (11, 12) mit einem leitenden Metallnetzwerk (12) und monomolekulare Ebenen (11) oder Ebenen (11) aus mehreren Moleküllagen eines isolierenden Kunststoffes in vertikaler Richtung abwechseln.Semiconductor power device with charge compensation structure ( 2 ), wherein the semiconductor power device ( 1 ) a field effect device with a vertical weak to medium doped drift path ( 4 ) between a first electrode ( 5 ) on the top ( 20 ) of the semiconductor power device ( 1 ) and a second electrode ( 6 ) on the back side ( 26 ) of the semiconductor power device ( 1 ), wherein the drift path ( 4 ) vertically oriented drift zones ( 9 ) formed by a vertically oriented trench structure ( 8th ) as a charge compensation structure ( 2 ), and wherein the trench structure ( 8th ) an anisotropically conductive material ( 10 ), which in layers ( 11 . 12 ) orthogonal to the trench depth (t) has alternating high and low conductivities and in the direction of the trench depth (t) has a low conductivity, wherein the anisotropically conductive material is selected from the group consisting of: a) graphite whose levels ( 11 . 12 ) with highly conductive hexagonal structured crystal lattice planes ( 14 ) with intervening non-conducting Van der Waal binding planes ( 18 ) are arranged orthogonal to the trench depth (t); b) filled plastic filled with agglomerates of electrically conductive nanoparticles, wherein the agglomerates layer by layer conductive networks in planes ( 12 ) orthogonal to the trench depth (t), which are coated with insulating plastic layers ( 11 ) alternate; c) anisotropically conductive adhesive; d) carbon nanoparticles ( 11 ) and insulating plastic layers arranged such that alternating planes ( 12 ) from a conductive carbon network and monomolecular layers ( 11 ) or levels ( 11 ) alternate from several molecule layers of an insulating plastic; e) electrically conductive highly doped silicon nanoparticles and insulating plastic layers arranged such that alternating planes ( 11 . 12 ) from a conductive highly doped silicon network ( 12 ) and monomolecular planes ( 11 ) or levels ( 11 ) alternating from several molecular layers of an insulating plastic and f) metal nanoparticles and insulating plastic layers ( 11 ) arranged such that planes ( 11 . 12 ) with a conductive metal network ( 12 ) and monomolecular planes ( 11 ) or levels ( 11 ) alternate from several molecule layers of an insulating plastic in the vertical direction. Halbleiterleistungsbauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das anisotrop leitende Material (10) der Grabenstruktur (8) in seinem thermischen Ausdehnungskoeffizienten dem thermischen Ausdehnungskoeffizienten des Halbleiterkörpers (3) angepasst ist.Semiconductor power device according to claim 1, characterized in that the anisotropically conductive material ( 10 ) of the trench structure ( 8th ) in its thermal expansion coefficient the thermal expansion coefficient of the semiconductor body ( 3 ) is adjusted. Halbleiterleistungsbauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Halbleiterleistungsbauelement (1) ein MOSFET, ein IGBT, ein Bipolartransistor, eine pnn-Diode und/oder eine Schottky-Diode mit Ladungskompensationsstruktur (2) aufweist.Semiconductor power component according to one of the preceding claims, characterized in that the semiconductor power component ( 1 ) a MOSFET, an IGBT, a bipolar transistor, a pn - n diode and / or a Schottky diode with charge compensation structure ( 2 ) having. Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterwafers mit in Zeilen und Spalten angeordneten Halbleiterchippositionen für Halbleiterleistungsbauelemente (1) mit Ladungskompensationsstruktur (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Verfahren folgende Verfahrensschritte aufweist: – Herstellen eines hochdotierten Halbleiterwafers eines ersten Leitungstyps (n+ oder p+); – Aufbringen einer schwach- bis mitteldotierten Epitaxieschicht (27) des ersten Leitungstyps zur Ausbildung von Driftstrecken (4) in den Halbleiterchippositionen auf den Halbleiterwafer; – Einbringen einer Grabenstruktur (8) in die Epitaxieschicht (27) unter Bildung von Driftzonen (4) aus Epitaxiematerial, die von der Grabenstruktur (8) umgeben werden, in den Halbleiterchippositionen; – Abscheiden eines anisotrop leitenden Materials (10) in den Grabenstrukturen (8) der Halbleiterchippositionen, wobei das Material (10) in Ebenen (11, 12) orthogonal zur Grabentiefe (t) alternierend hohe und niedrige Leitfähigkeiten und in Richtung der Grabentiefe (t) eine geringe Leitfähigkeit aufweist; – Ausbilden einer ersten Elektrodenanschlussstruktur in einem oberen Bereich (28) der Epitaxieschicht (27) in den Halbleiterchippositionen, soweit es die Ausbildung einer Bodyzone (21) des komplementären Leitungstyps und einer hochdotierten Anschlusszone (25) des ersten Leitungstyps betrifft; – Aufbringen einer Metallschicht auf die Rückseite des Halbleiterwafers (26) unter Ausbilden einer zweiten Elektrode (6) in den Halbleiterchippositionen.Method for producing a semiconductor wafer with semiconductor chip positions arranged in rows and columns for semiconductor power devices ( 1 ) with charge compensation structure ( 2 ) according to one of claims 1 to 3, wherein the method comprises the following method steps: - producing a highly doped semiconductor wafer of a first conductivity type (n + or p + ); Application of a weakly to medium doped epitaxial layer ( 27 ) of the first conductivity type for the formation of drift paths ( 4 ) in the semiconductor chip positions on the semiconductor wafer; - introduction of a trench structure ( 8th ) into the epitaxial layer ( 27 ) with the formation of drift zones ( 4 ) of epitaxial material derived from the trench structure ( 8th ) in the semiconductor chip positions; Depositing an anisotropically conductive material ( 10 ) in the trench structures ( 8th ) of the semiconductor chip positions, the material ( 10 ) in levels ( 11 . 12 ) orthogonal to the trench depth (t) alternately high and low conductivities and in the direction of the trench depth (t) has a low conductivity; Forming a first electrode connection structure in an upper region ( 28 ) epitaxial layer ( 27 ) in the semiconductor chip positions as far as the formation of a body zone ( 21 ) of the complementary conductivity type and a heavily doped junction zone ( 25 ) of the first conductivity type; Applying a metal layer to the backside of the semiconductor wafer ( 26 ) forming a second electrode ( 6 ) in the semiconductor chip positions. Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterleistungsbauelementes (1) mit Ladungskompensationsstruktur (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Verfahren folgende Verfahrensschritte aufweist: – Herstellen eines hochdotierten Halbleiterwafers eines ersten Leitungstyps durch ein Verfahren nach Anspruch 4; – Auftrennen des Halbleiterwafers zu Halbleiterchips, – Verpacken der Halbleiterchips zu Halbleiterleistungsbauelementen (1).Method for producing a semiconductor power component ( 1 ) with charge compensation structure ( 2 ) according to one of claims 1 to 3, wherein the method comprises the following method steps: - producing a highly doped semiconductor wafer of a first conductivity type by a method according to claim 4; Separating the semiconductor wafer into semiconductor chips, packaging the semiconductor chips into semiconductor power devices ( 1 ). Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass für ein selektives Abtragen der Schicht aus anisotrop leitendem Material (10) ein Laserabtragsverfahren eingesetzt wird.A method according to claim 4 or 5, characterized in that for selective removal of the layer of anisotropically conductive material ( 10 ) a laser ablation process is used. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass für ein selektives Abtragen der Schicht aus (10) leitendem Material oder für ein Einbringen einer Grabenstruktur (8) in die Epitaxieschicht (27) ein Plasma-Trockenätzverfahren eingesetzt wird.A method according to claim 4 or 5, characterized in that for a selective removal of the layer of ( 10 ) conductive material or for introducing a trench structure ( 8th ) into the epitaxial layer ( 27 ) a plasma dry etching is used. Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterwafers mit in Zeilen und Spalten angeordneten Halbleiterchippositionen für Halbleiterleistungsbauelemente (1) mit Ladungskompensationsstruktur (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Verfahren folgende Verfahrensschritte aufweist: – Herstellen eines hochdotierten Halbleiterwafers eines ersten Leitungstyps; – Abscheiden einer Schicht aus anisotrop leitendem Materials (10) auf dem Halbleiterwafer mit lagenweiser Anisotropie der Leitfähigkeit derart, dass die Lagen (11, 12) alternierend hohe und niedrige Leitfähigkeiten aufweisen und orthogonal zur Schichtebene eine geringe Leitfähigkeit besteht; – Selektives Abtragen der Schicht aus anisotrop leitendem Material (10) unter partiellem Freilegen der Oberseite (23) des hochdotierten Substrats (19) in den Halbleiterchippositionen; – Einbringen einer schwach- bis mitteldotierten Epitaxieschicht (27) des ersten Leitungstyps auf den Halbleiterwafer in die erzeugten Gräben im anisotrop leitfähigen Material zur Ausbildung von Driftzonen (9), die von dem anisotrop leitenden Material (10) der Schicht in den Halbleiterchippositionen umgeben sind; – Ausbilden einer ersten Elektrodenanschlussstruktur in einem oberen Bereich (28) der Epitaxieschicht (27) in den Halbleiterchippositionen, soweit es die Ausbildung einer Bodyzone (21) des komplementären Leitungstyps und einer hochdotierten Anschlusszone (25) des ersten Leitungstyps betrifft; – Aufbringen einer Metallschicht auf die Rückseite des Halbleiterwafers (26) unter Ausbilden einer zweiten Elektrode (6) in den Halbleiterchippositionen.Method for producing a semiconductor wafer with semiconductor chip positions arranged in rows and columns for semiconductor power devices ( 1 ) with charge compensation structure ( 2 ) according to one of claims 1 to 3, wherein the method comprises the following method steps: - producing a highly doped semiconductor wafer of a first conductivity type; Depositing a layer of anisotropically conductive material ( 10 ) on the semiconductor wafer with layered anisotropy of the conductivity such that the layers ( 11 . 12 ) have alternating high and low conductivities and a low conductivity orthogonal to the layer plane; Selective removal of the layer of anisotropically conductive material ( 10 ) with partial exposure of the upper side ( 23 ) of the heavily doped substrate ( 19 ) in the semiconductor chip positions; Introduction of a weakly to medium doped epitaxial layer ( 27 ) of the first conductivity type on the semiconductor wafer into the generated trenches in the anisotropic conductive material to form drift zones ( 9 ) derived from the anisotropically conductive material ( 10 ) of the layer are surrounded in the semiconductor chip positions; Forming a first electrode connection structure in an upper region ( 28 ) of the epitaxial layer ( 27 ) in the semiconductor chip positions as far as the formation of a body zone ( 21 ) of the complementary conductivity type and a heavily doped junction zone ( 25 ) of the first conductivity type; Applying a metal layer to the backside of the semiconductor wafer ( 26 ) forming a second electrode ( 6 ) in the semiconductor chip positions. Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterleistungsbauelementes (1) mit Ladungskompensationsstruktur (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Verfahren folgende Verfahrensschritte aufweist: – Herstellen eines hochdotierten Halbleiterwafers eines ersten Leitungstyps durch ein Verfahren nach Anspruch 8; – Auftrennen des Halbleiterwafers zu Halbleiterchips, – Verpacken der Halbleiterchips zu Halbleiterleistungsbauelementen (1).Method for producing a semiconductor power component ( 1 ) with charge compensation structure ( 2 ) according to one of claims 1 to 3, wherein the method comprises the following method steps: - producing a highly doped semiconductor wafer of a first conductivity type by a method according to claim 8; Separating the semiconductor wafer into semiconductor chips, packaging the semiconductor chips into semiconductor power devices ( 1 ). Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass mit Hilfe der Verfahren MOSFETs, IGBTs, Bipolartransistoren, pnn-Dioden und/oder Schottky-Dioden mit Ladungskompensationsstruktur (2) hergestellt werden.Method according to one of Claims 4 to 9, characterized in that MOSFETs, IGBTs, bipolar transistors, pn - n diodes and / or Schottky diodes with charge compensation structure (US Pat. 2 ) getting produced. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausbilden der ersten Elektrodenanschlussstruktur in einem oberen Bereich (28) der Epitaxieschicht (27) in den Halbleiterchippositionen zu einer Source-Gate-Struktur durchgeführt wird, indem eine Ausbildung einer Bodyzone (21) des komplementären Leitungstyps und einer hochdotierten Sourceanschlusszone (25) des ersten Leitungstyps in dem Epitaxiematerial hergestellt wird und auf der Epitaxieschicht (27) die Ausbildung eines Gateoxids (24) und einer Gateelektrode (G) als dritte Elektrode (7) eines MOSFETs erfolgt.Method according to one of claims 4 to 10, characterized in that forming the first electrode connection structure in an upper area ( 28 ) of the epitaxial layer ( 27 ) is performed in the semiconductor chip positions to a source-gate structure by forming a body zone ( 21 ) of the complementary conductivity type and a highly doped source connection zone ( 25 ) of the first conductivity type in the epitaxial material and on the epitaxial layer ( 27 ) the formation of a gate oxide ( 24 ) and a gate electrode (G) as a third electrode ( 7 ) of a MOSFET. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem Aufbringen einer Metallschicht auf die Rückseite (26) des Halbleiterwafers als zweite Elektrode (6) eine Drainelektrode (D) hergestellt wird.Method according to one of claims 4 to 11, characterized in that with the application of a metal layer on the back ( 26 ) of the semiconductor wafer as a second electrode ( 6 ) a drain electrode (D) is produced. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass für das Abscheiden eines anisotrop leitenden Materials (10) in der Grabenstruktur (8) oder für das Abscheiden einer Schicht aus anisotrop leitendem Material (10) auf einem Halbleiterwafer Sputterverfahren eingesetzt werden.Method according to one of claims 4 to 12, characterized in that for the deposition of an anisotropically conductive material ( 10 ) in the trench structure ( 8th ) or for the deposition of a layer of anisotropically conductive material ( 10 ) are used on a semiconductor wafer sputtering. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass für das Abscheiden eines anisotrop leitenden Materials (10) in der Grabenstruktur (8) oder für das Abscheiden einer Schicht aus anisotrop leitendem Material (10) auf einem Halbleiterwafer Abscheideverfahren aus der Gasphase eingesetzt werden.Method according to one of claims 4 to 12, characterized in that for the deposition of an anisotropically conductive material ( 10 ) in the trench structure ( 8th ) or for the deposition of a layer of anisotropically conductive material ( 10 ) are used on a semiconductor wafer deposition process from the gas phase. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass für das Abscheiden eines anisotrop leitenden Materials (10) in der Grabenstruktur (8) oder für das Abscheiden einer Schicht aus anisotrop leitendem Material (10) auf einem Halbleiterwafer chemische oder physikalische Gasphasen Abscheideverfahren eingesetzt werden.Method according to one of claims 4 to 12, characterized in that for the separation that of an anisotropically conductive material ( 10 ) in the trench structure ( 8th ) or for the deposition of a layer of anisotropically conductive material ( 10 ) are used on a semiconductor wafer chemical or physical vapor deposition processes.
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